Способ получения жидких продуктов при термическом распаде твердого углеродсодержащего сырья
METHOD FOR OBTAINING LIQUID PRODUCTS DURING THERMAL DECOMPOSITION OF SOLID CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS

Способ относится к области термической переработки углей и направлен на производство газообразных, жидких продуктов и углеродного твердого остатка.
Известен «Способ получения жидких продуктов» (RU 2317314C1 по кл. МПК C10G 1/04 от 15.11.2006 г.). Изобретение относится к комплексной термохимической переработке углеродсодержащего сырья, например угля и горючих сланцев, с получением жидких углеводородных продуктов различного состава, использующихся в качестве различных топлив (сырье для гидрогенизации, беззольные высококипящие экстракты для сжигания и т.д., а также для получения продукции для других целей, например, битума для дорожного строительства, сырья для электродного кокса).
Поставленная цель достигается путем ожижения углеродсодержащего сырья, в частности углей или горючих сланцев, при повышенных температуре и давлении в присутствии дистиллятного растворителя, выкипающего до 350°С и активирующей добавки, причем используют растворитель, дополнительно содержащий фракции нефтяного, угольного или сланцевого происхождения с температурой выкипания выше 350°С в количестве 10-50 мас.%. В результате основная часть угля и горючего сланца превращается в жидкие продукты и газ. От жидких продуктов отбирается регенерированный дистиллятный растворитель и экстракт, который может быть использован в качестве топлива.
Недостатком данного способа является использование в качестве растворителя фракций нефтяного происхождения и сложность при приготовлении сырья для получения жидких продуктов.
Известным является «Способ получения жидких продуктов из угля» (SU 869312 А по кл. C 10 G 1/04, опубл. 15.04.1986 г.) Изобретение относится к способам получения жидких продуктов термическим растворением углей в присутствии растворителей – доноров водорода и может быть использовано в угольной промышленности. Процесс проводится в автоклаве с применением растворителя тетралина, при температуре 400 – 430°С В результате основная часть угля превращается в жидкие продукты и газ. От жидких продуктов отбирается до 100% регенерированного растворителя, товарным продуктом является высококипящий экстракт, который может быть использован в качестве жидкого топлива, сырья для углеграфитовых материалов, в процессах гидрогенизации.
Недостатком предлагаемого способа является то, что в процессе термообработки углей предполагается использование только жидких продуктов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения из нефтеносных песков или битуминозных сланцев жидких углеводородных продуктов (патент US 6139722, 31.10.2000). Данный способ получения жидких углеводородных продуктов включает подготовку исходного сырья до состояния, пригодного для переработки в псевдоожиженном слое, подачу этого сырья в реактор с псевдоожиженным слоем, псевдоожижение и термообработку сырья потоком горячего водородсодержащего газа при температуре 425-480°С, вывод отработанного твердого материала из нижней части реактора, а парогазовых продуктов из верхней части реактора, разделение парогазовых продуктов на жидкие и газообразные составляющие путем их ступенчатого охлаждения. Водородсодержащий газ для термообработки (смесь свежего водорода с завода и рециркулирующего газа) сжимают в компрессоре до 4,6 МПа и вводят в реактор частично с сырьем при загрузке, частично инжектируют в нижнюю часть реактора, остальную часть водородсодержащего газа вводят в реактор, предварительно нагрев его в противоточном теплообменнике теплом парогазовых продуктов, а затем в печи.
Недостатком прототипа является низкий уровень выходов требуемых фракций продуктов ожижения в результате недостаточно эффективного газообразного донора водорода по сравнению с жидким водорододонорным растворителем.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение эффективности процесса, а именно получение жидких продуктов – мальтенов и асфальтенов.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе исходное сырье, пригодное для переработки, направляют в пиролизер, где при поддерживаемой температуре 450-475°C, в среде жидкого водорододонорного растворителя, представляющего собой конденсированную фазу пиролиза резинотехнических отходов (РТО), происходит образование следующих продуктов: газовая фаза углеводородов, твердый углеродный остаток, водные растворы органических веществ, далее твердый углеродный остаток направляют в экстрактор, где путем последовательного экстракционного воздействия н-гексаном и бензолом образуются жидкие продукты - мальтены и асфальтены.
,
Изобретение поясняется чертежом, где показан принцип работы установки термической переработки углей, в которой осуществляется процесс ожижения углей в среде жидкого водорододонорного растворителя на основе пиролизной жидкости РТОвторичная обработка твёрдого остатка с получением углеводородных фракций путем экстракционного (при ожижении углей в присутствии растворителя) выделения жидких продуктов -  мальтенов и асфальтенов из продуктов первичного ожижения угля.
Установка содержит: 1 – подача угля, 2 – подача н – гексана, бензола, 3 – водорододонорный растворитель – жидкий продукт пиролиза резинотехнических отходов, 4 – пиролизер, 5 – экстрактор.
Способ осуществляется следующим образом.
Измельченный уголь (1) поступает в пиролизер (4), в котором без доступа воздуха поддерживается температура 450 – 475°C, в результате термического распада в процессе пиролиза образуются жидкие, газообразные продукты и твёрдый остаток, где в качестве водорододонорного растворителя применяется жидкий продукт пиролиза резинотехнических отходов (3), имеющий состав (2 – метил – 1 –  пропил) – бензол, 1 – метил – 4 – (1 – метилэтилиден) – циклогексен, 4 – метилен – 1 – (1 – метилэтил) – циклогексен. Полученный твердый остаток направляется в экстрактор (5), где путем последовательного экстракционного воздействия н-гексаном и бензолом (2) из продуктов первичного ожижения угля образуются жидкие продукты – мальтены и асфальтены, используемые как продукты химического назначения.
Способ ожижения углей низкой степени метаморфизма в среде пиролизной жидкости РТО с получением жидких продуктов - мальтенов и асфальтенов твердого остатка и газообразного продукта включает в себя 2 стадии обработки:
1) Ожижение сапропелевых углей. Процесс ожижения угля ведется в реакторе – автоклаве с периодической загрузкой сырья при термическом воздействии по схеме пиролиза в присутствии водорододонорного растворителя, представляющего собой конденсированную фазу пиролиза резинотехнических отходов, состоящих из (2 – метил – 1 –  пропил) – бензола, 1 – метил – 4 – (1 – метилэтилиден) – циклогексена, 4 – метилен – 1 – (1 – метилэтил) – циклогексена с образованием следующих продуктов: газовая фаза углеводородов, жидкие продукты - мальтены и асфальтены, твердый углеродный остаток, водные растворы органических веществ.
2) Вторая стадия процесса обращена на обработку твёрдого остатка, содержащего жидкие продукты для извлечения жидких углеводородных фракций - мальтенов и асфальтенов путем последовательного экстракционного воздействия н-гексаном и бензолом из продуктов первичного ожижения угля.
В качестве сырья для получения жидких продуктов при термическом распаде твердого углеродсодержащего сырья рассматривается применение углей низкой степени метаморфизма, например, модельное сырье – сапропелевые угли Барзасского месторождения. При термообработке модельного сырья определено, что в отсутствии водорододонорного растворителя, можно выделять из продуктов термообработки углей до 37-38% жидких продуктов. В свою очередь в присутствии водорододонорного растворителя, например, жидких продуктов пиролиза резинотехнических отходов, получено не менее 43% жидких продуктов.
По сравнению с известными решениями предлагаемый способ получения жидких продуктов при термическом распаде твердого углеродсодержащего сырья позволяет повысить эффективность процесса путем получения жидких продуктов.