Редакции TDNU.RU представилась уникальная возможность побывать на ведущем предприятии Германии по газификации угля, сотрудничающем с Фрайбергской горной академией. В статье приведем анализ рынка синтез-газа Германии, рассмотрим технологию получения синтез-газа из угля (газификации угля).
Несомненно, для начала надо разобраться в вопросе: «Что такое синтез-газа и для чего он нужен?». Синтез–газ – промежуточный продукт, который получается в результате процесса переработки углеводородного сырья. Технологии получения синтез-газа известны человечеству уже давно, но их развитию и применению препятствовала дешевизна и доступность нефти. В условиях ограниченности нефтяных запасов специалисты все больше стали обращаться к технологиям, которые позволяют заменить традиционные типы сырья на альтернативные. Газ и уголь были названы в качестве вариантов альтернативного сырья вследствие того, что в настоящее время данные ископаемые углеводороды обладают «подтвержденными запасами» значительно превышающими нефтяные. Единственной проблемой на пути замены нефтяного сырья на уголь и газ является разработка эффективного способа переработки природного газа и угля в обычные нефтепродукты — дизельное топливо и бензин. Данное обстоятельство стимулирует исследования по совершенствованию существующих способов производства синтез-газа.
Следует отметить, что получение синтез-газа – это первая стадия превращения угля и природного газа в химические продукты и жидкие топлива (дизельное топливо, бензин и т.д.). Кроме ранее упомянутых продуктов, из синтез-газа возможно произвести: метанол, ароматические соединения, аммиак, уксусную кислоту, олефеины и другие соединения, которые используются в качестве сырья в химической промышленности.
Синтез-газ – это смесь окиси водорода и углерода. Способов производства синтез-газа существует множество, например, путем окисления метана или же путем паровой конверсии. Данным способам присуща высокая себестоимость конечного продукта.
Как известно, Германия обладает незначительными нефтяными запасами, но имеет крупные месторождения бурого угля в Нидерлаузицком (Дрезден и Котбус), Нижнерейнском, Магдебургском, Среднегерманском (Лейпциг и Галле) и других бассейнах. Запасы бурого угля, которыми располагает Германия, составляют 160 млрд. тонн, а запасы каменного угля — 35 млрд. тонн. В условиях текущей угледобычи данных запасов должно хватить на полтысячелетия. С данным фактом связано бурное развитие на территории Германии газификации угля.
Еще в довоенное время 1920-1940 гг. в Германии активно велась программа углепереработки для производства металлургического топлива, моторных топлив, газов разного назначения и ряда продуктов углехимии, в том числе пищевые продукты. Германией в период второй мировой войны ежегодно производилось до 5,5 млн. тонн моторного топлива с использованием жидких продуктов пиролиза, прямого и непрямого ожижения угля. Данные разработки определили стратегию развития технологий углепереработки на многие десятилетия.
В настоящее время синтез-газ из угля в Германии образуется благодаря воздействию кислорода или парообразной среды. Для получения синтез-газа используется угольный газогенератор. Его работа поддерживается мелким углем диаметром до 8 см. Данная установка увеличивает синтез-газ из угля, скорость и интенсивность реакции.
Широкое распространение получения синтез-газа из угля объясняется экологической безвредностью данного способа получения топлива. По сравнению с традиционным сжиганием природного ископаемого, синтез-газ из угля позволяет достичь 20% — ой экономии топлива. В пользу экологичности производства синтез-газа из угля говорит и тот факт, что угольный газогенератор позволяет регулировать выбросы и фактически свести к нулю загрязнение окружающей среды. С помощью угольного газогенератора можно получить Н2, СО, СН4 и т.д. из угля, торфа и дров. В отличие от предыдущих установок, угольный газогенератор не выделяет сажу, дым и обладает высоким КПД.
Подготовленный уголь подается на вершину установки и под действием силы тяжести опускается вниз. Снизу на уголь воздействует парообразная среда или кислород, тем самым из угля выпаривается вода и все летучие соединения. Очищенный уголь в дальнейшем попадает в зону горения, где происходит его сгорание и образование синтез-газа. На каждом этапе образования синтез-газа происходит измерение всех показателей технологического процесса в целях оптимизации технологических процессов.
Данный синтез-газ в дальнейшем используется для производства нефтепродуктов в рамках технологического цикла, но об этом поговорим более подробно в следующей статье.