Газы сухой перегонки

Классификация горючих газов

Лекция 3

Все горючие газы делятся на две группы: природные и искусственные.

Природные газы добывают из недр земли. Искусственные газы получают на специальных заводах или на заводах в качестве побочного продукта.

Природные газы не содержат водорода, окиси углевода и кислорода. Содержание азота и углекислого газа обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат в небольших количествах сероводород.

Природные газы можно разделить на три группы.

1 Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они на 90-98% состоят из метана, а также содержат не более 50 г на 1 м³ тяжелых углеводородов. Их называют сухими тощими. Низшая теплота сгорания - 31-38 МДж/м³, относительная плотность по воздуху - 0,56 - 0,65.

2 Газы газоконденсатных месторождений, состоящие из смеси сухих газов и паров конденсата тяжелых углеводородов (бензина, лигроина, керосина). При снижении давления и выходе газов на поверхность из них выделяется от 10 до 500 см³ конденсата на 1 м³ добываемого газа. Газы газоконденсатных месторождений имеют самый разнообразный состав.

3 Попутные газы добываются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м³) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропан - бутановой фракции и газового бензина. Теплота сгорания попутных газов составляет 38-63 МДж/м³.

Обычно в 1 т нефти содержится 200-400 м³ газа. Состав попутных газов зависит от природы нефти, в которых они находятся в естественных подземных резервуарах, а также от принятой схемы отделения газа от нефти при выходе их из скважины. На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют газовый бензин и пропан - бутановую фракцию, которою используют для газоснабжения городов в виде сжиженного газа.

Искусственные газы - это газы, вырабатываемые из твёрдого или жидкого топлива. В зависимости от способа переработки они делятся на газы сухой перегонки и генераторные газы.

При переработке нефти и нефтепродуктов получают нефтезаводские газы, состав которых обусловлен направлением технологического процесса, температурным режимом, давлением переработки, составом сырой нефти и нефтепродуктов.

Различают газы прямой перегонки нефти, крекинг - газы, газы коксования мазута и гудрона, газы гидролиза нефтепродуктов, газы процессов риформинга.

Нефтезаводские газы в первую очередь используются в химической технологии.

Сухая перегонка - это процесс термического разложения твёрдого топлива без доступа воздуха.

В зависимости от способа сухой перегонки различают:

1) горючий газ полукоксования, или низкотемпературного коксования при температуре 500 - 550 ⁰С.

2) горючий газ коксования, или высокотемпературного коксования при температуре 950 - 1100 ⁰С.

В результате сухой перегонки топлива получают газ, воду, смолу и твёрдый остаток.

В результате коксования твёрдого топлива получают кокс и газ.

При коксовании угля получают коксовый газ.

Средний выход коксового газа - 300 - 330 м³ на 1 т сухой шихты или 400 - 450 м³ на 1 т кокса. Ресурсы коксового газа в стране ранее составляли около 30 млрд м³, что эквивалентно 15 млрд м³ природного газа. Средний состав коксового газа, % по объёму (динасовые печи):

H₂= 57, CH₄ = 25, C_mH_n= 2.5, CO= 6.5, CO₃ = 2, O₂ = 0.3, N₂= 5.7. Плотность газа - 0,47 кг/м³, низшая теплота сгорания - 17700 кДж /м³.

Коксовый газ является весьма ценным видом топлива. Высокая жаропроизводительность позволяет его использовать для отопления мартеновских и прокатных печей. Недостаток: токсичность.

Из сланца получают сланцевый газ. Сланцы - представляют собой глинистые минеральные или мергеливые породы, пропитанные органическими веществами. Они содержат в себе 60% золы, 10% влаги и 30% органических веществ. Это - низкосортное топливо.

Перегонка сланца производиться в камерных вертикальных вращающихся печах. Из 1 т сланца получают 400 м³ газа с низшей теплотой сгорания 14700 кДж/м³. Газ токсичен. Товарный сланцевый газ представляет собой смесь камерного и генераторного газов, очищенных от сероводорода, газового бензина и влаги. Состав товарного газа, в % по объёму:

CO₂=17.2, C_mH_n=5.1, O₂=0.9, CO=10.1, H₂=22.5, CH₄=14.4, N₂=29.8. Низшая теплота сгорания 12270 кДж/м³.

Генераторные газы вырабатываются в специальных аппаратах - газогенераторах. Процесс газификации топлива осуществляют путём продувания газообразной смесью слоя раскалённого топлива.

Генераторные газы в зависимости от характера дутья, применяемого при их получении, делятся на:

воздушные - воздушное дутье; водяные - паровое дутье; смешанные - воздушное и паровое дутье; парокислородное - паровое и кислородное дутье.

Воздушный газ: состав CO = 34,7%, N₂ = 65,3%. Низшая теплота сгорания - 4400 кДж/м³.

Реальный газ содержит также и CO₂.

Водяной газ: состоит CO и H₂. Низшая теплота сгорания - 10500 - 11300 кДж/м³.

Смешанный газ - имеет примерный состав, в % по объему:

H₂ = 14; CH₄ = 1; CO = 28; CO₂=6; O₂= 0,2; C_mH_n= 0,2; N₂= 50,6. Низшая теплота сгорания - 5500 кДж/м³; плотность топлива - 1,15 кг.

Парокислородный газ - применение кислорода вместо воздуха при дутье позволяет получить газ достаточно высокой теплоты сгорания - 8400 - 10000 кДж/м³.

Недостатком генераторных газов является их высокая стоимость и токсичность.

Уголь можно газифицировать под землёй. В этом случае получается газ подземной газификации. Низшая теплота сгорания газа подземной газификации не превышает 4500 кДж/м³. Идея подземной газификации была выдвинута Д. И. Менделеевым. Проблема газификации топлива имеет большое значение в связи с тем, что ресурсы газообразного топлива в десятки раз меньше запасов ископаемых углей.

На доменных печах в процессе выплавки чугуна получают доменный газ. При выплавке 1т. чугуна выделяется 2000 - 2500 м³ доменного газа. Состав газа:

СО = 29,1; H₂ = 1,7; CH₄= 0,3; CO₂= 13,2. Низшая теплота сгорания - 4000 кДж/м³.

При выплавке чугуна в стране ранее получалось 200 млрд м³ доменного газа, что эквивалентно 25 млрд м³ природного газа.

Доменный газ используется для обогрева коксовых печей, в смеси с коксовым - для прокатных станов. Транспортировка на большие расстояния нецелесообразна. Такое топливо называется местным топливом. Доменный газ - токсичен.

Основной недостаток искусственных газов по сравнению с природным газом - сильная токсичность.

3 Требования, предъявляемые к горючим газам, используемым для газоснабжения городов, населённых пунктов, промпредприятий.

Газ, предусматриваемый для использования в качестве топлива, должен соответствовать ГОСТ - 5542 - 87 для природного газа и ГОСТ 20448 - 80 для сжиженных углеводородных газов.

1 В соответствии с ГОСТ - 5542 - 87 горючие свойства природных газов характеризуются числом Воббе.

Число Воббе должно быть в пределах 39400 - 5200 кДж/м³. Допустимое отклонение числа Воббе от номинального значения, %, не более ± 5.

Это требование обеспечивает надёжность работы газовой аппаратуры и максимальную безопасность потребителей. Объясняется это тем, что природные газы содержат не только углеводороды, но и инертные газы, недоучёт концентрации которых может приводить к нарушению устойчивости пламени горелок. По этим причинам при переводе тепловых установок с одного газа на другой необходимо обращать внимание на близость не только значений теплоты сгорания обоих газов, которые обеспечивают постоянство тепловой мощности всех горелок, но и всех их физико-химических характеристик, которые как раз и учитываются числом Воббе. Подсчёт чисел Воббе производиться по ГОСТ 22667 - 82.

2 Содержание кислорода не должно превышать 1%, т.к. повышенное содержание способствует возникновению опасной смеси, способствует усиленной коррозии оборудования.

3 Минимальное содержание балластных газов и вредных примесей. Наличие вредных примесей создаёт опасность отравления людей при утечке газа, воздействует на металл газопроводов и оборудования.

Концентрация серы, г/м³ - 0,036

сероводорода - 0,02

механических примесей - 0,001.

Газы должны быть сухими. Содержание влаги в газе не должно превышать количества, насыщающего газ при t = -20 (зимой) и t = 35 (летом).

4 Горючие газы должны иметь резкий специфичный запах, чтобы можно было обнаружить газ при утечке. Природный газ до подачи в сеть одорируют, т.е. придают ему запах таким образом, чтобы интенсивность запаха в воздухе, была не более 3 баллов.

В соответствии со СНиП - 2.04.08. - 87 допускается подача неодорированного газа для производственных установок промпредприятий при условии прохождения подводящего газопровода к предприятию вне территории населённых пунктов, установки сигнализаторов загазованности в помещениях, где расположены газовое оборудование и газопроводы и выполнения других дополнительных решений, обеспечивающих безопасное использование неодорированного газа.

Дата добавления: 2014-12-16