Это продолжение статьи: Горючие сланцы и сланцы вообще: обзорная статья - Часть 2

батывающего завода на местной ТЭЦ начали в промышленном масштабе использовать высоко­сернистые сланцы Кашпирского месторождения. В 1991 г. Сызранскую ТЭЦ полностью перевели на природный газ по причине нерентабельности использования высокосернистых сланцев, а так­же их негативного влияния на окружающую сре­ду: при сжигании сланцев в атмосферу выбрасы­валось только S02 более 50 г на 1 кВт • ч выраба­тываемой электроэнергии, что значительно превышало допустимые нормы. Трудность в ис­пользовании кашпирского сланца усугублялась прежде всего его свойствами: зольность доходила до 60%, наличие карбонатов — до 8%, влажность -до 18%. Кроме того, отрицательное воздействие на режим сжигания сланца оказывает низкая тем­пература плавления золы — 950-1000°С, в то вре­мя как топливо сгорает при 1400°С. Образуются шлаковые отложения, что нарушает процесс цир­куляции котельной воды, снижает тепловую эф­фективность и производительность котлов, при­водит к разрыву труб и аварийной ситуации.

Все разновидности серы при термической пе­реработке претерпевают изменения. Органичес­кая сера частично переходит в сероводород, час­тично в смолу в виде летучих сернистых соедине­ний, а какая-то ее часть остается в полукоксе. При сжигании кашпирского сланца атмосферу загрязняет в основном S02. Показатель вреднос­ти по диоксиду серы для этого сланца в 1.5-2 раза выше, чем у эстонского сланца и высокосернис­того мазута. Частный показатель вредности по золе в 3.1 раза выш», чем у эстонского сланца.

Учитывая особенности сжигания поволжских сланцев, использование их на электростанциях проблематично. Сооружение же сероулавливаю­щих установок приведет к увеличению себестои­мости электроэнергии. Следовательно, рента­бельность в данном случае следует искать в комплексной переработке высокосернистых каш-пирских сланцев: химической переработке органи­ческой массы, полном использовании минераль­ной части в строительстве и грамотной рекупера­ции тепла технологических процессов. Так, например, в работе [10] показана возможность эффективного использования высокосернистых сланцев путем их комплексной энерготехнологи­ческой переработки. Автор предлагает с помо­щью высокоскоростного окислительного пиро­лиза газифицировать сланцы с получением энер­гетического газа (бсгорания =10-14 мДж/м3) и ряда ценных химических продуктов (смолы, газового бензина, тиофенов и т.д.). Извлеченный пиролиз-ный газ может быть легко очищен от сероводо­рода с последующим выделением элементарной серы и дальше использоваться на паротурбинных или парогазовых установках, что, по мнению дру­гих авторов [2], позволит увеличить предельную мощность электростанций в 3-5 раз. Весьма актуальным является способ техноло­гической термопереработки сланцев. Для нагре­ва сырья по этой технологии в качестве твердого теплоносителя используется собственная горячая зола сланца. На установках с твердым теплоноси­телем (УТТ) перерабатывают мелкозернистые фракции с размером частиц до 25 мм. Данные фракции составляют до 65% общего количества сланца при его механизированной добыче.

Процесс переработки на УТТ был предложен в 1944 г. Он основан на методе ‘Талотер» и создан в Энергетическом институте им. Г.М. Кржижа­новского АН СССР (ЭНИН) применительно к пиролизу бурых углей, торфа и горючих сланцев в присутствии твердого теплоносителя [2]. Про­цесс сразу же был реализован в промышленнос­ти. В 1947-1952 гг. в Эстонии работала первая пи­лотная установка УТТ-2.5 (на 2.5 т сланца в сутки, приблизительно 100 кг/ч), затем последовательно созданы и введены в эксплуатацию установки УТТ-200, -500 и -3000. Две установки УТТ-3000 в настоящее время работают на Эстонской элект­ростанции в Нарве. Образующееся в процессе сланцевое масло находит применение, в частнос­ти, в качестве жидкого топлива. Заслуживает внимания и тот факт, что на УТТ возможна пере­работка со сланцем органических отходов. С 1996 г. на УТТ-3000 регулярно перерабатывают 3% органических отходов [2]. В настоящее время в Российском НТЦ «ЭКОСОРБ» А.И. Блохин, К.А. Иорудас и другие разрабатывают техноло­гию химической переработки сланцев Кашпир­ского месторождения.

Минэнерго РФ утверждены и рекомендованы к строительству два проекта предприятий, вклю­чаемых в состав ОАО «Ленинградсланец»: рабо­чий проект УТТ-500 для топливоснабжения мест­ной котельной и проект энерготехнологического комплекса на базе трех УТТ-3000 производитель­ностью 2.5 млн. т сланца в год с выпуском в каче­стве товарной продукции сланцевого мазута -345 тыс. т, синтетического газа — 90 млн. м3.

Кашпирский до настоящего времени перерабатывался в шахтных генераторах (произ­водительность 40 т в сутки по сланцу). Перера­ботке подвергали крупнокусковой с раз­мером частиц 25-130 мм, а мелкий (менее 25 мм) складировали. Целевым продуктом служила сум­марная сланцевая смола. Генераторный газ сжи­гали в муфельных печах-утилизаторах. Промыш­ленный выход суммарной смолы составлял 5-6% на сухую массу сланца. После соответствующей обработки — конденсации, декантации и ректифи­кации — получали фракции с Гкип = 175-250°С, 250-350°С и кубовый остаток с Гкип > > 350°С [2]. Смола кашпирского сланца характеризуется вы­соким содержанием серы (6-8%) и азота (до 1%). В легких и средних фракциях смолы доля сернис­тых соединений составляет: тиофены — 30-35%, циклосульфиды — 5-8%, азотистые соединения (пиридиновые и хинолиновые) — 3-5% [2]. Доля алканов, циклоалканов и непредельных углево­дородов не превышает 10%, количество аренов достигает 25%.

Смесь фракций с Гкип = 175-250°С используют для получения сульфихтона (ихтиола) и альбих-тона (продукт хлорирования сланцевой смолы, антисептик), суммарную недистиллированную смолу — для натрий-ихтиола (сырье для производ­ства креолина). Фракция с Ткт = 250-350°С явля­ется компонентом для приготовления пластифи­катора. Кубовый остаток с Гкип > 350°С применя­ется в качестве мягчителя для восстановления резины [2, 6].

Генераторный газ (выход 500-600 м3/т сланца; Q = 2.9-3.3 МДж/м3), сжигаемый в печах-утилиза­торах, содержит значительное количество соеди­нений тиофенового ряда, в результате чего без­возвратно теряются потенциальные запасы тио-фена и загрязняется окружающая среда.

Авторы [2] приводят данные НТЦ «ЭКОСОРБ», где была рассмотрена возможность замены шахт­ных генераторов Сызранского сланцеперераба­тывающего завода на УТТ-500. При этом сохра­няется весь спектр уже выпускаемой заводом продукции. Показано, что при переработке рядо­вого сланца с содержанием условной органичес­кой массы 33% промышленный выход суммарной сланцевой смолы составит 8.8% на сухую массу сланца, а выход газа полукоксования — 50-60 м3 на тонну сланца (табл. 4). Кроме того, при примене­нии данной технологии отпадает необходимость дополнительной обработки и разделения получа­емой суммарной сланцевой смолы. На основании проведенных исследований была разработана принципиальная схема переработки сланцев Ка­шпирского месторождения с использованием УТТ-500 (рис. 2), внедрение которой на Сызран-ском сланцеперерабатывающем заводе, по мне­нию разработчиков, позволит значительно снизить себестоимость выпускаемой продукции и уменьшить технические выбросы до допустимых пределов.

Такая организация производства обеспечит выпуск не только традиционных товарных про­дуктов, но также бензиновых фракций и газового бензина, которые можно использовать для полу­чения соединений тиофенового ряда. Тиофен, его гомологи и продукты на его основе нашли приме­нение в медицине, ветеринарии, различных отрас­лях промышленности и сельского хозяйства. Их стоимость на мировом рынке — от 50 до 1000 долл. за 1 кг.

Поэтому если получение высококачественных топлив потребует дополнительных затрат на гидро­очистку, то выделение продуктов тиофенового ря­да не только компенсирует капитальные затраты на такое производство, но и позволит добиться зна­чительной коммерческой эффективности предпри­ятия в целом. Так, например, при объеме перера­ботки 100 тыс. т в год суммарное производство сланцевой смолы составит более 6000 т в год. Из нее можно выделить 1940 т натрий-ихтиола, 650 т ихтиола медицинского, 650 т пластификатора и 3400 т мастики. При этом можно также получить около 50 т тиофена и 150 т метилтиофенов.

Суммируя вышеизложенное, можно утверж­дать, что разработка технологии переработки высокосернистых сланцев с целью получения ценных химических продуктов является не толь­ко крайне актуальным, но и перспективным на­правлением развития сланцевой промышленнос­ти в Самарском регионе.

ЛИТЕРАТУРА

  • 1. Поконова Ю.В., Файнберг ВС. Сланцехимия. М.: ВИНИТИ, 1985 (серия «Технология органических веществ». Т.10).

•2. Блохин А.И., Зарецкий М.И., Стелъмах Г.П., Эй-вазов Т.С. Новые технологии переработки высо­косернистых сланцев. М.: Наука, 2001.

Один комментарий к “Это продолжение статьи: Горючие сланцы и сланцы вообще: обзорная статья”

  • Руслан | 11 Январь, 2012, 18:32

    В нашей стране находятся деньги только «попилить». В результате же на реальную модернизацию производств денег «почему-то» нет, а технологии существуют, например прямой деструктивной гидрогенизации. Причем, эти технологии есть и в России, но здесь они здесь «почему-то» не нужны. 
    Например, из тех же сланцев по данной технологии можно получить синтезируруемые нефтепродукты и поставлять той же ТЭЦ, которая потребляла раньше сланец как топливо, и прочим потребителям.

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2018 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.