ОДНОСТАДИЙНЫЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНА ГАЗИФИКАЦИЕЙ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

авторы: Полтавский Е. А.

источник:ВСЕУКРАИНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ "МЕТАЛЛУРГИЯ ХХI СТОЛЕТИЯ ГЛАЗАМИ МОЛОДЫХ" 2010 год.

           Для процесса газификации возможно использование следующих видов древесной биомассы:
• деловая древесина (преимущественно хвойных пород);
• низкосортная древесина (лиственные породы);
• некондиционная древесина (переспелая, пораженная фитовредителями и пожарами) ;
• вторичные древесные ресурсы (отходы лесозаготовки и переработки древесины, включая ветки, кору, хвою, опилки, стружки и прочие);
Таблица 1 - Химический состав древесины:


          При газификации биомассы требуется меньше водяного пара, чем при газификации угля, поскольку карбогидраты биомассы в достаточной степени окислены и содержат много связанной воды.Щелочные катализаторы (карбонаты натрия, калия и др.) значительно увеличивают выход синтез-газ, обогащенного метаном, при газификации биомассы водяным паром при температурах 550-750 °С и давлениях 0,1-1,0 МПа. Разрабатываются процессы газификации биомассы в псевдоожиженном или неподвижном слое катализатора. Для очистки продуцируемого газа от смол применяются катализаторы, в том числе – монолитного типа. Для получения газа с низким содержанием смол используются двухстадийные процессы, включающие стадии карбонизации биомассы и последующей газификации угля. Для разработки одностадийного процесса газификации биомассы, обеспечивающего получение газа с повышенным содержанием метана, были решены задачи по дизайну специального аппаратурного оформления процесса и подбору дешевых и доступных катализаторов. Тепло, необходимое для поддержания процесса газификации, поступает в реактор за счет трех основных источников: перегретого водяного пара; реакции метанирования, протекающей в псевдоожиженном слое катализатора; сжигания части углеродного продукта. Подбор каталитически активных материалов для псевдоожиженного слоя проводился среди шлаков металлургических производств, которые отличаются высокой механической и термической стойкостью. В качестве образца сравнения использовали катализатор метанирования «АНКМ-1Э» ОАО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза».(Катализатор соответствует ТУ 2178-036-47317879-97, после прокаливания при 800 °С содержит 34-38 % NiO и не менее 48 % Al2O3).Мартеновский шлак, прошедший специальную активацию проявляет довольно высокую активность в метанировании, достигающую 40 % от соответствующего показателя промышленного катализатора. Использование псевдоожиженного слоя мартеновского шлака,каталитически активного в реакции гидрирования моноксида углерода приводит к существенному увеличению концентрации метана в продуцируемом из древесных опилок газе. По сравнению с газификацией в псевдоожиженном слое инертного материала – кварцевого песка, наблюдаемое увеличение содержания метана составило 48-54 % отн. Некоторое снижение выхода продуцируемого метансодержащего газа по объему (на 12-15 % отн.) сопровождается существенным возрастанием теплоты сгорания газа (на 30 % отн.).Наблюдается также снижение расхода пара в расчете на кг древесного сырья за счет выделения дополнительного тепла при протекании реакций метанирования.Разработанный процесс газификации позволяет получать из древесных отходов метансодержащий газ с калорийностью на 30% выше, чем при обычной паровой газификации, а доля потенциального тепла исходного сырья, перешедшая в потенциальное тепло продуцируемого газа увеличивается на 10 %.
          Принципиальная схема установки газификации биомассы в псевдоожиженном слое катализатора метанирования показана на рисунке 1.

          Рисунок 1 – Принципиальная схема установки газификации биомассы.
          Указанная технология получения метана из отходов древесины позволяет получать газообразное топливо пригодное для использования в теплоэнергетике.

вернуться назад
© Poltavskyi Ie., 2010