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.