Развитие процессов переработки горючих сланцев за рубежом

 

 

Содержание

 

     Введение…………………………………….………………………….2

1. Общее представление о горячих сланцах……………………………4
2. История развития сланцевого дела в России………………………...8
3. Развитие процессов переработки горючих сланцев за рубежом…..16

Список  литературы…………………………………………………..20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Введение

Нефть и природный  газ сегодня считаются главными видами сырья для энергетики и  химической индустрии. Тогда как  неизменный рост энергопотребления, рост цен на энергоресурсы, истощение традиционных нефтяных и газовых запасов, перемещение месторождений в труднодоступные северные и восточные ареалы, высокие инвестиционные издержки на творение инфраструктуры на вводимых в использование месторождениях и повышение затрат на перевозку, настоятельно просят расширения сырьевой базы и улучшения технологий переработки. В следствии этого, вместе с исследованиями в сфере энерго- и ресурсосберегающих технологий, все наибольшее внимание уделяется поиску новейших источников углеводородного сырья и их переработке. С данной позиции немалую ценность предполагают твердые горючие ископаемые (ТГИ), во-первых, уголь и горючие сланцы, запасы которых в Рф и за границей чрезвычайно велики. Мировые запасы горючих сланцев из расчета на эквивалентное горючее в 10-ки раз превосходят ресурсы нефти и природного газа.

 Горючие  сланцы считаются одним из  многообещающих видов органического  сырья, которые имеют все шансы  сильно восполнить, ну а в будущем  и сменить нефтепродукты и  газ. В различие от иных видов ТГИ, горючие сланцы содержат существенные количества водорода в органическом веществе. Возможность получения из горючих сланцев жидких и газообразных углеводородов, недалёких по составу и свойствам к нефтепродуктам и природному газу, разрешает рассматривать их как главные стратегические ресурсы.

 Для ряда  ареалов, во-первых, не имеющих  значительных ресурсов нефти  и газа, вопрос обеспечивания  бензином и углеводородным сырьем  быть может решен методом освоения  прогрессивных технологий переработки  ТГИ. Известны решения похожих задач: создание синтетических топлив из синтеза газа, приобретенного газификацией бурых углей в ЮАР, переработка горючих сланцев в Бразилии и Китае, групповая переработка горючих сланцев в Эстонии и др.

 Обширное  становление сланцепереработки и сланцехимии в Рф – вопрос грядущего. Но уже сегодня, базируясь на опыте и скопленных научных изысканиях, нужно систематизировать имеющуюся информацию, воссоздать целостную историческую картину развития техники и технологии сланцевого дела, установить многообещающие направления улучшения переработки горючих сланцев, провести теоретические и экспериментальные изыскания, нацеленные на их становление и фактическую реализацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общее представление о горячих сланцах

Горючие сланцы - это полезное ископаемое осадочного образования, которое при термическом действии образует смолу, газ и зольный остаток. 1-ые понятия о горючих сланцах носили единый характер и до начала 1930-х гг. XX века, при рассмотрении данных горючих ископаемых, как правило, пользовались классификацией углей Г. Потонье. По мере становления сланцевой индустрии, внедрения наиболее идеальных способов изыскания горючих сланцев и скопления практического материала, расширялось представление о критериях их накопления и перевоплощения органического вещества, его составе и свойствах. Осмотрев все разнообразие исторически сложившихся определений горючих сланцев, мы разрешим себе предложить на базе развивающихся прогрессивных представлений последующее: «Горючий сланец – это комплексное горючее органоминеральное полезное ископаемое, по природе собственной являющееся дисперсной смесью высокополимерного гетероатомного органического образования, в базе которого вещество сапропелевого состава, примесь гумусового препарата и минеральной массы разного хим содержания. Теплота сгорания, выход смолы и газа при его термической переработке пребывают в прямой зависимости с генетическим типом керогена. Промышленное значение горючих сланцев, во-первых ориентируется последующими данными: содержание органического препарата, выход смолы, теплота сгорания, содержание редких и рассеянных частей, способность быть источником получения ряда соединений, в том числе для хим индустрии, сельского хозяйства и медицины». Для определения направлений промышленного применения горючих сланцев нужно иметь сведения про их хим и минералогическом составе, текстуре органического препарата, наличии органоминеральных соединений, а еще о конфигурациях, которые испытывает начальное вещество на разных стадиях термического или же химического действия. Главные характеристики качества и научно-технические характеристики, характеризующие фактическое значение горючих сланцев, соединены с содержанием в их органического препараты и обусловлены его происхождением и ступенью преображений. Горючие сланцы различных месторождений веско различаются между собой по экстерьеру, составу и свойствам. Спецификой горючих сланцев считается переслаивание в их  богатых и бедных слоев органического препараты. В хим состав органического препарата входят: углерод, водород, воздух, азот и сера. Углерод считается ключевым составляющим, характеризующим теплоту сгорания горючих ископаемых. Содержание его в органическом веществе горючих сланцев сможет колебаться от 55 до 85%. Водород – 2-ой по значимости теплотворный составляющая, который играет важную роль в энергетическом потенциале керогена, так как его теплота сгорания (129, 8 МДж/кг) практически в 4 раза повыше, нежели у углерода   (34 МДж/кг). Содержание водорода колеблется около 7-12%. Сравнивая с иными жесткими горючими ископаемыми органическое вещество горючих сланцев выделяется завышенным содержанием водорода и этим, гораздо лучшей возможностью переходить в водянистые и газообразные продукты при термическом разложении: выход летучих 50-95%; смолы 15-75%. С повышением содержания в керогене углерода, вырастает и содержание водорода, а соответствие С / Н оформляет 7,5 - 9,5. Благодаря чему признаку горючие сланцы недалеки к нефти: нефть 6,0-7,5; торф – 9,0-11,0; коричневые угли – 11,0-15,0; каменные угли – 13,0-20,0. Содержание воздуха в керогене имеет возможность колебаться от 5 до 30%. Азот считается многократным компонентом керогена и оформляет 0,5-5,0%. Содержание серы колеблется около от частей процента до 8,0-11,0%.

 На долю  минеральной компонентой горючих сланцев приходится, в большинстве случаев, его немалая часть. Главной размер оформляют известковые, глинистые и кремнистые минералы. Каждый петрографический вид и его разновидность характеризуется определенными количествами свойственных ему составляющих основных (до 50%) и второстепенных (10-25%) органических и минеральных компонентов.

 Более высочайшим выходом смолы (более 15-20%) характеризуются кукерситы, сланцы Рубежинского, Болтышского, Кендерлыкского, Чернзатонского и некоторых иных месторождений. Сланцы основной массы месторождений мира имеют относительно невысокий (менее 10-12%) выход смолы, а у диктионемовых и менилитовых сланцев эта величина не выше 3-4%. Около отдельных участков или же по разным пластам 1-го месторождения данный признак имеет возможность быстро изменяться. Выход смолы находится в зависимости от 2-ух главных моментов – содержания в сланце органического препараты и смолоотдачи. Данный признак для горючих сланцев различных месторождений колеблется от 15-20 до 70-75%. Величайшая часть органического препараты сланцев при термической деформации переходит в смолу полукоксования: кукерситов (60-70%), припятских (50-55%), кендерлыкских (48%), Мэсот (64%), Грин-Ривер (65-75%). Для основной массы месторождений данный признак сочиняет 30- 45%.

 Теплота  сгорания горючих сланцев имеет  возможность колебаться в широких  пределах: от 4-5 до 20-25 МДж/кг. Более высочайшей  теплотой сгорания – наиболее 15 МДж/кг – характеризуются горючие  сланцы отдельных слоев и пластов  Эстонского, Ленинградского, Рубежинского, Болтышского месторождений, какие-либо сланцы Австралии, Свежей Зеландии. Большая часть горючих сланцев мира имеют среднюю 8-12 МДж/кг или же невысокую – 5-8 МДж/кг теплоту сгорания.

 Содержание  серы в горючих сланцах колеблется  от частей процента до 8-12%. Сера находится повторяющий вид сульфидов (пирит, марказит), сульфатов (гипс, сульфаты железа) и органических соединений. Зольный остаток от сжигания сланцев имеет возможность сочинять 45 - 85%.

 Это обилие  текстуры и качеств длительное  время мешало существу общего классификационного расклада к этому виду ТГИ. Главная первопричина содержится в том, собственно при составлении промышленной классификации обязаны предусматриваться притязании к сланцевому сырью по точному направлению его применения. В Рф 1-ые пробы классификации горючих сланцев по элементному составу и выходу смолы были изготовлены в 1947 грам. Добрянским А.Ф. и Кожевниковым А.В. Позже Шлаттер, осматривая горючие сланцы как сырье для получения водянистого горючего, в виде кого-то из главных классификационных критериев выделял выход смолы полукоксования на сухой сланец. В 1970 грам. Озеровым И.М. и Полозовым В.Я. в базу промышленной классификации были положены генетические симптомы, теплотехнические и научно-технические качества сланцев и уделены 3 промышленных класса: энергетический, энерготехнологический и научно-технический. Все предложенные классификации не сыскали совокупного фактического внедрения в мониторингах свойства и научно-технических качеств горючих сланцев, и еще в определении направлений их промышленного применения. В 1972 грам. в НИИ сланцев была разработана промышленная классификация, базирующаяся на кодовой системе, где в виде классификационных характеристик были предприняты относительная минеральная масса и выход смолы на символическую органическую массу. Были уделены 5 классов горючих сланцев по содержанию минеральной массы, 5 групп по выходу смолы и 3 - по составу золы. Есть и др предложения различных творцов по классификации сланцев. Анализируя осмотренные варианты, мы полагаем, собственно в базе промышленной классификации горючих сланцев обязан быть расклад, дозволяющий вычислить более разумное направление применения этого вида ТГИ, сначала, производства начальных компонентов для органического синтеза и получения искусственных моторных топлив. Единые направления переработки горючих сланцев таковы: энергетическое – прямое сжигание, энерготехнологическое – газификация с получением высококалорийного газа и смолы, энергохимическое – газификация с получением малокалорийного газа и смолы, научно-техническое – сжигание пылевидного сланца и расплав золы с получением клинкера для производства цементов и хим – получение водянистых товаров – обогащение, флотация и выделение экстракта из органического препарата, термическая экстракция либо экстракция в сверхкритических условиях. Качественными характеристиками при этом должны быть: содержание органического вещества и выход смолы; теплота сгорания (по классам); содержание серы, редких и рассеянных элементов в исходном сланце, смоле полукоксования, газовых продуктах и зольном остатке; состав получаемых продуктов – смолы и газовой смеси; и, основной показатель – соотношение выхода смолы полукоксования к теплоте сгорания (по группам).

 

2. История развития сланцевого дела в России

Становления сланцеперерабатывающей индустрии в Рф,  началось с основания в 1765 грам. в С-Петербурге Свободного Финансового сообщества и тесты прибалтийских горючих сланцев в виде сырья для действий промышленной переработки. В 1837г. по поручению данного сообщества академик Г.П. Гельмерсен произвел первую геологическую разведку месторождения прибалтийских горючих сланцев. В 1830г. геологи Широкшин Н.В. и Гурьев А.В., а далее в 1849г. Мурчисон Р.И. произвели разведку месторождений горючих сланцев Волжского бассейна, которую продолжили в 1864 грам. Романовский Г.Д., 1867 грам. - Еремеев И.Н., в 1884 грам. - Павлов А.П.. В 1910г. связанным с увеличением тарифов на нефть горючим сланцам начали уделять особенное внимание. Но 1-ая глобальная война прервала исследовательские работы. Германские войска оккупировали Домбровский каменноугольный бассейн, были отрезаны пути подвоза каменного угля из Великобритании. Петроград переживал топливный аппетит. В начале января 1916г. созывается Специальное Совещание по горючему и организуется Тепловая комиссия, ставится проблема: обнаружить вероятность применения сланцев в виде районного бензина.

 В 1916г. горючие сланцы  начинают использовать для отопления  паровых котлов в Кохтла-Ярве (Эстония). Технологию использования  пылевых форсунок для паровых котлов предложил русский металлург В.Е. Грум-Гржимайло.

 В 1918г. Правительство  берет на себя решение о  геологоразведочных работах в  регионе Сызрани и Симбирска,  в следствии которых установлено  распространение горючих сланцев  на площади выше 170 км2. В одно и тоже время ведется пробная исследование штолен, коя продемонстрировала, собственно выемку сланца возможно проводить относительно просто и в отсутствии отличительных расходов. При острой нехватке горючего ВСНХ, не дожидаясь последствий научных изысканий, поручает Основному сланцевому комитету заняться исследованием сланцев в широком масштабе. В начале августа 1919г. стартовала промышленная исследование залежей в окрестностях местечек Ундоры и Кашпир. В начале октября 1919г. в хим лаборатории Главсланца из Кашпирских сланцев получены 1-ые эталоны керосина. Показано, собственно из данных сланцев можнож получать 10-ки значимых препаратов: ихтиол, темный лак, всевозможные мыла, парафины, сернокислый аммоний и другие.

 В начале ноября 1918 грам. на Веймарнском месторождении заложена пробная исследование. Бывалая добыча сланца производилась открытым методом. Сланец доставляли в Петроград для проведения изысканий по газификации и сжиганию в топках. Газификация проводилась в генераторах, созданных для малоспекающихся углей, кокса и антрацита. Получаемый газ употребляли в мартеновских печах Путиловского завода. Осенью 1921г. по указу Крупнейшего управления по бензину образовано Центральное управление сланцевой индустрии. Составленный в 1922г. пятилетний проект становления предугадывал составление комбината из наличествующих сланцевых фирм, творение перегонных заводов в местах добычи, использование сланца как пылевидного горючего на металлургических заводах, выработку ихтиола и прочих хим товаров на Столичных заводах, стройку электростанций в Симбирске и Нижневолжском регионе. К середине 1920-х гг. горючие сланцы обнаружили использование в ряде секторов экономики индустрии: в цементной - на заводах «Нева» и Вольском; в газовой – на Петроградском заводе; и, в конце концов, в сланцеперегонной – на Столичном заводе. В лаборатории I-ого Политехнического ВУЗа в Петрограде под управлением проф. В.К. Вальгиса разрабатывалась разработка газификации горючих сланцев в газогенераторах. В 1921г. в Осташкове стартовала сооружение перегонного завода для сапропеля, сделана восьмиретортная печь производительностью 1,8 т/сут. Хотя к эпизоду запуска завода установка была переоборудована под переработку Кашпирского сланца имея цель получения смолы для Кусковского ихтиолового завода. Запуск 2 сланцеперегонного завода в Осташкове с производительностью печи до 12 т/сут. был сделан в 1923г. В последствии возобновления топливных районов державы посреди 1920-х гг. и восстановлении поставок угля и нефти, энтузиазм к сланцам понизился. Осташковский завод законсервировали. Ундорский, Кашпирский и Веймарнский рудники также подверглись консервации. В 1930-1931 гг. возобновляются работы на Веймарнской шахте. Начата разведка Гдовского месторождения, исследуются месторождения в Нижегородском крае и Чувашии. Возникает интерес к Савельевскому месторождению.

 В 1932 г.  вступил в строй Кашпирский  сланцеперегонный завод. В первую  очередь завода была заложена непрерывно действующая Осташковская сланцеперегонная печь производительностью 10 т/сут. В дальнейшем (1935г.) специалисты завода усовершенствовали внутреннее устройство печи, увеличив ее производительность до 22-25 т/сут. Первая очередь завода имела печное, конденсационное, смолоразгонное и ихтиоловое отделения, своя котельная обеспечивала завод паром, а электростанция обслуживала кашпирские рудники. В 1933 г. проф. А.М. Беркенгейм на заводе провел опыты по получению из сланцев тиокреолина, ихтиола и альбихтола, которые потом закончились в лаборатории научно-исследовательского института сланцевой и сапропелевой промышленности созданием пробных партий тиокреолина и альбихтола. Последующее расширение завода производилось имея цель тестирования печей иных систем, а именно печей, работающих по типу внутреннего подогрева. Сообразно архивным мат-лам Союзсланца «…ожидалось постройка печей, 1, позволяющих получения в виде ключевого продукта наибольшего числа смолы, а иных – высококалорийного газа».

 В начале 1934г. Союзсланец начал постройка на Кашпирском заводе установки, включающей печь с внутренним подогревом для полукоксования сланца. Генератор смолы производительностью 25 т/сут. состоял из 2-ух шахт, в верхней исполнялось полукоксование; в нижней - дожиг полукокса. Выход суммарной смолы сочинял Пять-шесть % на сухую массу сланца. В последствии обработки (конденсации, декантации и ректификации) получали фракции с температурой кипения 175-250°С и 250-350°С, и кубовый остаток (температура кипения повыше 350°С). Смола характеризовалась высочайшим содержанием серы (6-8%). Доля алканов, циклоалканов и непредельных углеводородов не была выше 10%, число аренов  25 %. Смесь фракций 175-250°С приняли на вооружение для получения ихтиола и альбихтола. Единая недистиллированная смола применялась для получения натрийихтиола. Фракция 250-350°С считалась компонентом для изготовления пластификатора. Кубовый остаток применялся в виде мягчителя для регенерации резины.

 Перегонка  ленинградских горючих сланцев  в ретортах Осташковского на подобии продемонстрировала, собственно роскошные битумами сланцы, вследствие их асфальтирования бессмысленно перегонять в классических сланцевых ретортах. Благодаря чему, при конструировании Ленинградского завода был применен навык Эстонии по перегонке сланцев в туннельных печах. Главным аппаратом Ленинградского завода стала туннельная печь с проектной мощностью 50т/сут. 1-ые сборки этих печей принадлежат Г. Гренделю, Р. Цейдлеру, В.В. Шелоумову. 1-ая эстонская туннельная печь производительностью 50 – 80 т/сут была построена в 1928 г. в заводских условиях в Силламяэ. К эпизоду возведения ленинградской туннельной печи в Эстонии теснее трудились 2 таковых аппарата производительностью 250 т/сут. сланца любой.