Gazeificarea Combustibililor Solizi Si Lichizi

5/16/2018 Gazeificarea Combustibililor Solizi Si Lichizi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/gazeificarea-combustibililor-solizi-si-lichizi 1/73

Coordonator:Prof. Mihalascu Gheorghe

Studenti:Bosneag Cristina,Cimpoca Alin,Cirlan Mihai-Vlad,Sandu Oana



Gazeificarea-Definitie Istoric Tipuri de combustibili utilizati Cărbunii

ŢIŢEIUL Gazeificarea biomasei



Gazeificarea reprezinta procesul de transformare acombustibililor solizi si lichizi in combustibili gazosi.

Dispozitivele cu ajutorul carora se realizeazagazeificarea sunt cunoscute sub numele de Gazogene.



Primele dispozitive de gazeificare au fostfolosite in 1840 in Europa sub numele degeneratoare de gaze.Ulterior au fost denumite

Gazogene. Combustibilii utilizati la acestea erau Carbunii

Tutusi aceste generatoare de gaze nu erauprea raspandite.



Prima utilizare pe scara larga s-a facut in 1884in Anglia pentru alimentarea motoarelor.

Generatoarele de gaze au luat amploare in Al

II-lea Razboi Mondial , mai precis in 1940 cands-a constatat diminuarea resurselor petroliere.

In Danemarca 95% din masinile agricolefunctionau pe baza de generatoare de gaz.



In 1970 Coreea incepe productia in masa detaxiuri pe generatoare de gaz.Aceasta si

datorita crizei petroliere pe care Statele Uniteau resimtit-o cel mai puternic.

In anii 80 datorita descoperirii unor noi

zacaminte de petrol, preturile au scazut foartemult, fapt ce a determinat prabusirea industrieide generatoare de gaz.

În ultimi 20-25 de ani s-au făcut eforturi serioase decercetare-dezvoltare în domeniu, atât în Europa, câtşi în USA.



În prezent, tehnologia gazeificării cunoaşte o

adevărată renaştere, datorată diminuăriiconsiderabile a resurselor petroliere, care atragedupă sine o tendinţă general crescătoare a preţurilor

produselor petroliere, precum şi dezvoltării a ceea ce poate fi numită o „conştiinţă ecologică” a societăţiimoderne. Dacă în urmă cu 50-60 de ani aplicaţiilegazeificării erau în special în domeniultransporturilor, tendinţa contemporană este de afolosi gazeificarea în obţinerea energiei electrice, în

special în centrale cu cogenerare.



Combustibili solizi: Naturali: Paie

Lemn Turba Carbune brun huilos Huila

Antracit Sisturi combustibile



Artificiali: Mangal Semicocs Cocs de carbune Cocs de petrol Brichete de carbune Deseuri combustibile(Rumegus,Coji de seminte,etc) Deseuri menajere

Combustibili sintetici: Combustibili pentru Rachete



Combustibili lichizi: Naturali:

Titeiul Artificiali: Benzina Petrol lampant

Petrol pentru tractoare Petrol pentru reactoare Motorina Combustibili pt calorifer

Pacura Gaze lichefiate



Combustibili sintetici: Benzina

Izopropilbenzen(Cumen: C9H12) Neohexan(C6H14) Metanol(CH3OH) Combustibili pentru rachete



Combustibili gazosi: Naturali:

Gaze naturale Gaze de sonda

Artificiali: Gaze de:

Furnal Cocserie Generator Rafinarie

Sintetici: Hidrogen(H2)



-Origine-Compoziţie -Clasificare-Proprietăţi-Prelucrarea (cocsificare)



TURBA LIGNIT HUILĂ ANTRACIT



Carbunii fosili s-au format in cursul erelorgeologile printr-un proces lent de tranformarefizico-chimica a masei vegetale si animale.Masa organica ce alcatuieste carbunii provine

din celuloza si lighnina plantelor. Procesul de formare a carbunilor a fost

influentat de conditiile climaterice care aupermis dezvoltarea unei bogate vegetatii depadure. Aceasta vegetatie s-a acumulat incantitati uriase sub forma de trunchiuri decopaci, craci, frunze, spori stc. care cu timpul s-au tranformat sub influenta diferitilor factori,in turba.



Materia iniţială de bază din care i-a

naştere cărbunele sunt resturi de plantefosile, care constau mai ales din ferigauriaşă (Pteridopsida sau Polypodiopsida)care în urmă cu 400 de milioane de anialcătuia adevărate păduri , azi feriga areîntre 9000 şi 12000 de varietăţi.

După moartea lor aceste plante sescufundau în mlaştină unde fiind izolatede aerul atmosferic urmează o serie deprocese anaerobe, în primele faze seformează turba.

Prin migraţia mărilor aceste mlaştini au fost acoperite cusedimente, creându-se temperaturi şi presiuni ridicate, careintensifică procesele de incarbonizare, presiunea elimină apa din turbă astfel ia naştere cărbunele brun.

http://ro.wikipedia.org/wiki/P%C4%83dure


http://ro.wikipedia.org/wiki/Aer


http://ro.wikipedia.org/wiki/Apa







Dacă aceste presiuni mari persistă mai departe secontinuă eliminarea apei din cărbunele brun rezultândcărbunii cu cea mai mare putere calorifică , huila şi în

final antracitul care este în acelaşi timp şi cărbunele cel mai vechi. La antracit procentul de carbon ajungela 90 - 96 %.

Zăcămintele de huilă s-au format cu cca. 280 - 345

milioane de ani în urmă , constituind azi una dintreprincipalele resurse energetice ale globului.

APĂ

SEDIMENTETURBĂ

APĂ SEDIMENTE ŞI ROCI

SEDIMENTARE

CĂRBUNE

MLAŞTINI STRĂVECHI

RESTURI DE PLANTE



Datorita conditiilor diferite de zacamant( presiune, temperatura, durata ) procesul de

incarbonizare a substantei lemnoase a condus

la formarea mai multor tipuri de carbuni fosili:turba

carbune brun

huilaantracit



Turba

Huila

Cărbune brun

Lignit

antracit



este cel mai tanar carbune fosil,

fiind rezultatul formelor initialede decompunere a resturilorvegetale, formându-se şi astăzi

- are un continut de 25-60% de C si uncontinut ridicat de săruri minerale

în momentul extracţiei ea conţine 75 - 80 % umiditate, ca urmaretrebuie uscată , stare în care are oputere calorifică de 12 - 20 MJ/kg.

Turba uscată şi brichetată sefoloseşte drept combustibil casnic.De asemenea, ea se poate folosi camaterial filtrant sau caîngrăşământ.

Cămin în care se arde turbă.



- sunt rezultatul unuiproces mai inaintatde incarbonizare amaterialuluivegetal.

au un continut de60-70% Carbon , ceea

ce face ca puterealor calorica sa fiemai ridicata.

- se utilizeaza, ingeneral dreptcarbuni energetici.



sunt carbuni

proveniti dinincarbonizarealemnului.

Spre deosebirede de carbuniibruni ei maipastreaza inca

structuralemnului dincare auprovenit.



- este un carbune cuaspect lucios, mai durdecat carbunele brun.

- are în conţinutulsău 75-90% Carbon

- este utilizata incantitati mari in

fabricarea cocsului

- datorită energiei termiceridicate degajate prinardere huila mai poartă numele de aurul negru.



este cel mai bun

carbune natural,dupa grafit, in ceeace privestecontinutul in carbon

( 90-95% )este dur sistralucitor

are o putere

calorifica ridicată

Conţinut



CALITATEA SOLUŢIE

I DE FIERBER

E DU

Tipul decărbune

Conţinut de

carbon %

Umiditate%

Puterecalorică,kcal/kg

Aspect Utilizări

TURBA 25-60 90-30 4000

prezintă elemente

vegetalenedescompuse galben-brun

îngrăşământ agricol

CĂRBUNI

BRUNI

60-70 15-254500-

7000

nu conţin materialvegetal nedescompus negri, maţi sau lucioşi

cărbune

energetic

LIGNIŢI 65-70 6700 păstrează structuralemnului din careprovin

cărbune energetic

HUILĂ 75-90 8500

culoare neagră structurăcompactă, fâşii mate şi lucioase

cocsificare

ANTRACIT 90-95 28900-

9500

culoare neagră luciumetalic

Structură compactă

cărbune

energetic

v

echi

me



Asa cum sunt scosi din mina, carbunii nu pot fifolositi direct ca sursa de energie si nici ca materieprima pentru industria cocschimica, deoarece au ogranulatie neomogena si de cele mai multe ori au

un continut ridicat de umiditate si steril ( substanteminerale care in urma arderii carbunelui setransforma in cenusa ) ceea ce diminueaza calitatilelor .

De aceea inainte de a fi trimisi la consumatori ,carbunii sunt supusi operatiilor de sortare,inlaturare a sterilului si uscare



Procesul de fabricare a cocsului

se numeste cocsificare şi se realizeaza prin

încălzirea cărbunelui în absen ţa aerului latemperaturi de aproximativ 1000 grade Celsius .

Acest proces este numit uneori impropriu

" distilare uscata a carbunilor".



Cocsificarea cărbunilor (încălzirea lor la 900-10000C în

absenţa aerului)

Gaze de cocserieUtilizări: combustibil

cocsUtilizări:

-combustibil- fabricarea fontei- fabricarea electrozilor

- fabricarea carbidului

GudronUtilizări:

-uleiuri-smoală

Ape amoniacaleUtilizări:

- îngrăşăminte chimice Cocsificareacărbunilor

(încălzirea lor la 900-

10000C în absenţaaerului)

Gaze de cocserieUtilizări:

combustibil

CocsUtilizări:

-combustibil- fabricarea fontei- fabricarea electrozilor - fabricarea carbidului

Gudron Utilizări:

-uleiuri-smoală

Ape amoniacaleUtilizări:

- îngrăşăminte chimice



1 2 3 4G 5

APĂ GAZE DE COCSERIE GUDRON PRIMAR GUDRON GREU COCS

GAZE DECOCSERIE

APEAMONIACALE

- Benzine

- Petrol lampant

- Motorine

- Smoală

Fabricareaîngrăşămintelor

combustibil

- Ulei uşor benzen

-Ulei mediu fenoli, crezoli

-Ulei greu naftalină

-Ulei de antracen antracen

CO, CO2 H2 , CH4 ,

C2H4 , H2 S HCN , NH3

Bogat în hidrocarburisaturate

Bogat în hidrocarburiaromatice Combustibil

- în metalurgie

-pentru generatoarede gaz

Absorbant



In procesul de cocsificare datorită temperaturiiridicate substanţele din compozitia cărbunelui sedescompun termic şi se degajă sub formă de gaze sivapori , rămânând un reziduu (cocsul) mai bogat incarbon decat cărbunii supuşi cocsificarii (96-98%C)

Până la 3000 C din carbune se degajă vapori de apă,oxid şi dioxid de carbon, hidrogen, hidrocarburiusoare, compusi cu sulf, acid cianhidric, amoniac;

intre 350 si 450C, cărbunele se înmoaie şi din acestmoment încep să se degaje cantitaţi mari de gaze şi

vapori ai substanţelor de descompunere.



Degajarea abundentă a acestor produsedetermină umflarea cărbunelui, fenomen careînceteaza la 500C.

Continuându-se încălzirea pana la 10000 C,degajarea gazelor se face lent, iar în final rezultă produsul solid numit cocs.

Gazele si vaporii sunt captate si răcite îninstalaţii speciale pentru condensareaproduselor lichide (ape amoniacale si gudroane)şi pentru separarea acestora din gaze.



cuptoare orizontale (decocsificare) 10 - 13 m lungime 3,5- 6 m înălţime 0,3 - 0,5 m lăţime, în care se pot

introduce 15-30 t cărbune

Cuptoarele de cocsificare (1) suntalcătuite din:

(a)camerele de cocsificare ce

alternează cu(b)camerele de încălzire (de ardere)

O baterie de cocsificare cuprinde20-50 camere de cocsificare



Cărbunele mărunţit până la o granulaţie mică de 3mm este introdus în camerele de cocsificare.

Pentru încalzirea cărbunelui se foloseşte gazul decocserie care se arde în camerele de încălzire.

Cocsificare durează 16-20 ore

Produsele care rezultă la cocsificare in stare devapori sau in stare gazoasă, sunt captate aşa cumrezultă din schema tehnologică următoare



1 - baterie de cocsficare; a – cameră de cocsificare ; b - cameră de ardere

2 - barilet3 - condensator4 - decantor5,6 - coloane de absorbţie 7 - ventilator8 - gazometru

sA

B C



Di b il t l t î t d t 3 ă it



Din barilet gazele trec într-un condensator 3 răcit cu aer sau apă.

La baza acestuia se depun gudroanele şi apeleamoniacale care se separă in decantorul 4.

- Gudronul cules în barilet (2)şi în decantor (4)sesepară de apele amoniacale prin decantare.

Din ape se recuperează amoniacul, fie sub formă desoluţie, fie sub formă de sulfat de amoniu, dacă aceste ape se tratează cu acid sufluric. Sulfatul deamoniu poate fi folosit ca îngrăşământ, înagricultură.

G l t di d t l 4 i hid b i



Gazele evacuate din decantorul 4 conţin hidrocarburiaromatice care nu au fost condensate la răcire ( benzen,toluen, xilen etc.).

Ele se extrag prin absorbţie în motorină în coloana 5. Desorbţia

are loc prin distilare; hidrocarburile sunt separate, iarmotorina este recuperată si reintrodusă in circuit.

În continuare, gazele sunt trecute prin coloana 6, în care suntspălate cu o soluţie de săruri alcaline ale arseniului, pentru

reţinerea hidrogenului sulfurat. Soluţiile rezultate sunt astfelprelucrate, încât să se recupereze sulful, iar sărurile de arsensa poată fi reintroduse in circuit.



- se foloseşte, în special, în furnale pentru obţinereafontei din minereuri de fier.

din 100 kg cărbune se obtine aproximativ 60-70 kg cocs, iar din rest gudroane si gaze.

la prelucrarea gudroanelor se separa diferiţiproduşi (naftalină, antracen, fenol etc.) care sunt

folosiţi ca materie primă în industria chimicăorganică.



COCS

CĂRBUNE BRICHETAT



Ţiţeiul brut, este un lichid vâscos de culoare brună-neagră, cu reflexe

albăstrui, rareori gălbui. are miros caracteristic este insolubil n apă mai uşor decât apa, densitatea lui

variind intre 0,700 si 0,930 g/cm3 . nu are temperatură de fierbere fixă

fiind un amestec complex dehidrocarburi.

Ca o curiozitate, se poate menţiona că unelevarietăţi de ţiţei devin fosforescente în

prezenţa luminii ultraviolete.



Petrolul, sau ţiţeiul, împreună cucărbunii şi gazele naturale fac parte din

zăcămintele de origine biogenă care segăsesc în scoarţa pământului.

Ţiţeiul în stare brută (nerafinat)conţine peste 17 000 de substanţe organicecomplexe, motiv pentru care este materia

primă cea mai importantă pentru industriachimică (vopsele, medicamente, materialeplastice, etc.) şi producerea carburanţilor .

http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune

http://ro.wikipedia.org/wiki/Gaz_natural

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Biogen%C4%83&action=edit

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Industria_chimic%C4%83&action=edit





http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Biogen%C4%83&action=edit




http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune



reprezintă materiaprimă cea maiimportantăpentru

producerea: carburanţilor a uleiurilor

lubrifiante a parafinei şi a asfaltului.

gazolină

depozitare

Ţiţeibrut

cuptor

asfalt bitum

unsori

uleiuri

parafină

Combustibiliindustria

li

Combustibilavioane

Recuperarevapori

Industriapetrochimică

cristalizare

Extracţie cusolvenţi

Cracare

reformare

Recuperarearomatice



Este un amestec complex format din:hidrocarburi gazoase şi solide

dizolvate în hidrocarburi lichide

Pe lângă combustibil, ţiţeiul furnizează numeroase hidrocarburi pentru industriachimică, creând posibilietatea dezvoltării practic nelimitate a petrochimiei.



Ţiţeiul este de origine organică care s-a format înurma unui proces foarte complicat şi lung dedescompunere a organismelor vegetale şi animale.

Aceste organisme care au trăit odinioară sau aupopulat mările şi oceanele, au fost distruse în urmaunor schimbări ale condiţiilor de trai şi au formatdescompuneri organice enorme pe fundulgolfurilor şi al mărilor liniştite.



Substanţa organică astfelacumulată a fost ulterioracoperită cu mal, nisip şi alte roci, suferind unlung proces de

descompunere, fără contact cu oxigenul dinaer, formând un depozitnoroios, îmbibat cusubstanţă grasă.

Acest depozit noroios ,numit sapropel , aconstituit materia primă

din care s-a format ţiţeiul.

SAPROPEL



Datorită mişcărilor tectonice, stratele care altădată formau fundul marilor şi al oceanelor, s-au ridicatla suprafaţă, alcatuind o parte din continenteleactuale.

Odată cu aceste mişcări au fost ridicate şi zăcăminte de ţiţei.

Ţiţeiul rămâne foarte rar în roca în care s-a format,având , de obicei, tendinţa de a se deplasa,străbătând rocile poroase sau permeabile, fenomencunoscut sub denumirea de migrarea ţiţeiului.



încetează în momentul cândţiţeiul întâlneşte un stratimpermeabil;

atunci se acumulează înstratele inferioare ale acestuiaimpregnat n rocile poroase.

Zăcămintele de ţiţei sunt însoţite de gaze şi apa sărată;

gazele se găsesc în partea

superioară , ţiţeiul la mijlociar apa sărată la bazazăcământului.



Cu cât zăcământul se află la o presiune mai mare,

cu atât procentul de hidrocarburi gazoasedizolvate în ţi ţei va fi mai mare.

La ieşirea din zăcământ la suprafaţă, prindestindere de la presiunea din zăcământ lapresiunea atmosferică (expandare) are loc o primaseparare a ţi ţeiului în două frac ţiuni: gazoasă, care constituie gazele de sonda; lichidă, care constituie ţi ţeiul propriu-zis.

P b i



Pentru obţinereacombustibililor lichizi (benzine, motorine) şi a

uleiurilor lubrifiante,

ţiţeiul este supusprelucrării primare adică distilă rii,

întâi

distilare la presiune atmosferică şi apoi

distilare î n vid

Distilarea este operaţia de separare a componenţilor unui amestec pe baza diferenţei de volatilitate (temperaturii de fierbere), prin fierberea amestecului şi apoi condensarea vaporilor obţinuţi .



Deoarece la prelucrarea primară fracţiunilefolosite drept combustibili se obţin cu

randamente mici,

fracţiunile grele de la distilarea atmosferică şi învid sunt supuse prelucrării secundare (procese

termice şi catalitice).



1. –cuptor tubular ; 2. – coloană de distilare, cu talere, la presiune atmosferică.3. – coloană de distilare în vid; 4. –separator ; 5 .- condensator

pf 40-205 0 C

pf 175-250 0 C

pf 250-300 0

C

reziduul de la distilarea primară



Ţiţeiul este încălzit iniţial la

360-400 grade Celsius încuptorul tubular 1.

La această temperatură seformează un amestec de vapori

şi lichid, care este introdus pela partea inferioară a coloanei dedistilare cu talere 2.

Vaporii se ridică spre vârful

coloanei şi condensează treptat, pe măsură cetemperatura scade progresiv lanivelul diferitelor taleredispuse pe înălţimea coloanei.

1 –cuptor tubular; 2. – coloană de distilare, cu talere,

la presiune atmosferică.

4. –separator; 5.- condensator



De-a lungul coloanei, lanivelul fiecărui taler segăsesc condensaţi produşi

cu puncte de fierbere foarteapropiate.

Scoaterea produşilor ladiverse niveluri pe

înălţimea coloanei, permite separarea preliminară a

ţiţeiului în diversefracţiuni

Pentru a ajuta trecerea în stare de vapori ahidrocarburilor lichide, seintroduce abur pe la baza

coloanei.

1 –cuptor tubular; 2. – coloană de distilare, cu talere,

la presiune atmosferică.

4. –separator; 5.- condensator



benzină petrol lampant motorină

Păcură şi sunt caracterizate prin anumite intervale de

temperaturi la care fierb:



gaze necondensabile care se

elimină pe la capul coloaneide distilare;

sunt folosite ca materie primă în industria chimică;

benzină de distilare

primară (uşoară şi grea),pf 40-205 0 C :

combustibil lamotoarele cu explozie;



petrol lampant, pf 175-2500C: iluminare,

combustibil pentru motoarele

cu reacţie;

motorină pf 250-3000C: combustibil pentru motoarele Diesel;

păcură, reziduul de la distilarea

primară e redistilată la vid învederea obţinerii uleiurilor lubrifiante



Culegerea fracţiunilor la distilarea atmosferică se face deci în funcţie de limitele de

temperatură de distilare .

Benzina şi petrolul lampant suntproduse albe

Păcura şi motorina sunt produse negre,



Hidrocarburile sensibile latemperaturi înalte nu pot fidistilate la presiune

atmosferică. Ştiindu-se că punctele de

fierbere ale substanţelor scad pe măsură ce se micşorează presiunea, ele sunt distilate lapresiuni reduse.

Distilarea la vid se realizează într-o instalaţie asemănătoare cu aceea de la distilarea la

presiune atmosferică. Se lucrează la: presiuni de 30 – 100 mm Hg şi nu se depăşesc 360 0C.



Produşii separaţi la diverse niveluri al coloanei dedistilare sunt: motorina grea ,

uleiul uşor, uleiul greu.

Reziduul de la distilarea în vidpoate fi lichid (gudron) sau solid (bitum).

Bitumul se foloseşte laasfaltarea şi întreţinerea drumurilor.



Fracţiunile uleioase pot conţine procentevariabile de parafină (amestec de hidrocarburi

solide cu masă moleculară mare) care scad capacitatea de lubrifiere a uleiului, de aceea estenecesară deparafinarea acestora.

Prin cocsificarea reziduului se obţin : gaze,benzină, motorină şi cocs de petrol



1. –cuptor tubular ; 2. – coloană de distilare, cu talere, la presiune atmosferică.

3. – coloană de distilare la presiune atmosferică; 4. –separator ; 5 .- condensator

pf 40-205 0 C

pf 175-250 0 C

pf 250-300 0

C

reziduul de la distilarea primară

gudronbitum



Biomasa reprezintă întregul material (ţesut) al plantelor, în stare crudă sau procesată, din plantesalbatice sau culti-vate. Esenţial este că biomasa

stochează energie solară pe care omul o poateconverti în electricitate, combustibil sau caldură.



În cadrul surselor regenerabile de energie, cea mai

mare pondere în producţia de energie o deţine

biomasa, iar din aceasta, forma lemnoasă, este celmai des utilizată



Instalaţia de încălzire cu gazogen se caracterizează prin folosirea unei tehnologii care are la bazăgazeificarea în sistem descendent a bucăţilor de

biomasă lemnoasă, filtrarea şi răcirea gazului degenerator obţinut, precum şi arderea acestuia într -unarzător în vederea încălzirii directe a serelor.



Sunt necesare reluarea şi intensificareacercetătorilor complexe privind cultura şiindustrializarea sorgului zaharat, a rapiţei şi altor

plante energetice repede crescă-toare, inclusivacvatice.

Aplicarea tehnologiilor eficiente, cu consumenergetic redus, permiţând funcţionarea îndelungată

a instalaţiilor industriale, va asigura reducereacosturilor



1.Boudou J.P., Gerard I., Begin D., Mareche J.F., Furdin G.,Albiniak A., Siemieniewska T. Effect of MoCl addition onthe carbonization and the subsequent steam activation ofpitch and coking coals. Carbon. 2000. V. 38. P. 525–534.

2. European Commission – EUR 21350 – Biomass, Greenenergy for Europe, Luxembourg, Office for Official Publications of the European Communities, 2005.

3. McKendry P., Energy production from biomass. Part 2,Conversion technology, Bioresource Technology.

4. McKendry P., Energy production from biomass. Part 3,Gasification technology, Bioresource Technology.

5. Making a business from Biomass, Vol.II, Montreal,Canada, 1997.

http://www.wikipedia.com/





6.Ganga Devi T. and Kannan M. P. Calciumcatalysis in air gasification of cellulosic chars.Fuel. 1998. V. 77. No. 15. P. 1825–1830.

7.www.wikipedia.com 8.www.biodieselmagazin.ro

Gazeificarea Combustibililor Solizi Si Lichizi

Documents

Transcript of Gazeificarea Combustibililor Solizi Si Lichizi