Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МІНІСТЕРСТВО ПРОМИСЛОВОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ
Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут
УХІН
ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ ГАЗИФІКАЦІЇ МАЛОМЕТАМОРФІЗОВАНОГО
ВУГІЛЛЯ УКРАЇНИ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТАЛУРГІЙНИХ ШЛАКІВ
05.17.07 –Хімічна технологія палива і пально-мастильних матеріалів
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків –
Дисертація є рукопис.
Робота виконана на кафедрі хімічної технології палива Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: –кандидат хімічних наук, доцент
Гулямов Юрій Михайлович,
Український державний хіміко-технологічний університет МОН України,
завідувач кафедри хімічної технології палива
Офіційні опоненти: –доктор технічних наук, професор
Барський Вадим Давидович,
Український державний хіміко-технологічний
Університет МОН України,
завідувач кафедри загальної хімічної технології
–кандидат технічних наук, доцент
Збиковський Євген Іванович,
Донецький національний технічний університет
МОН України,
завідувач кафедри хімічної технології палива
Провідна установа: Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” МОН України, кафедра технології палива та вуглецевих матеріалів
Захист дисертації відбудеться 24.05.2005 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.822.01 в Українському державному науково-дослідному вуглехімічному інституті за адресою: 61023, м. Харків, вул. Весніна, 7, УХІН.
З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці УХІНу:
61023, м. Харків, вул. Весніна, 12, УХІН.
Автореферат розісланий 23.04.2005 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,
кандидат технічних наук,
старший науковий співробітник М.І. Рудкевич
1
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В умовах обмежених запасів нафти і газу в Україні виникає необхідність перегляду структури паливно-енергетичного комплексу країни і переорієнтація його на більш широке застосування вугілля. У зв'язку з цим велике значення набувають дослідження термічних, термокаталітичних і енерготехнологічних процесів переробки твердих горючих копалин.
Одними з перспективних є процеси газифікації низькосортного вугілля. В даний час розробляються процеси третього покоління, серед яких особлива увага приділяється каталітичній газифікації. У світовій практиці як каталізатори застосовують солі й оксиди лужних, луго-земельних і перехідних металів. Введення каталізаторів при газифікації дозволяє інтенсифікувати процес перетворення органічної маси вугілля з одержанням висококалорійного газу.
В той же час каталітична газифікація вугілля має деякі специфічні недоліки: додаткові витрати на каталізатор та устаткування для його підготовки і подачі в газогенератор, відділення каталізатора від золи і його регенерація, що, у свою чергу, істотно ускладнює процес.
У зв'язку з цим, пошук нових підходів до процесу каталітичної газифікації вугілля стає актуальною задачею.
Розроблена технологія передбачає використання у якості недорогих і високоефективних каталізаторів шлаків ряду металургійних виробництв, що у своєму складі містять каталітично активні сполуки. Це дозволить виключити стадію регенерації каталізатора і відмовитися від його повторного використання, що відповідно призведе до зниження паливно-енергетичних витрат. Застосування металургійних шлаків сприяє захисту навколишнього середовища, а одержуваний генераторний газ містить у своєму складі менше сірковмісних сполук. Крім того, при доданні до вугілля лужного металургійного шлаку, вирішується проблема істотного зниження, а в деяких випадках навіть нейтралізації кислотності золи газифікації, що важливе для її подальшої утилізації.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі хімічної технології палива Українського державного хіміко-технологічного університету у рамках науково-дослідних програм: “Створення наукових основ та технології газифікації низькосортного вугілля України” на протязі 2001-2003 рр. (номер державної реєстрації 0101U005038) і “Фізико-хімічні основи термокаталітичної газифікації малометаморфізованого вугілля” у період 2004-2006 рр. (номер державної реєстрації 0104U000553).
Мета і задачі досліджень. Інтенсифікація процесу пароповітряної газифікації малометаморфізованого вітчизняного вугілля за рахунок застосування як каталізатора відходів металургійних підприємств –шлаків, а також виявлення і узагальнення термодинамічних, кінетичних і технологічних закономірностей.
2
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:
Об'єкт дослідження –переробка низькосортного вугілля України методом газифікації.
Предмет дослідження –інтенсифікація газифікації вугілля в присутності металургійних шлаків як каталізаторів.
Методи дослідження –вивчення сировинних матеріалів здійснювали з використанням технічного, елементного, петрографічного, хімічного, рентгенофазового методів аналізу відповідно до вимог стандартів. Кінетику досліджували за допомогою диференційно-термічного методу. Склад одержуваного газу визначали хроматографічним методом. Оптимізація основних параметрів процесу здійснювалась на підставі методів математичного планування експерименту.
Наукова новизна отриманих результатів:
Обґрунтування і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій. Основні результати дисертаційної роботи були отримані за допомогою сучасних, стандартизованих фізико-хімічних методів дослідження, на підставі результатів серії експериментів, які здійснені у лабораторних умовах і підтверджені на пілотній установці.
3
Наведені у роботі наукові положення і рекомендації аргументовані з урахуванням сучасних уявлень в області термодинамічних і кінетичних закономірностей, неорганічної та органічної хімії, а також вуглехімії.
Практичне значення отриманих результатів:
Випробування з використання металургійних шлаків як каталізатора при газифікації вугілля були здійснені з позитивним результатом у Українському державному науково-дослідному вуглехімічному інституті.
Техніко-економічний аналіз запропонованої технології показує, що при переробці 480 тис. тон у рік вугілля для виробництва генераторного газу досягається економічний ефект в 5 704 тисяч гривень, для синтез-газу – 22 125 тисяч гривень, відповідно.
Особистий внесок здобувача:
Внесок співавторів спільних публікацій складався в науковому керівництві, участі у постановці та обговоренні результатів досліджень.
Апробація результатів роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на XVI Менделеєвському з'їзді із загальної і прикладної хімії (м. Санкт-Петербург, 1998 р.), на другій Міжнародній конференції “Наука і освіта ,99” (міста: Дніпропетровськ-Луганськ-Черкаси-Дніпродзержинськ, 1999 р.), Регіональній конференції молодих вчених і студентів з актуальних питань хімії (м. Дніпропетровськ, 1999 р.), на Другій науково-технічній конференції ”Поступ у нафтопереробній і нафтохімічній промисловості” (м. Львів, 1999 р.), на III Українській науково-технічній конференції з каталізу (м. Северодонецьк, 2002 р.), на Х Ювілейній Міжнародній конференції ”Ресурсоенергозбереження в ринкових відносинах” (м. Ялта, 2003 р.), на Міжнародній конференції “Наука і освіта ‘2004” (м. Дніпропетровськ, 2004 р.).
4
Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 13 робіт, у тому числі 6 статей у спеціальних науково-технічних виданнях і 7 тез на науково-технічних конференціях. Усі публікації містять результати безпосередньої роботи автора на окремих етапах досліджень і відображають основні положення і висновки дисертаційної роботи.
Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 7 розділів, висновків, списку використовуваних джерел і додатків. Дисертація викладена на 140 сторінках. Робота вміщує 20 рисунків, 30 таблиць, список використовуваної літератури з 219 найменувань і 7 додатків.
У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, висвітлено наукове і практичне значення питань, що поставлені в роботі і є предметом досліджень, та подана загальна характеристика дисертації.
Перший розділ присвячений аналітичному огляду літератури, у якому відображені результати досліджень вітчизняних і закордонних вчених в області газифікації вугілля. Виконаний аналіз існуючих методик визначення рівноважних складів продуктів газифікації за допомогою термодинамічних розрахунків. Відзначений взаємозв'язок між реакційною здатністю вугілля і його мікроструктурними характеристиками. Показаний вплив на процес тиску, температури, попереднього окислення вугілля. Незважаючи на значну кількість робіт у цій області узагальнені методики та єдиний комплексний підхід при інтерпретації результатів мало розвинуті.
З аналізу основних методів газифікації випливає, що промислову реалізацію одержали тільки процеси Лургі, Вінклер, Копперс-Тотцек (перше покоління) і Тексако (друге покоління). В даний час активно розвиваються процеси третього покоління, зокрема, каталітична газифікація.
Як каталізатори застосовують з'єднання лужних, лужноземельних і перехідних металів. Часто при дослідженнях додають не один каталізатор, а суміш речовин, які мають каталітичну дію, що обумовлене синергетичною взаємодією компонентів і, відповідно, великим каталітичним ефектом суміші в порівнянні з внеском окремих компонентів.
Разом з тим застосовувані каталізатори є досить вартісними і вимагають складних процесів регенерації. При цьому можливість використання як каталізаторів металургійних шлаків при газифікації в стаціонарному шарі низькосортного вугілля практично не вивчена.
5