СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА ИЗ ТОРФА Российский патент 2008 года по МПК C10J3/02 

Описание патента на изобретение RU2334783C1

Изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности и может быть использовано в малой энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Известен способ переработки торфа, при котором получают газообразную составляющую. Способ осуществляют путем двухступенчатого нагрева торфа. На первой ступени торф высушивают до влажности не более 15% путем его порционной подачи по 350-1050 г/сек и нагрева до температуры 120±5°С. Образовавшийся пар и топочные газы очищают и отводят. На второй ступени твердый остаток нагревают до температуры 520-530°С без доступа кислорода в течение 1-6 сек (RU № 2259385, кл. C10F 7/00, C05F 11/02, 27.08.2005).

Недостатками этого способа являются значительные затраты энергии на сушку и термическую переработку торфа (нагрев до 1050°С).

Прототипом изобретения является способ получения горючего газа из торфа, включающий нагрев торфа с последующей подачей его в зону нагрева паровоздушного дутья по достижении температуры 180-220°С, причем нагрев осуществляют в присутствии палладиевого катализатора на твердом носителе в виде гранул с размером 3-4 мм (RU № 2185418, кл. С10J 3/00, 20.07.2002).

Недостатками прототипа являются использование дорогостоящего палладиевого катализатора, значительные затраты, связанные с эксплуатацией каталитической системы, а также затраты энергии на подачу паровоздушного дутья.

Пиролиз является перспективным низкотемпературным (до 700°С) методом переработки органогенного топлива (торфа) для получения горючего газа, который возможно использовать в малой энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. При этом значительно упрощается конструкция теплогенераторов и котлов без снижения КПД установок, улучшается экологическая обстановка на прилегающих территориях за счет существенного уменьшения выбросов продуктов горения.

Задачей, решаемой при создании изобретения, является снижение энергоемкости процесса получения горючего газа и исключение из процесса дорогостоящего палладиевого катализатора.

Технический результат изобретения - интенсификация и упрощение процесса получения горючего газа из торфа.

Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в способе получения горючего газа из торфа путем его переработки методом каталитического пиролиза при температуре 400-500°С в присутствии катализатора, который перед нагревом смешивают с торфом и гранулируют, согласно изобретению в качестве катализатора используют алюмосиликатные материалы в количестве 2-30% (мас.). При этом в качестве алюмосиликатного материала используют или бентонитовую глину, или глинистый мергель, или кембрийскую глину, или каолиновую глину, или синтетический цеолит H-Beta-25, или синтетический цеолит Н-Mord. Гранулы торфа с алюмосиликатным материалом получают размером от 5 до 30 мм методом окатывания.

Использование алюмосиликатных материалов в качестве катализатора облегчает процесс гранулирования, выступая в роли дополнительного связующего, что позволяет уменьшить количество влаги, необходимой на стадии гранулообразования, и тем самым сократить энергозатраты и время на сушку торфа. Также алюмосиликатные материалы исполняют роль каталитических систем в процессах нагрева, что позволяет снизить температуру проведения указанных процессов и интенсифицировать их. При этом внесение алюмосиликатных минералов меньше 2% не эффективно, а при внесении алюмосиликатов больше 30% происходит снижение выхода горючего газа. Гранулы размера меньше 5 мм и больше 30 мм изготавливать нецелесообразно в связи с трудностью их использования и ухудшением их физико-механических характеристик.

Данное изобретение иллюстрируется следующими диаграммами, где на фиг.1 - зависимость теплоты сгорания пиролизных газов от вида катализатора при проведении процесса каталитического пиролиза (концентрация катализатора составляла 30% (мас.); на фиг.2 - зависимость теплоты сгорания пиролизных газов от температуры проведения процесса каталитического пиролиза в присутствии бентонитовой глины в концентрации 30%.

Способ получения торфяного газа осуществляется следующим образом.

Предварительно торф смешивают с алюмосиликатным материалом, концентрация которого составляет 2-30% (мас.), после чего смесь гранулировали до получения гранул размером от 5 до 30 мм. Гранулы подвергали пиролизу при температуре 460°С в лабораторной реакторной установке для получения горючего газа.

Пример 1

В экспериментах был использован верховой пушицево-сфагновый торф, как наиболее распространенный в Тверской области. Указанный торф смешивали с бентонитовой глиной таким образом, чтобы концентрация этого катализатора составляла 2% (мас.) от массы навески торфа. Получившуюся массу гранулировали. Навеску гранулированного топлива массой около 2 г подвергали пиролизу в реакторе периодического действия при температуре 460°С и атмосферном давлении. Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.1.

Пример 2

Эксперимент в примере 2 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали бентонитовую глину в концентрации 10% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.2.

Пример 3

Эксперимент в примере 3 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали каолиновую глину в концентрации 30% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.3.

Пример 4

Эксперимент в примере 4 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали глинистый мергель в концентрации 30% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.4.

Пример 5

Эксперимент в примере 5 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали бентонитовую глину в концентрации 30% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.5.

Пример 6

Эксперимент в примере 6 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали кембрийскую глину в концентрации 30% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.6.

Пример 7

Эксперимент в примере 7 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали синтетический цеолит H-Beta-25 в концентрации 30% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.7.

Пример 8

Эксперимент в примере 8 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали синтетический цеолит H-MORD в концентрации 2% (мас.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.8.

Пример 9

Эксперимент в примере 9 проводился аналогично опыту в примере 1, однако модифицирующую добавку не использовали. Масса гранулированного топлива (торфа) составляла 2 г. Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.9.

Из представленных выше примеров наибольшее значение теплоты сгорания пиролизной газовой смеси наблюдалось при использовании бентонитовой глины (фиг.1).

При исследовании влияния температуры на процесс каталитического пиролиза торфа, были получены экспериментальные данные, на основании которых можно сделать вывод о том, что оптимальной температурой является 460°С. Именно при этой температуре наблюдалось максимальное значение теплоты сгорания пиролизных газов (фиг.2).

Основные физико-механические характеристики органоминеральных топливных гранул на основе торфа представлены в табл.10.

Данное изобретение в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний.

Табл.1Способ получения горючего газа из торфаВремя, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7202169,891,671,351,8911,39132024513.712,531,812,5318,49192026316,893,332,113,0019,53288027519,333,892,263,3020,124080281,520,864,192,323,4519,82

Табл.2Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан72018811,226,741,282,5614,92132022817,948,651,803,0818,36192024321,859,351,963,2518,43288025224,639,722,033,3418,36408025826,579,932,063,3918,06

Табл.3Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7202196,156,430,722,6910,05132026811,559,181.413,7216,32192028614,9910,261,774,1218,73288030018,1311,152,004,4219,93408030820,2111,702,104,6019,59

Табл.4Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7202208,737,571,122,9810,8132026113,8510,051,803,8917,03192027817,3011,172,174,2718,09288028920,1411,912,354,5119,24408029521,9212,322,424,6419,94

Табл.5Торфоминеральное топливоВремя, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7202077,631,151,090,637,12132025515,273,272,191,4525,23192027220,114,772,771,9529,262880281,523,525,673,032,2329,844080286,525,546,133,122,3728,58

Табл.6Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7202086,615,990,852,7110,21132025211,658,341,493,6718,19192026814,709,351,824,0418,43288027917,4510,052,004,2818,67408028519,1910,432,084,4019,15

Табл.7Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7207205,783,520,742,4810,111320132011,996,101,453,7015,851920192016,347,531,924,2218,042880288021,838,812,374,7018,884080408024,429,332,494,8820,74

Табл.8Время, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, млТеплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан72022312,028,242,647,0113,96132025216,199,853,478,1620,41192026518,8310,593,868,6520,76288028022,6011,394,219,0520,484080286,524,4711,714,339,1919,69

Табл.9Торфоминеральное топливоВремя, секОбъем полученной газовой смеси, млКоличество углеводородов в газовой смеси, мл.Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3МетанЭтанЭтиленПропан7201613,830,450,270,194,8713201956,400,980,590,4112,101920228,510,382,091,130,8616,42288023711,662,451,251,0117,21408024312,762,741,321,1318,61

Табл.10ПоказателиТорф + алюмосиликатыПлотность сухого вещества гранул, кг/м3700-900*Экспериментальные значения максимальной прочности гранул на одноосное сжатие, кПа (равновесное влагосодержание)4300-6280** - значения изменяются в данном интервале в зависимости от вида алюмосиликата, использующегося в качестве модифицирующей добавки, и диаметра получаемых гранул.

Похожие патенты RU2334783C1

название год авторы номер документа
ГРАНУЛИРОВАННОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ПИРОЛИЗА 2007
  • Алферов Вячеслав Валерьевич
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Мисников Олег Степанович
  • Тимофеев Александр Евгеньевич
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Косивцов Юрий Юрьевич
  • Сульман Михаил Геннадьевич
  • Молчанов Владимир Петрович
RU2330876C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ 2013
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Сульман Михаил Геннадьевич
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Молчанов Владимир Петрович
RU2538966C2
Катализатор термокаталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья 2016
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Чалов Кирилл Вячеславович
  • Тихонов Борис Борисович
  • Долуда Валентин Юрьевич
  • Молчанов Владимир Петрович
RU2632467C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН 2009
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Алферов Вячеслав Валерьевич
  • Косивцов Юрий Юрьевич
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Сульман Михаил Геннадьевич
RU2402591C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ТОРФА 2000
  • Афанасьев А.Е.
  • Сульман Э.М.
  • Усанов А.Е.
  • Мисников О.С.
RU2185418C1
СПОСОБ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ 2013
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Косивцов Юрий Юрьевич
  • Чалов Кирилл Вячеславович
RU2538968C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 2016
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Луговой Юрий Владимирович
  • Чалов Кирилл Вячеславович
  • Тихонов Борис Борисович
  • Косивцов Юрий Юрьевич
  • Молчанов Владимир Петрович
RU2644895C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ КАРБОМИНЕРАЛЬНЫЙ СОРБЕНТ "КАРБОСИАЛЛИТ" 1993
  • Челищев Н.Ф.
RU2046013C1
СПОСОБ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ МЕТИЛОВОГО СПИРТА 2007
  • Гулиянц Сурен Татевосович
  • Гулиянц Юрий Суренович
  • Александрова Ирина Владимировна
RU2356622C1
СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 2024
  • Салтыкова Светлана Николаевна
  • Карапетян Кирилл Гарегинович
  • Козлов Роман Васильевич
  • Назаренко Максим Юрьевич
  • Коршунов Александр Дмитриевич
RU2821504C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 334 783 C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА ИЗ ТОРФА

Изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности и может быть использовано в малой энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Изобретение направлено на снижение стоимости и интенсификацию процесса термической переработки торфа, что достигается тем, что в способе получения горючего газа путем переработки торфа методом пиролиза в качестве катализатора используют алюмосиликатные материалы в количестве 2-30% (мас.), а смесь торфа с катализатором гранулируют. При этом в качестве алюмосиликатных материалов используют глинистый мергель, каолиновую, кембрийскую и бентонитовую глины, цеолиты H-Beta-25 и H-MORD. Гранулы целесообразно выполнять размером от 5 до 30 мм и получать их методом скатывания на грануляторах различных типов. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 10 табл.

Формула изобретения RU 2 334 783 C1

1. Способ получения горючего газа из торфа путем его нагрева в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют алюмосиликатные материалы в концентрации 2-30 мас.%, которые перед нагревом смешивают с торфом и гранулируют, а нагрев ведут при температуре 400-500°С.2. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют бентонитовую глину.3. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют глинистый мергель.4. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют кембрийскую глину.5. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют каолиновую глину.6. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют синтетический цеолит H-Beta-25.7. Способ по п.1, отличающееся тем, что в качестве алюмосиликатного материала используют синтетический цеолит H-Mord.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы торфа с алюмосиликатным материалом получают размером от 5 до 30 мм методом скатывания.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2334783C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ТОРФА 2000
  • Афанасьев А.Е.
  • Сульман Э.М.
  • Усанов А.Е.
  • Мисников О.С.
RU2185418C1
RU 225985 C1, 27.08.2005
Способ получения горючего газа из отходов 1988
  • Бернд Михаэль Вольф
SU1556543A3
Устройство для повышения сцепной тяговой силы локомотива 1935
  • Бордуков И.В.
SU55600A1
EP 0837120 A, 22.04.1998.

RU 2 334 783 C1

Авторы

Алферов Вячеслав Валерьевич

Сульман Эсфирь Михайловна

Мисников Олег Степанович

Тимофеев Александр Евгеньевич

Луговой Юрий Владимирович

Косивцов Юрий Юрьевич

Сульман Михаил Геннадьевич

Молчанов Владимир Петрович

Даты

2008-09-27Публикация

2007-05-21Подача