Transcript Преузми

GORIVA
Struktura potrošnje energije u svetu za poslednjih petnaestak godina pokazuje da konvencionalna goriva učestvuju sa oko 85%, pri čemu
nafta predstavlja glavni izvor energije učestvujući u ukupnoj potrošnji sa
oko 40%, ugalj sa oko 26%, a prirodni gas sa oko 21%. Zadnjih godina
udeo gasa u svetskoj potrošnji sve više raste u odnosu na naftu i ugalj.
Primarni izvori energije dele se na:
a) konvencionalne i nekonvencionalne izvore energije (s obzirom
na nivo korišćenja); i
neobnovljive i obnovljive izvore energije (s obzirom
na prirodu obnovljivost).
Obnovljivi izvori energije su: zračenje Sunca, hidro energija, energija vetra, plime i oseke, talasa mora.
Neobnovljivi (iscrpljivi) izvori energije su: sva fosilna goriva (ugalj,
nafta, prirodni gas, uljni škriljci, bituminozni peskovi), nuklearna goriva i
geotermalna energija.
REZERVE GORIVA
Slika VI-1. Rezerve nafte u svetu
Slika VI-1. Rezerve prirodnog gasa u svetu
Slika VI-1. Rezerve uglja u svetu
OPŠTE O GORIVIMA
Goriva su materije koje procesom sagorevanja oslobađaju određenu količinu energije.
Da bi jedna goriva materija mogla da se koristi kao industrijsko
gorivo potrebno je:
 da procesom sagorevanja proizvodi znatnu količinu toplote u kratkom
vremenskom razmaku;
 da se u prirodi nalazi u dovoljnim količinama i da je njena eksploatacija relativno laka i ekonomična;
 da u sebi ne sadrži neprihvatljivo veliku količinu negorivih materijabalasta;
 da je bezbedna s obzirom na pojavu požara i eksplozije u uslovima
skladištenja, transporta i rukovanja;
 da je cena proizvedene količine toplote ekonomična i prihvatljiva.
PODELA GORIVA
Opšta podela goriva vrši se prema agregatnom stanju i prema
načinu dobijanja. Prema agregatnom stanju goriva se dele na: čvrsta,
tečna i gasovita, a prema načinu dobijanja na: prirodna i prerađena.
Prema
agregatnom stanju
Čvrsto
Tečno
Gasovito
TabelaVI-1. Opšta podela goriva
Prema stepenu prerade
Prirodna goriva
Prerađena goriva
drvo, treset, ugljevi (ligniti,
drveni ugalj, briketi,
mrki, kameni, antraciti), gorivi
polukoks, koks i dr.
uljni škriljci, uljni peščari
benzin, petroleum,
nafta
dizel-motorno gorivo,
mazut, alkoholi, ter i dr.
rafinerijski, destilacioni,
generatorski, biogas i
prirodni zemni gas
dr.
SASTAV GORIVA
U cilju upoznavanja i ocene mogućnosti primene jednog goriva,
potrebno je ispitati i detaljno upoznati njegov sastav i osobine. Sastav
goriva određuje se elementarnom analizom, a osobine važne za primenu
tehničkom analizom.
Sastav goriva može se predstaviti relacijom:
gC+gH+gS+gO+gN+gW+gA=1
[ VI-1 ]
gde je: g - maseno učešće pojedinih elemenata u gorivu
(ugljenika, vodonika, sumpora, kiseonika, azota, W-vlage, A-mineralnih
primesa).
Sastav goriva može se dati i u obliku:
C+H+S+O+N+W+A=100%
[ VI-2 ]
MINERALNE PRIMESE I PEPEO
Mineralne primese i pepeo sadrže sve vrste goriva, osim
gasovitih i najlakših frakcija prerade nafte.One su štetne iz više razloga:
 smanjuju udeo gorivih materija u gorivu;
 otežavaju sagorevanje i izazivaju gubitak toplote;
 povećavaju troškove održavanja postrojenja; i
 povećavaju troškove transporta goriva.
Ispitivanjem je utvrđeno da se 95-98% svih mineralnih primesa sastoji iz:
 silikata, uglavnom alumosilikata (gline i škriljci);
 sulfida, preovlađuje sulfid gvožđa-pirit FeS2; i
karbonata kalcijuma, magnezijuma i donekle gvožđa.
VLAGA U GORIVIMA
Vlaga zajedno sa mineralnim materijama čini spoljni balast i kao
takva je nepoželjna.
Vlaga se u čvrstim gorivima javlja u tri oblika, kao: gruba, higroskopna i konstituciona vlaga.
Gruba vlaga (spoljašnja, površinska, slobodna) rezultat je kvašenja
goriva vlagom iz atmosfere pri dobijanju, transportu i skladištenju goriva.
Higroskopna vlaga (unutrašnja, kapilarna) nalazi se u porama čvrstog
goriva. Konstituciona vlaga predstavlja hemijski vezanu vodu u sastavu
samog goriva - najčešće u obliku kristalne vode.
Slika VI-1. Shematski prikaz grube, higroskopne i konstitucione vlage
U tehničkim proračnima zanemaruje se sadržaj konstitucione
vlage, tako da se ukupna vlaga predstavlja zbirom grube i higroskopne
vlage:
Wu=WG+WH ,
gde su:
%
Wu - ukupna vlaga;
WG - gruba vlaga; i
WH - higroskopna vlaga.
[ VI-1 ]
TEHNIČKA ANALIZA GORIVA
Tehnička analiza zasniva se na termičkom razlaganju mase goriva,
pri čemu se dobijaju isparljive i neisparljive materije u kojima imamo
gorive i negorive komponente.
Tehničkom analizom goriva određuje se:
 sadržaj grube i higroskopne vlage (negorive isparljive materije);
 sadržaj gorivih isparljivih materija-volatila (isparljivi ugljenik i
vodonik međusobno povezani u ugljovodonike);
 sadržaj mineralnih primesa (negorive neisparljive materije);
 sadržaj koksnog ostatka (gorive i negorive neisparljive materije).
Tehničkom analizom određuje se i: toplotna moć, ponašanje pepela na povišenim temperaturama (topljivost pepela), dužina i boja
plamena, izgled i struktura koksnog ostatka i dr.
ČVRSTA GORIVA - UGALJ
Poreklo ugljeva potiče od biljne pramaterije i samo delom od ostataka živih organizama (organska teorija Gimbel-a sa kraja 19 veka).
Zavisno od početne pramaterije ugljeve delimo na: humusne,
sapropelne i liptobiolitne.
Najstarije vrste ugljeva antraciti nastali su u periodu devona - pre
oko 450 miliona godina. Kameni ugljevi su nastali u periodu karbona (koji
je po uglju i dobio ime) pre oko 380 miliona godina. Mrki ugljevi u periodu
krede, a najvećim delom u tercijaru ("doba mrkog uglja") pre 1 do 60 miliona godina. Ligniti su nastali pre nekoliko miliona godina, dok je treset
nastao pre oko milon godina.
TRESET
MRKI UGLJEVI
KAMENI UGLJEVI
ANTRACIT
GORIVI ŠKRILJCI
Gorivi škjriljci su se obrazovali od organskog mulja, nastalog raspadanjem biljnih i životinjskih organizama (planktona) stajaćih voda. Dobijena organska masa se mešala sa velikom količinom mineralnih materija,
postajala sve gušća i transformisala se u stenu prožetu organskom masom.
Mineralne materije gorivih škriljaca čine: krečnjaci, glina i pesak.
Sadržaj mineralnih materija je do 70%, a vlage do 20%. U organskoj masi gorivih škriljaca, kao i u nafti, nalazi se visok sadržaj vodonika do
9,5%. Ovo uslovljava veliku količinu gorivih isparljivih materija do 80%.
Sadržaj ugljenika u organskoj masi iznosi 70%, a sumpora do 4,5%.
Usled velike količine balasta donja toplotna moć gorivih škriljaca iznosi
svega 5,9-10,0MJ/kg.
Gorivi škriljci koriste se ili za masovnu proizvodnju električne energije u termoelektranama ili se prerađuju u gasovita i tečna goriva. Dve
termoelektrane snage po 1600MW izrađene su u Estoniji sa gorivim škriljcima kao gorivom.
DOMAĆI UGLJEVI
Osnovu naših ugljeva čine ligniti sa oko 90% i mrki ugljevi sa oko
10%. Kamenih ugljeva ima u nedovoljnim količinama oko 0,5%.
Podela domaćih ugljeva prema osnovnim pokazateljima kvaliteta
uglja, data je u tabeli (VI-1).
Vrsta uglja
Lignit
Mrko-lignitski ugalj
Mrki ugalj
Kameni ugalj
TabelaVI-1. Podela domaćih ugljeva
Ukupna vlaga
Donja toplotna
moć
%
MJ/kg
iznad 40
23-25
30-40
25-26
10-30
26-30
ispod 10
iznad 29,7
Isparljive
materije
%
ispod 40
Naši ligniti su humusni ugljevi. Najčešće se nalaze na malim dubinama, od nekoliko metara do nekoliko desetina metara, pa se eksploatišu površinskom eksploatacijom.
Sadrže 60-65%C, 4-6%H, 20-30%(O+N), vlage 40-60%, pepela 718%.
LIGNITI
Uglavnom se koriste za sagorevanje u kotlovima velikih termoelektrana - sagorevanjem u sprašenom stanju. Druga mogućnost je prevođenje lignita u gasovita goriva, raznim tehnološkim postupcima.
DOMAĆI UGLJEVI
MRKI UGLJEVI
Naši mrki ugljevi su pretežno humusno-sapropelni ugljevi. Elementarni sastav je promenljiv i kreće se u granicama: 65-75%C, 4-6%H, 1527%(O+N), 2-10%S, vlage 3-20%, pepela 10-30%.
KAMENI UGLJEVI
Naši kameni ugljevi sadrže: 76-97%C, 1,5-5,5%H, 2-10% (O+N), 16%S, vlage 2-6%. Poseduju veliku količinu mineralnih primesa,
ULJNI ŠKRILJCI
Rezerve gorivih škriljaca u našoj zemlji nisu do sada bliže utvrđene. Rasprostranjenost gorivih škriljaca u Srbiji zahvata: Niški, Vranjski,
Kuršumlijski, Trstenički, Valjevsko-Mionički i najbolje istražen Aleksinački
basen. U sastavu Aleksinačkih škriljaca ima 32% organske materije, 65%
mineralnih primesa i 3% vlage.
POSTUPCI PRIPREME UGLJA
Priprema uglja se sastoji u:
 odstranjivanju grubih mehaničkih primesa;
 usitnjavanju;
 prosejavanju i razdvajanju po veličini; i
delimičnom oslobađanju od vlage.
USITNJAVANJE UGLJA
Usitnjavanje uglja je proces smanjivanja veličine komada uglja do
granulacije neophodne za dalju upotrebu. U praksi se razlikuju sledeći
postupci usitnjavanja:
 drobljenje; i
 mlevenje.
Drobljenje je proces usitnjavanja u kome se veličina komada, od
najvećih (oko 1500mm), svodi na željenu meru. Pri tome se razlikuju:
krupno drobljenje (do veličine zrna 100-200mm), srednje (od 25-80mm) i
sitno drobljenje (od 3-25mm).
Drobljenje uglja vrši se u drobilicama, koje mogu biti: čeljusne,
valjkaste i udarne.
OBLASTI PRIMENE UGLJA
Zavisno od sastava i osobina ugalj se može koristi:
 za sagorevanje u ložištima; i
 za preradu u kvalitetnija čvrsta, tečna ili gasovita goriva.
Pri preradi uglja razlikuje se: primarna prerada (neznatno ili u opšte
se ne menja sastav početne mase) i sekundarna prerada (kojom se
suštinski menja sastav goriva).
Primarni procesi prerade uglja su: mlevenje i briketiranje.
Sekundarni procesi prerade uglja su:
 suva destilacija i duboko sušenje (procesi dobijanja čvrstih
goriva), i
hidriranje, sinteza i gazifikacija (procesi dobijanja tečnih i gasovita
goriva).
MLEVENJE UGLJA I SAGOREVANJE UGLJENOG PRAHA
Kod nas se ugalj najvećim delom koristi za proizvodnju električne
energije u velikim termoelektranama, sagorevanjem u sprašenom stanju.
Za mlevenje mrkih ugljeva i lignita danas se uglavnom koriste
ventilatorski mlinovi, koji su po konstrukciji slični radijalnim ventilatorima,
ali imaju ojačane lopatice i kućište (v. sl. VI-1).
Slika VI-1. Ventilatorski mlin za mlevenje uglja
Ugljena prašina zajedno sa vodenom parom i vazduhom obrazuje
aerosmešu, koja se kroz gorionik uduvava u ložište kotla, gde dolazi do
burnog sagorevanja. Kod ugljeva niže toplotne moći u aerosmešu se
ubacuje i mazut, koji se rasplinjuje strujom vazduha ili vodene pare.
BRIKETIRANJE UGLJA
Briketiranje je proces u kome se od sitnih komadića uglja, uglavnom prašine, slepljivanjem pod pritiskom dobijaju komadi pravilnog geometrijskog oblika - briketi, mase od 1 do 8kg. Presovanju prethodi sušenje ugljene prašine na vlažnost 12-16% za mrke, odnosno 2-4% za
kamene ugljeve.
Ligniti se briketiraju bez dodatka veziva pod pritiskom od 98120MPa, dok se kameni ugljevi briketiraju sa vezivom na nižim pritiscima
od 10-40MPa. Kao veziva koristiti se organske i neorganske materije.
Organska veziva imaju prednost, jer povećavaju toplotnu moć i
poboljšavaju karakteristike goriva. Od organskih veziva koriste se: ter
ugljeva, ostaci prerade nafte i dr., a od neorganskih: glina, gips i specijalne vrste cementa. Primena veziva olakšava briketiranje smanjujući
radni pritisak.
PROIZVEDENA ČVRSTA GORIVA
Proizvedena čvrsta goriva dobijaju se sekundarnim procesima prerade, koji predstavljaju termohemijske procese prerade čvrstih goriva.
Dobijeni proizvodi su znatno boljih osobina u odnosu na početnu materiju.
Osnovni sekundarni procesi prerade uglja su: suva destilacija uglja
i duboko sušenje uglja.
SUVA DESTILACIJA UGLJA
Suva destilacija uglja zasniva se na toplotnoj nepostojanosti čvrstih
goriva. Prilikom zagrevanja uglja, u uslovima nedovoljne količine ili bez
prisustva vazduha, dolazi do njegovog raspadanja na niz čvrstih, tečnih i
gasovitih proizvoda.
Prema maksimalnoj temperaturi koja se postiže u toku procesa,
suva destilacija može biti:
- primarna ili niskotemperaturna suva destilacija, koja se izvodi na
temperaturama od 450-5500C;
- suva destilacija na srednjim temperaturama od 600-8000C; i
- visokotemperaturna suva destilacija, koja se izvodi na
temperaturama od 900-10000C, a ređe od 1300-13500C.
POLUKOKSOVANJE - ŠVELOVANJE
Primarna suva destilacija prema osnovnom proizvodu polukoksu
naziva se polukoksovanje ("švelovanje"), a visokotemperaturna prema
osnovnom proizvodu koksu naziva se koksovanje.
Pri suvoj destilaciji dobijaju se:
 gasoviti produkti (destilacioni gasovi);
 tečni produkti (ter i terna voda); i
_
čvrsti produkti (koks ili polukoks).
Primarnom suvom destilacijom kamenog i mrkog uglja, koja se
odvija na 550-5800C, dobija se: 50-60m3 destilacionih gasova, 80-200kg
tera i 700-750kg polukoksa po toni polaznog goriva. U sastavu gorive
mase polukoksa nalazi se: 90-92%C; 2-3%H; 3-4%O; 1,5%S i oko 2%N.
Toplotna moć se kreće od 23,9-27,2MJ/kg.
KOKSOVANJE UGLJA
Visokotemperaturnom suvom destilacijom kamenog uglja na temperaturi oko 10000C dobija se koks. Za proizvodnju koksa mogu se koristiti tzv. koksujući ugljevi: gasni, koksni dugoplameni i koksni kratkoplameni.
Industrijska proizvodnja koksa vrši se u komornim pećima, dužine
14-15m, visine 4-4,5m, zagrevanih u trajanju od 15-18 sati (v.sl. VI-1).
Slika VI-1. Postrojenje za koksovanje kamenog uglja:
1) bunker za ugalj; 2) komore za suvu destilaciju uglja;
3) regeneratorske komore; 4) uređaj za vađenje koksa;
5) istovarni kanal za koks; gore: baterija od 4 komore
U procesu koksovanja, po toni uglja, dobija se: 700-800kg koksa;
300-330m3 visokotemperaturnih destilacionih gasova (koksnih gasova);
20-50kg tera; oko 8-10kg sirovog benzena i 2-3kg amonijaka.
Dobijeni koks ima sledeći sastav: 90-95%C; do 1%H; 1,5-2%
(O+N); 2-4% vlage i do 1,1% mineralnih primesa.
DUBOKO SUŠENJE UGLJA
Jedan od najpoznatijih postupaka za duboko sušenje uglja je
Flajsnerov (Fleissner-ov) postupak. Po ovom postupku, ugalj koji se suši
smešta se u autoklave zapremine 20-40m3 u kojima se tretira vrelom
vodom i vodenom parom. Radni pritisak u autoklavama iznosi 2-30MPa.
Postupkom vakumiranja iz autoklava se ostranjuju svi fluidi, tako da na
kraju ostaje sušeni ugalj.
Ovaj postupak je naročito pogodan za sušenje lignita, sa sadržajem vlage od 40-60%. Kod nas se koristi za sušenje uglja u Kolubari i
na Kosovu.
SMEŠTAJ I PONAŠANJE UGLJA NA SKLADIŠTU
Tokom ležanja na skladištu ugalj trpi niz promena:
 na nižim temperaturama dolazi do usitnjavanja, prskanja i
sitnjenja;
na povišenim temperaturama dolazi do isparavanja vlage i dela
gorivih isparljivih materija, kao i delimične oksidacije.
Usled nepravilnog skladištenja može doći do zagrevanja uglja, što
može prouzrokovati samopaljenje uglja.
Slika VI-1. Shema mogućih procesa pri ležanju uglja na skladištu
SMEŠTAJ I PONAŠANJE UGLJA NA SKLADIŠTU
Slika VI-1. Smeštanje uglja na stovarištu
a) pravilno; b) nepravilno
Kritična temperatura uglja na stovarištu je 60-700C, iznad koje
započinje naglo samozagrevanje i moguće paljenje uglja.
TEČNA GORIVA
Prema poreklu tečna goriva se dele na: prirodna i prerađena.
PRIRODNA TEČNA GORIVA - NAFTA
Glavni predstavnik prirodnih tečnih goriva je nafta (ime potiče od
staropersijske reči "nafata", što znači - znojiti se). Prema organskoj teoriji
nafta je nastala od ostataka živih organizama (primitivnih biljnih i životinjskih organizama - planktona) složenim procesima
U sastavu organske mase nafte nalazi se: 83-87%C, 11-14%H,
0,1-1%O, 0,05-1,5%N i 0,1-5%S. Kiseonik, azot i sumpor nalaze se u
nafti u vezanom stanju - u obliku različitih jedinjenja. Sadržaj vode kreće
se do 2%, a mineralnih primesa je neznatan i iznosi 0,1-0,3%. Gustina
nafte je od 820-920kg/m3, a toplotna moć oko 42-43MJ/kg.
SIROVA NAFTA
Sirova nafta se sastoji od velikog broja složenih ugljovodonika, ali i
drugih jedinjenja. Osnovnu masu nafte čine tri grupe ugljovodonika:
 parafinski ugljovodonici, tipa CnH2n+2;
 naftenski ugljovodonici, tipa CnH2n
aromatski ugljovodonici, tipa CnH2n-6.
Parafinski ugljovodonici (alkani) su lančani zasićeni ugljovodonici
(npr. normalni oktan C8H18). Naftenski ugljovodonici (cikloalkani) su zasićeni prstenasti ugljovodonici (npr. cikloxeksanon C6H12). Aromatski ugljovodonici, kao i naftenski ugljovodonici, imaju prstenstu strukturu (npr. benzen C6H6). Parafinski i naftenski ugljovodonici poseduju visoku hemijsku
stabilnost, a aromatski nešto manju.
Prema sadržaju ugljovodoničnih grupa nafte se dele na: parafinske,
naftenske i mešane.
PRERADA SIROVE NAFTE
Prvobitno korišćen postupak za preradu nafte je bila frakciona destilacija, koja se zasnivala na postepenom zagrevanju nafte i postepenom isparavanju i kondezovanju. Danas se koristi postupak frakcione
kondenzacije, kod koga se najveći deo nafte najpre ispari, a potom
postepeno kondenzuje.
Iz nafte se dobijaju primarna prerađena goriva i to:
 gasovita goriva;
 benzinska frakcija;
 petroleumska frakcija;
 dizel goriva;
 ulje za loženje; i
 ostatak (teško ulje za loženje ili bitumen).
POSTROJENJE ZA PRERADU NAFTE
330-350°C
Slika VI-1. Shema dvofaznog postupka prerade nafte
1) sirova nafta iz rezervoara; 2) toplotni razmenjivači; 3) toplotni
razmenjivač za dopunsko zagrevanje nafte; 4) cevna peć za zagrevanje
nafte; 5) rektifikaciona kolona; 6) cevna peć za zagrevanje ostatka prve
faze; 7) vakum kolona; 8) kolone za odvajanje pojedinih frakcija;
9) pumpe za odvođenje dobijenih proizvoda
Prerada ostatka prve faze vrši se postupkom vakum destilacije.
Ostatak prerade prve faze dopunski se zagreje na temperaturu 4204300C, a zatim uvodi u rektifikacionu kolonu, koja se nalazi na sniženom
pritisku (podpritisak 7-14kPa).
PRERADA PRODUKATA PRIMARNE PRERADE NAFTE
Sekundarnim postupcima prerade postiže se dobijanje veće
količine pojedinih proizvoda i dobijanje proizvoda boljeg kvaliteta.
Sekundarni postupci prerade su hemijski procesi, za razliku od
frakcionisanja koje je fizički proces. Delimo ih na:
- postupke razgradnje ugljovodonika;
- postupke izgradnje ugljovodonika;
- postupke konverzije ugljovodonika; i
- postupke ugradnje vodonika u ugljovodonike.
KREKOVANJE
Postupak razgradnje ugljovodonika poznat je kao cracking
postupak (krekovanje), kod koga se na povišenoj temperaturi i pritisku
ugljovodonici višeg reda raspadaju na ugljovodonike nižeg reda.
Proces krekovanja može se analitički predstaviti jednačinom:
Cn+mH2(n+m)+2  CnH2n+2 + H2m
[ VI-1 ]
Kao što se iz jednačine vidi, krekovanjem parafinskog ugljovodonika višeg reda dobija se jedan parafinski ugljovodonik nižeg reda i jedan
olefinski ugljovodonik.
Kao sirovina za krekovanje najčešće se koristi ostatak prerade
nafte atmosferskom destrilacijom, a osnovni proizvod ovog procesa je
kreking benzin. Kreking benzin poseduje bolje karakteristike u odnosu na
benzin dobijen frakcionisanjem nafte.
Danas je u upotrebi postupak katalitičkog krekovanja koji se izvodi
uz pomoć katalizatora,
Postupak katalitičkog krekovanja odvija se na pritiscima bliskim
atmosferskom 0,1-0,3MPa i temperaturama oko 5000C. Kao katalizatori
koriste se alumosilikati sa drugim metalnim oksidima
SEKUNDARNI POSTUPCI PRADE NAFTE
Postupci izgradnje ugljovodonika omogućuju da se od ugljovodonika nižeg reda dobijaju ugljovodonici višeg reda. Osnovni postupci
ove grupe su: polimerizacija i alkilacija. U ovim procesima učestvuju
nezasićeni ugljovodonici, pa su zato polazne sirovine rafinerijski gasovi
Postupci konverzije ugljovodonika omogućuju prevođenje ugljovodonika jedne grupe u ugljovodonike druge grupe. Najčešće su u primeni
procesi: reformisanja i izomerizacije.
Izvode se kao katalitički procesi na povišenim temperaturama i
pritiscima.
Postupci ugradnje vodonika omogućuju uvođenje vodonika u sekundarnim procesima prerade, što je od značaja za dobijanje kvalitetnih
srednjih frakcija (dizel motorskih frakcija).
SINTETIČKA TEČNA GORIVA
Postupci dobijanja tečnih goriva iz uglja (likvefakcija uglja)
su: hidriranje i sinteza.
HIDRIRANJE UGLJA
Hidriranje se odvija na temperaturama između 300 i 5000C i pritisku
od 20MPa, a uz prisustvo katalizatora koji omogućavaju lako i brzo
izvođenje procesa. Pri zagrevanju uglja iznad 3500C kidaju se prve
lančane veze, pri čemu se izdvajaju gasoviti produkti (volatili). Ako se
ovom procesu dovodi vodonik u većim koncentracijama, popunjavaju se
nezasićene veze i tako nastaju molekuli bogatiji vodonikom. Na taj način
dobijaju se prvo teže, zatim lakše frakcije i konačno benzin.
Slika VI-1. Shema hidriranja
SINTEZA UGLJA
Drugi postupak dobijanja tečnih goriva iz uglja je postupak sinteze.
Izvođenje sinteze prema Fišer-Tropš (Fisher-Tropsch) postupku vrši se u
nekoliko faza:
U prvoj fazi se preko užarenog uglja prevodi vodena para, pri čemu
nastaje vodeni ili sintezni gas, sastavljen od ugljenmonoksida i vodonika:
C + H2O = CO + H2
[ VI-1 ]
Po ostranjenju sumpora (međufaza) uvodi se vodonik, pri čemu se
odvija reakcija:
CO + 2H2 = CH2 + H2O
[ VI-2 ]
Spajanjem CH2 grupa dolazi do stvaranja ulja sličnog nafti, koje se
dalje prerađuje uobičajenim postupcima za preradu nafte.
Slika VI-1. Postrojenja za sintezu benzina iz uglja (Fišer-Tropš postupak)
1)ugalj; 2)vazduh; 3)vodena para; 4)vodeni gas; 5)prečišćeni vodeni gas;
6)gasno ulje i mazivo; 7)voda; 8)gasno ulje i mazivo;
a)gasni generator; b)perač gasa; c)prečistač od H2S; d)završni prečistač;
e)komora za katalizaciju; f)izdvajač ulja; g)izdvajač benzina;
h)rezervoar za ulje; i)rezervoar za vodu
Sintezom se dobijaju dizel goriva izanrednog kvaliteta, dok su
benzini lošiji
GASOVITA GORIVA
Prema poreklu gasovita goriva se dele na: prirodna i proizvedena
(primarna i sekundarna).
PRIRODNA GASOVITA GORIVA – ZEMNI GAS
Najvažnije prirodno gasovito gorivo je zemni gas. Prirodni zemni
gas se javlja zajedno sa naftom ili samostalno (bez nafte).
U sastav prirodnog gasa ulaze gasoviti ugljovodonici, od kojih
najviše metana, uz primese vodonika i negorivih gasova (CO2, N2 i CO).
Prirodni gas koji se nalazi u bušotinama bez nafte prvenstveno se sastoji
od metana do 98%, dok je sadržaj ostalih parafinskih ugljovodonika od
1,5-2%.
Prirodni gasovi sa većom količinom propana i butana nazivaju se
vlažni ili bogati gasovi, a sa manjom količinom ovih ugljovodonika nazivaju se suvi ili siromašni gasovi. Postupkom "degazolinaže" iz vlažnih
prirodnih gasova izdvajaju se tečni gasovi (propan i butan - iz kojih se
dobija laki benzin gazolin).
PROIZVEDENA GASOVITA GORIVA
Proizvedena gasovita goriva mogu se na osnovu polazne sirovine
podeliti u tri osnovne grupe:
- gasove dobijene preradom nafte ili proizvoda prerade nafte;
- gasove dobijene iz čvrstih goriva; i
- gasove dobijene iz gasovitih prirodnih goriva.
GASOVITA GORIVA DOBIJENA PRERADOM NAFTE
Gasovita goriva dobijeni preradom nafte ili proizvoda prerade
nafte obuhvataju: rafinerijske i tečne gasove.
Rafinerijski gasovi se dobijaju u postupku prerade nafte ili produkata prerade nafte (frakcionisanje, krekovanje, reformisanje i dr.). Frakcionisanjem dobijaju se uglavnom zasićeni ugljovodonici (propan, butan
izobutan), dok se krekovanjem i drugim postupcima dobijaju i nezasićeni
olefinski ugljovodonici (propilen, butilen i u primesama etilen). Rafinerijski
gasovi se obično koriste za zagrevanje cevastih peći.
Tečni gasovi na normalnim temeraturama i relativno niskom pritisku od 0,2-0,8MPa prelaze u tečno stanje. Dobijaju se izdvajanjem iz
prirodnih ili rafinerijskih gasova. Najpoznatiji tečni gasovi su: propan
C3H8, propilen C3H6, butan C4H10, butilen C4H8, izobutan i izobutilen.
Poznati su pod zajedničkim imenom "butan".
GASIFIKACIJA UGLJA
Gasovita goriva dobijena iz čvrstih goriva proizvode se procesom gasifikacije ugljeva, gorivih škriljaca i dr., ili procesom suve destilacije. Analogno postupku proizvodnje dobijaju se: generatorski i destilacioni gasovi.
Proces gasifikacije se industrijski izvodi u gasnim generatorima, pa
se dobijeni gasovi nazivaju generatorski gasovi.
U procesu gasifikacije može se koristiti: vazduh, mešavina vodene
pare i vazduha, kao i mešavina kiseonika i vodene pare, pa se analogno
tome dobijaju: vazdušni, mešani i vodeni generatorski gas.
PROCES GASIFIKACIJA UGLJA
Proces gasifikacije odvija se u nekoliko zona:
 u prvoj zoni - zoni sagorevanja, dolazi do sagorevanja
ugljenika iz uglja (mrkog, kamenog i dr.):
C + O2 =CO2

u drugoj zoni - zoni redukcije, nastali ugljendioksid iz prve
zone redukuje se u ugljenmonoksid:
CO2 + C = 2CO - vazdušni gas


[ VI-1 ]
[ VI-2 ]
u trećoj zoni dolazi do termičkog razlaganja korišćenog uglja
uz izdvajanje gorivih isparljivih materija i nastajanje polukoksa
ili koksa (zavisno od vrste korišćenog uglja i temperature).
u četvrtoj zoni dolazi do sušenja uglja.
Za slučaj kada se umesto vazduha u proces uvodi vodena para ili
mešavina vodene pare i vazduha, dolazi do obrazovanja vodenog ili
sinteznog gasa:
C + H2O = CO + H2 – vodeni, tj. sintezni gas
[ VI-3 ]
Sporedni proizvodi gasifikacije uglja su: ter, srednje ulje, sirovi benzin, sirovi fenol, CO2 i H2S.
GASOGENERATOR LURGI
Slika VI-1. Postupak gasifikacije uglja po sistemu Lurgi: 1)dovod uglja;
2)ustava za ugalj; 3)ter; 4)pogon; 5)vodena para; 6)razdeljivač;7)rešetka;
8)pogon rešetke; 9)vodeni omotač; 10)vodena para+kiseonik; 11)ustava
za pepeo; 12)prečišćavanje i hlađenje gasa; 13)generatorski gas
usložnjavanjem procesa može se dobiti generatorski gas, koji se
uglavnom sastoji od metana i koji po kvalitetu ne zaostaje za prirodnim
gasom, toplotne moći 37,3MJ/m3.
PODZEMNA GASIFIKACIJA UGLJA
U poslednje vreme vrše se intezivna istraživanja u cilju ostvarenja
podzemne gasifikacije uglja. U Rusiji su rezultati istraživanja našli i
industrijsku primenu. Podzemni gasogenerator sastoji se od sistema bušotina, međusobno povezanih reakcionim kanalima u ležištu uglja (v.sl.
VI-1). U procesu gasifikacije uglja učestvuje vazduh obogaćen kiseonikom ili vodenom parom. U zoni povišenih temperatura dolazi do razlaganja uglja i stvaranja gorivih isparljivih materija.
Slika VI-1. Shema podzemne gasifikacije uglja
1)dovod vazduha; 2)bušotine za uvođenje vazduha;
3)zona sagorevanja; 4)ležište uglja; 5)bušotina za izlaz gasa;
6)prečišćavanje gasa; 7)gas podzemne gasifikacije
Gas dobijen podzemnom gasifikacijom ima malu toplotnu moć 2,95MJ/m3. Sadrži dosta azota i ugljen dioksida. Koristi se na mestu
proizvodnje za sagorevanje u kotlovskim postrojenjima i termoelektranama.
DESTILACIONI GASOVI
Destilacioni gasovi su gasoviti produkti visokotemperaturne suve
destilacije mrkih i kamenih ugljeva. Toplotna moć destilacionih gasova
mrkog uglja iznosi 5,8-15,5MJ/m3, a destilacionih gasova kamenog uglja
12,5-30,5MJ/m3.
BIOGAS
Biogas nastaje sagorevanjem organskih materija (organskih otpadaka) u procesu koji se odvija bez prisustva vazduha. U nedostatku kiseonika organske materije se razlažu pod dejstvom anaeorobnih bakterija. Nastali biogas je bogat metanom, toplotne moći 22-26MJ/m3.
Kao sirovina za proizvodnju biogasa može se koristiti bilo koja vlažna organska materija, npr.: stajnjak i otpaci, zeleni ostaci posle žetve,
ostaci hrane i dr. Upotrebljava se kao gorivo za dizel motore (75% biogas
+ 25%dizel gorivo), za grejanje stanova, štala, zagrevanje vode itd.