Становление и применение технологий газификации в Европе конца XVIV-середины XIX века — 2ч.

Становление и применение технологий газификации в Европе конца XVIV-середины XIX века — 2ч.

В середине XIX века активизировались также работы по использованию искусственных горючих газов в качестве топлива двигателей внешнего и внутреннего сгорания. Так, в 1854 г. итальянцыЕугенио Барзанти иФетис Матточчи (в других источниках —Матеукки) по­лучили английский, а затем и французский патент на атмосферный двигатель со свободным поршнем. Он работал в трёхтактной последовательности (без хода сжатия) и имел водяное охлаждение. Смесь светильного газа с воздухом воспламенялась под поршнем электрической искрой, и давление продуктов сгорания поднимало свободный поршень вверх. Мощность этого двигателя была 5 л. с.

В 1854 году инженерКиркгамами (Англия) впервые получил водяной газ в газогенера­торе с переменным вдуванием воздуха и пара.

15 апреля 1855 г. известный немецкий инженер, конструктор и промышленникГотлиб Даймлер взял патент на газовый двигатель своей конструкции. Топливом для него также служил светильный газ.

В том же 1855 году американецБенджамин Силлиман-младший сделал пионерские ис­следования в области крекинга нефти (ещё одной вариации на тему пиролиза/газификации жидких топлив), что позволило развиваться нефтехимической промышленности.

Вообще большинство методов переработки нефти основаны или включают в себя про­цессы газификации КТ. Это и ректификация (перегонка или дистилляция при атмосферном давлении; применяется с начала XIX века в нефтяной и спиртовой промышленности — привет арабскому химику IX векаАль-Кинди, см. Гл. 2, Рис. 2.7), и вакуум-дистилляция, и рифор — минг (в числе целевых продуктов — углеводородный и водородсодержащий газы), и коксова­ние (процесс переработки нефтяных жидких и твёрдых фракций без доступа кислорода, т. е. пиролиз в чистом виде), и др.

В 1856 г. был построен газовый завод в тогда немецком, а ныне польском городе По­знань. Завод разместили на острове Гробля, со всех сторон омываемом водами реки Варта. Уголь сначала привозился из Англии кораблями до Щецина, где его перегружали на баржи и по рекам Висла и Варта доставляли на завод. Однако после строительства железнодорожной линии до Бреслау (Вроцлава) уголь начали возить из Силезии. К заводу на острове даже была построена специальная желез­нодорожная ветка.

Рис. 3.16 Схема регенеративной печи Сименсов (рисунок из энциклопедического словаря Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона, изданного в 1890-1907 годах)

Рис. 3.15 Фридрих Сименс (1826-1904 гг.)


Первой из оборудования ГКТ серийного производства удостоилась
изобретённая в 1856 г. в ГерманииФридрихом Сименсом (см. Рис. 3.15) в сотрудничестве со своим братомВильгельмом Сименсом регенеративная печь (см. Рис. 3.16),

ГазогенераторыСименсов были с естественной тягой и со ступенчатой колосниковой решёткой. Использование естественной тяги позволило отказаться от двигателей, установка которых в то время была затруднительна. Пар в процесс вводили, просто заливая воду в под­дувало. ПроизводимоеСименсами оборудование ГКТ на многие десятки лет стало важней­шим и незаменимым элементом стеклоплавильных, пудлинговых, сталеплавильных (т. н. «сименс-мартеновских»), сварочных и нагревательных печей, работающих по регенератив­ному принципу.

По этому же принципу функционировала и газовая лампаСименса (тепло, выделяемое при горении газа, использовалось для нагревания входящего в лампу воздуха).

В 1857 г. англичанинЕ. Каупер запатентовал особые вертикальные кирпичные в желез­ных кожухах печи для подогрева воздуха, подаваемого в доменные печи, колошниковыми газами, которые до сих пор называются «кауперами».

В 1858 г. появился другой двухцилиндровый двигатель итальянских изобретателейЕ. Барзанти иФ. Матточчи — с противоположно расположенными цилиндрами, аДегеран по­лучил французский патент на газовый двигатель со сжатием горючей смеси в рабочем ци­линдре.

Лондонские потребители светильного газа довольно часто сталкивались с нехваткой последнего. Так, в декабре 1859 г. небезызвестныйФридрих Энгельсписал другому осново­положнику марксизма-ленинизмаКарлу Марксу: «.… как только я зажёг газ, то оказалось, что он горит до того тускло, что во всей конторе пришлось остановить работу. В моей квартире уже около недели ещё хуже: из-за продолжительного мороза с туманом столько газа потребляется в течение дня, что вечером совсем нет давления, а, следовательно, нет и света. Это лишает меня возможности написать сегодня статью…».

С 1860 г. двухцилиндровый двигательБарзантиМатточчи производился небольши­ми партиями компанией«Эшер-Висс» в Цюрихе. Но безвременная смертьБарзанти (че­тырьмя годами позднее) и плохое состояние здоровьяМатточчи помешали им в полной ме­ре пожать лавры своего труда, как в материальном, так и в творческом отношении.

В том же году был построен второй (всего их было четыре) газовый завод в немецком тогда городе Бреслау — столице Селезии (ныне польский город Вроцлав), а немецкий инже­нер, уроженец КитцбюэляКристиан Райтман построил первый четырёхтактный ДВС, рабо­тающий на светильном газе.Райтману не хватило сил и удачи продвинуть своё изобретение на рынке и защитить его в многочисленных процессах по патентованию, из-за чего его пер­венство в этом вопросе нередко оспаривается.

Рис. 3.17 Жан Этьен Ленуар. Первый газовый(1822-1900 гг.) двигатель Ленуара 1860 года

В том же 1860 году бельгийский официант и, по совместительству, инженер и изобре­тательЖан Этьен Ленуар (см. Рис. 3.17) запатентовал свой трёхтактный ДВС, работающий на светильном газе (см. Рис. 3.18).

Правда, есть сведения, чтоЛенуарлишь завершил работы, начатые в 1858 г. его сооте­чественникомХугоном.Впрочем,Ж. Э. Ленуари не скрывал, что использовал достижения других изобретателей. В рекламном проспекте на свой двигатель он писал: «…Машина Ле- нуара использует поршень, подобный патенту Стрита, цилиндры двухстороннего дейст­вия, как у двигателя Лебона, зажигание электрической искрой, как у машины де Риваца; она приводится в действие газовым топливом подобно конструкции Гершкйна-Хазарда, причем замысел распределения… заимствован у Тальбо. Однако двигатель Ленуара засасывает газ и воздух в пространство между поршнем и цилиндром без применения всегда опасного пред­варительного смешивания, требующего использования насоса — и это, собственно, является предметом патентной защиты…».

И всё же заслугаЛенуара как одного из изобретателя двигателя внутреннего сгорания очевидна. Двигатель имел большой коммерческий успех. Использовался он для различных це­лей, даже был установлен на водных (катере) и воздушных (дирижабле; см. Гл. 7) видах транс­порта. Своего завода у изобретателя не было, и его двигатель производили французские фир­мы «Маринони», «Лефевр» и «Готье». Всего было построено около 500 двигателейЛенуара. Вместе со своим моторомЛенуар запатентовал устройство для приготовления горючего газа из жидкого топлива, состоящее из обогреваемого выхлопными газами бачка с горючим и под­вешенными внутри фитилями — первый карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, од­нако на настоящий момент не существует никаких сведений о том, что он когда-либо исполь­зовался. Из других его изобретений наиболее известен железнодорожный телеграф.

В 1861 г. французский инженерЖильяр предложил конструкцию камина с камерами для перегонки тощего каменного угля, став, таким образом, прародителем современных газо­генераторных печей и котлов (см. Гл. 34).

В 1862-1863 гг. газогенераторная силовая установкаЖ. Э. Ленуара мощностью до 4 л. с. была установлена на восьмиместный открытый одноуровневый омнибус — первый в мире прототип современного автомобиля (см. Рис. 3.19).

Это транспортное средство больше походило на большую деревянную трёхколёсную телегу, но для движения уже не нуждалось в живой тягловой силе. СамЛенуар совершал на нём пробные поездки в окрестностях Парижа.

Рис. 3.19 Омнибус с газогенераторным двигателем Ленуара

Несмотря на прогрессивные отличительные признаки — такие как прямой цепной при­вод, управляемые колеса и эллиптическая подвеска с плоскими рессорами — эта «самобеглая повозка» из-за относительно небольшой мощности двигателя была выпущена в малом коли­честве.

В связи с тем, что все самодвижущие повозки тех лет (и газогенераторные и паровые) питались углём и/или дровами, то кроме водителя в таком экипаже в обязательном порядке был ещё и Шофёр, т. е. «кочегар» по-французски.

В 1863 г. Швеция импортировала, в т. ч. из России, 227000 баррелей дёгтя. Это был пи­ковый год потребления дёгтя в Швеции и мире в целом. Производство дёгтя почти останови­лось, когда деревянные суда были заменены стальными.

В настоящее время дёготь можно встретить в фармации в качестве дезинфицирующих и инсектицидных препаратов (например, дегтярное мыло) да в устном народном творчестве.

В качестве примеров можно привести фразеологизм:«Ложка дёгтя в бочке мёда» в русском языке и «оптимистическую» финскую поговорку:«Если баня, дёготь и водка не по­могают — значит, болезнь смертельна…».

С середины XIX столетия благо­даря стремительному развитию метал­лургического производства (см. Рис. 3.20) в промышленно развитых странах мира значительно увеличи-лись и объ­ёмы производимых при этом доменных (колошниковых) газов, которые поми­мо использования самими металлурги­ческими заводами (например, для при­вода доменных воздуходувок) стали применяться в бытовых целях и в каче­стве топлива для двигателей внутрен­него и внешнего сгорания.

В 1865 году заработал газовый завод, и началась централизованная газификация улиц и площадей в Мо­скве (см. Гл. 6), а немецкий техник Хенлейн взял патент на установку га­зового двигателя на дирижабле. При этом двигатель работал на светильном газе, наполняв­шем оболочку воздухоплавательного аппарата. Семью годами позже состоялись первые по­лёты дирижабля с газогенераторным двигателемЛенуара (см. Гл. 7).

В 1866 г. англичанинДж. Юнг патентует свой способ разложения (газификации) нефти при нагревании под давлением (крекинг), позволяющий получать бензин и керосин из тяже­лых углеводородов.

В 1860-х годах сначала в Лондоне, а затем и в других европейских городах появились и сразу завоевали популярность газовые колонки для нагрева воды в бытовых целях. К газо­вым бытовым приборам, появившимся в середине XIX столетия, относились также газовые камины для отопления и газовые плиты для приготовления пищи.

Широкое применение светильного газа помимо прочего привело к развитию газоочист­ки, поскольку в состав этого газа помимо главных компонентов — водорода и лёгких углево­дородов (главным образом, метана) — входили оксиды углерода, тяжелые углеводороды, се­роводород, сероуглерод, цианистые соединения, твёрдые загрязнители (частицы сажи и зо­лы). Характерным отличием светильного газа, произведенного из нефти, являлось значи­тельное содержание тяжёлых углеводородов (до 25-30, произведенного из угля — серы и золы. Всё это потребовало наряду с совершенствованием карбонизационных печей, пред­ставляющих собой главную часть газовых заводов, разработки целой системы очистки про­изводимого газа от вредных примесей.

Рис. 3.20 Доменные печи металлургического завода в городе Мартен, Бельгия. Рисунок 1860-х годов

При производстве угольного светильного газа он поступал в первую ступень очистки, в так называемую гидравлику — наполненный водой клёпаный железный ящик, в который по­гружались концы газопроводных труб. Помимо исполнения роли гидравлического затвора, предохраняющего печь от взрыва, гидравлика обеспечивала конденсацию смолы и аммиач­ной воды, которые по сифону стекали в смоляную и аммиачную ямы. Однако гидравлика не обеспечивала полного улавливания смоляных паров, поэтому после неё газ поступал в водя­ной или воздушный холодильник. Кроме холодильника употреблялись также специальные смолоотделители, в частности смолоотделительПелуза-Одуана, представляющий собой кол­

пак из тройной металлической сетки, погруженной нижним краем в воду. Газ процеживался через сет­ку, при этом происходило разделение паров от га­зов или конденсация смолы. Однако очищенный от смолы светильный газ все еще содержал много вредных примесей: аммиак, углекислоту, серово­дород, цианистые соединения. Поэтому за физиче­ской очисткой светильного газа следовала его хи­мическая очистка.

Для удаления аммиака газ промывался водой в скрубберах, которые делились на подвижные и неподвижные.

Первые — это большие вертикальные цилинд­ры с расположенными внутри полками, на которые накладывался кокс. Вода поступала сверху, а газ снизу. Второй тип — так называемые штандарт- скрубберы — представляли собой горизонтальные, вращающиеся от внешнего привода цилиндры, обеспечивающие встречное движение воды и газа (см. Рис. 3.21).

При карбонизации некоторых сортов углей в газе содержалось очень много нафталина, который удалялся промывкой газа в скрубберах тяжёлым ка­менноугольным маслом. Очистка от сероводорода и углекислоты производилась в так назы­ваемых очистительных ящиках (см. Рис. 3.22) гидратом окиси железа и известью — в закрытых металлических ящиках располагалось несколько полок, на которые раскладывалась очисти­тельная масса, смесь болотной руды с опилками или извести с опилками. Сероводород погло­щался гидратом окиси железа, а углекислота — известью, образуя углекислый кальций. Отра­ботавшая очистительная масса, состоящая, глав­ным образом, из сернистого железа, сохраняла способность к регенерации. Для этого ее полива­ли водой, тщательно перелопачивали, в резуль­тате чего из сернистого железа вновь получался гидрат окиси железа и свободная сера.

Одна и та же очистительная масса могла регенерировать 10-12 раз. Важной задачей яв­лялась также очистка светильного газа от циа­нистых соединений, и не только в санитарном отношении — эти соединения разъедали стенки газовых труб. Вместе с сероводородом и угле­кислотой циан удалялся в очистительных ящи­ках или промывкой газа в штандартскрубберах раствором железного купороса.

Рис. 3.21 Комплекс из двух вращающихся штандартскруООеров для промывки светильного газа

Рис. 3.22 Ящик для очистки светильного газа от сероводорода и углекислоты

Таким образом, можно утверждать, что именно широкое использование светильного газа дало толчок к появлению и развитию целой отрасли науки и техники, занимающейся разра­боткой научных основ и технологий газоочист­ки, а также созданием газоочистительной аппа­ратуры.

 

Похожие записи:

Опубликовано в рубрике ГАЗИФИКАЦИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ТОПЛИВ: РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ ОБЗОР, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ« Характеристика первичных продуктов термического распада древесиныСжигание »

ещё статьи по теме:

Что всего нужнее?

Как сделать металл?

Секрет «Старого соболя»

Дрова или уголь?

Так начинались коксовые печи

Джинн из камеры коксования

Смолой, наконец, заинтересовались

Радуга из угля

Как чайки лишились монополии

Из печей и кокс, и химия

Соревнование огнеупоров

отсюда: ags-metalgroup.ru/publ/chernyj_khleb_metallurgii/nemnogo_istorii/14

отсюда: gazogenerator.com/gazifikaciya-kondensirovannyx-topliv-retrospektivnyj-obzor-sovremennoe-sostoyanie-del-i-perspektivy-razvitiya/stanovlenie-i-primenenie-texnologij-gazifikacii-v-evrope-konca-xvin-serediny-xix-veka/

Обсудить у себя 0
Комментарии (0)
Чтобы комментировать надо зарегистрироваться или если вы уже регистрировались войти в свой аккаунт.

Войти через социальные сети: