Cărbune - procesare ieri, azi și mâine

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Odată, Mendeleev a spus că înecul cu ulei este ca și cum ai arunca bancnote în cuptor. Același lucru se poate spune despre cărbune. Reciclarea reduce sarcina asupra mediului și practic elimină impuritățile nocive care conțin sulf din cărbune. Să luăm în considerare principalele metode și procese de prelucrare a cărbunelui, precum și rezultatul și produsele obținute din acesta.

Coal trecut

Omenirea a fost familiarizată cu cărbunele drept combustibil încă din Grecia antică. Dar ca industrie independentă, industria cărbunelui s-a remarcat abia în secolul al XVIII-lea. La începutul secolului al XIX-lea, cărbunele a început să fie folosit foarte activ - combustibil pentru transport, producția de energie electrică, metalurgie, industria chimică, automobile și construcții navale etc. Era nevoie de materii prime mai bune.

Metode de prelucrare a cărbunelui au fost dezvoltate în secolul al XX-lea astfel încât calitatea materiilor prime extrase să fie mai ridicată. Erau cu dezavantaje, cum ar fi randamentul scăzut al produselor, cadrele rigideimplementarea procesului. Dar odată cu introducerea diverșilor catalizatori în proces, randamentul produsului a devenit mai mare și, prin urmare, mai ieftin, iar trecerea procesului nu a mai necesitat respectarea strictă a tuturor condițiilor.

Astăzi, exploatarea și prelucrarea cărbunelui reprezintă un pas în viitor. Se realizează în cinci moduri. Alegerea metodei depinde de produsul final dorit.

Piroliza

Această metodă de prelucrare a cărbunelui a fost folosită de mult timp. Înapoi la sfârșitul anilor 90. În secolul al XIX-lea, ei știau să încălzească cărbunele fără acces la aer pentru a provoca distrugerea moleculelor de polimer, urmată de transformarea lor. Produsele de prelucrare termochimică sunt în stare solidă, lichidă și gazoasă.

Cocsificarea modernă (o altă denumire pentru piroliză) se realizează la temperaturi cuprinse între 900 și 1100 °C. Produsul procesului este cocsul, care este utilizat în industria metalurgică, atât feroasă, cât și neferoasă, precum și un produs secundar sub formă de amestec de gaze și vapori.

Aproximativ 250 de substanțe chimice sunt recuperate ulterior din amestecul de cocsificare la temperatură în altă, inclusiv benzen, naftalenă, fenoli, amoniac și compuși heterociclici. Introducerea unui catalizator în proces a contribuit la formarea cocsului cu o structură internă cu granulație fină - un tip mai valoros de cocs comercial.

Semi-cocificare

Pentru a obține combustibil (lichid sau gazos) din cărbune prin prelucrare, se folosește cocsificare la temperatură joasă la 500 °C. De asemenea, procesul nu este inovator, este cunoscut de mult timp. Anterior, scopul era obținerea de combustibil solid din cărbune brun, mai valoros energetic. Astăzi, procesul de prelucrare a cărbunelui prin semi-cocsificare cu utilizarea unui catalizator de oxidare a sporit compatibilitatea produsului final cu mediul, a redus concentrația de substanțe cancerigene și nocive. Rășina rezultată este folosită pentru a produce solvenți și combustibili.

Hidrogenare distructivă

Această metodă de procesare a cărbunelui are ca scop transformarea combustibilului solid în „ulei sintetic” la o temperatură de 400-500 °C și sub influența hidrogenului. Ideea unei astfel de procesări a apărut în anii 20 ai secolului trecut. În anii 1930 și 1940, primele întreprinderi industriale au fost construite în Germania și Marea Britanie, dar în URSS procesul a fost folosit la scară industrială abia în anii 1950.

Un amestec de aluminiu, molibden și cob alt este utilizat ca catalizatori în rafinarea petrolului. Inițial, a fost folosit și pentru cărbune, dar, după cum s-a dovedit, procesul poate fi făcut mult mai ieftin, fără pierderi de eficiență, folosind ca catalizator un minereu de fier larg răspândit - magnetită, pirita sau pirotita. Un astfel de rezultat a fost ușor de calculat, dacă știi că cataliza are loc indirect. Cărbunele trece în faza lichidă nu sub acțiunea moleculelor de hidrogen, ci prin transferul atomilor de hidrogen din moleculele de solvent organic la moleculele componentei cărbunelui. Catalizatorul este necesar doar pentru a restabili proprietățile solventului pierdute în timpul eliminării atomilor de hidrogen.

Gazeificare

Sub influența temperaturilor ridicate, dar într-un mediu aerian în care sunt prezenți oxigen, hidrogen, dioxid de carbon și abur, cărbunele solid trece în stare gazoasă. Acesta este scopul întregului proces. Există aproximativ 20 de tehnologii. Nu ne vom opri asupra fiecăruia dintre ele în detaliu, dar luăm în considerare cum poate ajuta introducerea unui catalizator.

Pe lângă creșterea eficienței, cu un catalizator devine posibilă scăderea temperaturii menținând în același timp viteza la același nivel, este și posibilă reglarea produsului final de gazeificare. Cele mai comune sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase, precum și fierul, nichelul și cob altul.

Prelucrare chimică cu plasmă

Unul dintre cele mai promițătoare, deoarece, pe lângă combustibilii lichizi, compuși valoroși precum ferosiliciu, siliciu tehnic și alte substanțe care conțin siliciu sunt extrași din cărbune tare și brun în timpul procesării, care, prin alte metode, au fost pur și simplu aruncat cu cenușă.

Și ce mâine

Având în vedere cât de repede se epuizează zăcămintele de petrol și gaze de pe pământ, problema combustibilului va deveni în curând destul de acută. Iar una dintre cele mai simple soluții ar fi exploatarea cărbunelui. Oamenii de știință își desfășoară activitatea de cercetare în căutarea unor noi procese de reciclare - mai eficiente, mai ieftine, dar în același timp ecologice.

Se lucrează și pentru obținerea „ulei sintetic”. În Krasnoyarsk, de exemplu, a fost testat pentru a-l obține dintr-un amestec de cărbune și apă în proporții egale. Sinteza a fost efectuată subpresiune mare, tratamentul s-a efectuat mecanic, electromagnetic si cavitatie. Consumul de energie este redus - doar 5 kW per tona de ulei. În ceea ce privește compoziția sa chimică, fracția rezultată este aproape de cea naturală.

Deci nu te grăbi să arunci calul tău de fier, va fi ceva de hrănit. Și încă o veste bună - cărbunele este completat, ceea ce înseamnă că va servi omenirii mult timp.