Въглища - преработка вчера, днес и утре

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Веднъж Менделеев каза, че удавянето с петрол е като хвърляне на банкноти в пещта. Същото може да се каже и за въглищата. Рециклирането намалява тежестта върху околната среда и практически елиминира съдържащите сяра вредни примеси от въглищата. Нека разгледаме основните методи и процеси на преработка на въглища, както и резултата и продуктите, получени от него.

Минали въглища

Човечеството е запознато с въглищата като гориво от древна Гърция. Но като самостоятелна индустрия въгледобивната промишленост се откроява едва през 18 век. В началото на 19 век въглищата започват да се използват много активно – гориво за транспорт, производство на електроенергия, металургия, химическа промишленост, автомобило- и корабостроене и т. н. Необходими са по-добри суровини.

Методите за преработка на въглища са разработени през 20-ти век, така че качеството на добитите суровини да е по-високо. Те бяха с недостатъци, като нисък добив на продукти, твърди рамкиизпълнение на процеса. Но с въвеждането на различни катализатори в процеса, добивът на продукта става по-висок и следователно по-евтин и преминаването на процеса вече не изисква стриктно спазване на всички условия.

Днес добивът и преработката на въглища са стъпка в бъдещето. Извършва се по пет начина. Изборът на метод зависи от желания краен продукт.

Пиролиза

Този метод за обработка на въглища се използва от дълго време. Още в края на 90-те. През 19-ти век те са знаели как да нагряват въглища без достъп на въздух, за да предизвикат разрушаването на полимерните молекули, последвано от тяхната трансформация. Продуктите за термохимична обработка се предлагат в твърдо, течно и газообразно състояние.

Модерното коксуване (друго име за пиролиза) се извършва при температури между 900 и 1100 °C. Продуктът от процеса е кокс, който се използва в металургичната промишленост, както черни, така и цветни, както и страничен продукт под формата на смес от газове и пари.

Около 250 химикала се извличат по-късно от високотемпературната смес от коксуване, включително бензол, нафталин, феноли, амоняк и хетероциклични съединения. Въвеждането на катализатор в процеса допринесе за образуването на кокс с фино зърнеста вътрешна структура - по-ценен вид търговски кокс.

Полукоксуване

За да се получи гориво (течно или газообразно) от въглища чрез преработка, се използва нискотемпературно коксуване при 500 °C. Процесът също не е иновативен, известен е отдавна. Преди това целта беше да се получи твърдо гориво от кафяви въглища, по-ценно енергийно. Днес процесът на преработка на въглища чрез полукоксуване с използване на окислителен катализатор повиши екологичността на крайния продукт, намали концентрацията на канцерогени и вредни вещества. Получената смола се използва за производство на разтворители и горива.

Разрушително хидриране

Този метод за преработка на въглища е насочен към превръщане на твърдо гориво в "синтетично масло" при температура 400-500 °C и под въздействието на водород. Идеята за такава обработка се появява през 20-те години на миналия век. През 30-те и 40-те години на миналия век първите промишлени предприятия са построени в Германия и Великобритания, но в СССР процесът е използван в индустриален мащаб едва през 1950-те години.

Смес от алуминий, молибден и кобалт се използва като катализатор при рафинирането на нефт. Първоначално се използва и за въглища, но, както се оказа, процесът може да се направи много по-евтин, без загуба на ефективност, като се използва широко разпространена желязна руда - магнетит, пирит или пиротин - като катализатор. Такъв резултат беше лесно да се изчисли, ако знаете, че катализата се случва косвено. Въглищата преминават в течна фаза не под действието на водородни молекули, а чрез прехвърляне на водородни атоми от молекулите на органичния разтворител към молекулите на въглищния компонент. Катализаторът е необходим само за възстановяване на свойствата на разтворителя, загубени по време на елиминирането на водородните атоми.

Газификация

Под влияние на високи температури, но във въздушна среда, където присъстват кислород, водород, въглероден диоксид и пара, твърдите въглища преминават в газообразно състояние. Това е целият смисъл на процеса. Има около 20 технологии. Няма да се спираме на всеки от тях в подробности, но помислете как може да помогне въвеждането на катализатор.

В допълнение към повишаване на ефективността, с катализатор става възможно да се понижи температурата, като се поддържа скоростта на същото ниво, също така е възможно да се регулира крайният продукт от газификацията. Най-често срещаните са алкални и алкалоземни метали, както и желязо, никел и кобалт.

Химична плазмена обработка

Едно от най-обещаващите, тъй като в допълнение към течните горива, такива ценни съединения като феросилиций, технически силиций и други силиций-съдържащи вещества се извличат от каменни и кафяви въглища по време на преработката, които при други методи са просто изхвърлен с пепел.

И какво утре

Като се има предвид колко бързо се изчерпват залежите на нефт и газ на земята, въпросът с горивото скоро ще стане доста остър. И едно от най-простите решения би било добивът на въглища. Учените провеждат своята изследователска работа в търсене на нови процеси на рециклиране - по-ефективни, евтини, но в същото време екологични.

В момента се работи и за получаване на "синтетично масло". В Красноярск, например, е тестван за получаването му от смес от въглища и вода в равни пропорции. Синтезът беше извършен подвисоко налягане, обработката се извършва механично, електромагнитно и кавитация. Консумацията на енергия е ниска - само 5 kW на тон масло. По своя химичен състав получената фракция е близка до естествената.

Така че не бързайте да изхвърляте железния си кон, ще има с какво да се храните. И още една добра новина - въглищата се попълват, което означава, че ще служат на човечеството дълго време.