Kol - bearbetning igår, idag och imorgon

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

En gång sa Mendeleev att att drunkna med olja är som att kasta sedlar i ugnen. Detsamma kan sägas om kol. Återvinning minskar belastningen på miljön och eliminerar praktiskt taget svavelh altiga skadliga föroreningar från kol. Låt oss överväga de viktigaste metoderna och processerna för kolbearbetning, såväl som resultatet och de produkter som erhålls från det.

Kol tidigare

Mänskligheten har varit bekant med kol som bränsle sedan antikens Grekland. Men som en självständig industri stack kolindustrin ut först på 1700-talet. I början av 1800-talet började kol användas mycket aktivt - bränsle för transporter, elproduktion, metallurgi, kemisk industri, bil- och varvsindustrin etc. Det krävdes bättre råvaror.

Metoder för att bearbeta kol utvecklades på 1900-talet så att kvaliteten på de utvunna råvarorna var högre. De hade nackdelar, såsom lågt utbyte av produkter, stela ramargenomförandet av processen. Men med införandet av olika katalysatorer i processen blev utbytet av produkten högre, och därför billigare, och passagen av processen krävde inte längre strikt efterlevnad av alla villkor.

I dag är brytning och bearbetning av kol ett steg in i framtiden. Det genomförs på fem sätt. Valet av metod beror på önskad slutprodukt.

Pyrolys

Den här metoden för kolbearbetning har använts under lång tid. Tillbaka i slutet av 90-talet. På 1800-talet visste de hur man värmde kol utan tillgång till luft för att orsaka förstörelse av polymermolekyler, följt av deras omvandling. Termokemiska bearbetningsprodukter kommer i fast, flytande och gasformigt tillstånd.

Modern koksning (ett annat namn för pyrolys) utförs vid temperaturer mellan 900 och 1100 °C. Produkten av processen är koks, som används inom den metallurgiska industrin, både järn och icke järn, samt en biprodukt i form av en blandning av gaser och ångor.

Omkring 250 kemikalier återvinns senare från högtemperaturkoksblandningen, inklusive bensen, naftalen, fenoler, ammoniak och heterocykliska föreningar. Införandet av en katalysator i processen bidrog till bildningen av koks med en finkornig inre struktur - en mer värdefull typ av kommersiell koks.

Halvkoksning

För att få bränsle (flytande eller gasformigt) från kol genom bearbetning, används lågtemperaturkoksning vid 500 °C. Processen är inte heller nyskapande, den har varit känd länge. Tidigare var målet att få fast bränsle från brunkol, mer värdefullt energimässigt. Idag har processen med kolbearbetning genom halvkoksning med användning av en oxidationskatalysator ökat miljövänligheten hos slutprodukten, det har minskat koncentrationen av cancerframkallande ämnen och skadliga ämnen. Det resulterande hartset används för att producera lösningsmedel och bränslen.

Destruktiv hydrering

Denna metod för att bearbeta kol syftar till att omvandla fast bränsle till "syntetisk olja" vid en temperatur på 400-500 °C och under påverkan av väte. Idén om sådan bearbetning dök upp på 20-talet av förra seklet. På 1930- och 1940-talen byggdes de första industriföretagen i Tyskland och Storbritannien, men i Sovjetunionen användes processen i industriell skala först på 1950-talet.

En blandning av aluminium, molybden och kobolt används som katalysatorer vid oljeraffinering. Ursprungligen användes den också för kol, men, som det visade sig, kan processen göras mycket billigare, utan förlust av effektivitet, med en utbredd järnmalm - magnetit, pyrit eller pyrrhotite - som katalysator. Ett sådant resultat var lätt att beräkna, om man vet att katalys sker indirekt. Kol passerar in i vätskefasen inte under inverkan av vätemolekyler, utan genom överföring av väteatomer från de organiska lösningsmedelsmolekylerna till molekylerna i kolkomponenten. Katalysatorn behövs bara för att återställa de lösningsmedelsegenskaper som förloras under elimineringen av väteatomer.

Gasification

Under inverkan av höga temperaturer, men i en luftmiljö där syre, väte, koldioxid och ånga finns, övergår fast kol till ett gasformigt tillstånd. Detta är hela poängen med processen. Det finns ett 20-tal tekniker. Vi kommer inte att uppehålla oss i var och en av dem i detalj, utan överväga hur införandet av en katalysator kan hjälpa.

Förutom att öka effektiviteten, med en katalysator blir det möjligt att sänka temperaturen samtidigt som hastigheten hålls på samma nivå, det är också möjligt att reglera slutprodukten av förgasning. De vanligaste är alkali- och jordalkalimetaller, samt järn, nickel och kobolt.

Kemisk plasmabehandling

En av de mest lovande, eftersom utöver flytande bränslen utvinns sådana värdefulla föreningar som ferrokisel, tekniskt kisel och andra kiselh altiga ämnen ur hård- och brunkol under bearbetningen, som enligt andra metoder helt enkelt var kastas bort med aska.

Och vad imorgon

Med tanke på hur snabbt olje- och gasfyndigheterna på jorden utarmas kommer bränslefrågan snart att bli ganska akut. Och en av de enklaste lösningarna skulle vara kolbrytning. Forskare bedriver sitt forskningsarbete på jakt efter nya återvinningsprocesser - effektivare, billigare men samtidigt miljövänliga.

Det pågår även arbete med att få fram "syntetisk olja". I Krasnoyarsk, till exempel, testades det för att få det från en blandning av kol och vatten i lika proportioner. Syntes utfördes underhögt tryck, utfördes behandlingen mekanisk, elektromagnetisk och kavitation. Energiförbrukningen är låg - endast 5 kW per ton olja. När det gäller dess kemiska sammansättning är den resulterande fraktionen nära naturlig.

Så skynda dig inte att göra dig av med din järnhäst, det kommer att finnas något att mata. Och ytterligare en god nyhet - kol fylls på, vilket betyder att det kommer att tjäna mänskligheten under lång tid.