Kul - forarbejdning i går, i dag og i morgen

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Engang sagde Mendeleev, at drukning med olie er som at kaste pengesedler i ovnen. Det samme kan siges om kul. Genanvendelse reducerer belastningen af miljøet og fjerner praktisk t alt svovlholdige skadelige urenheder fra kul. Lad os overveje de vigtigste metoder og processer til kulforarbejdning, såvel som resultatet og produkterne opnået fra det.

Kul tidligere

Mennesket har været bekendt med kul som brændstof siden det antikke Grækenland. Men som selvstændig industri skilte kulindustrien sig først ud i 1700-tallet. I begyndelsen af 1800-tallet begyndte man at bruge kul meget aktivt - brændsel til transport, elproduktion, metallurgi, kemisk industri, bil- og skibsbygning osv. Der krævedes bedre råvarer.

Metoder til forarbejdning af kul blev udviklet i det 20. århundrede, så kvaliteten af de udvundne råvarer var højere. De var med ulemper, såsom lavt udbytte af produkter, stive rammerimplementering af processen. Men med introduktionen af forskellige katalysatorer i processen blev udbyttet af produktet højere, og derfor billigere, og passagen af processen krævede ikke længere nøje overholdelse af alle betingelser.

I dag er minedrift og forarbejdning af kul et skridt ind i fremtiden. Det udføres på fem måder. Valget af metode afhænger af det ønskede slutprodukt.

Pyrolyse

Denne metode til kulforarbejdning har været brugt i lang tid. Tilbage i slutningen af 90'erne. I det 19. århundrede vidste de, hvordan man opvarmede kul uden luftadgang for at forårsage ødelæggelsen af polymermolekyler, efterfulgt af deres transformation. Termokemiske forarbejdningsprodukter kommer i fast, flydende og gasformig tilstand.

Moderne koksning (et andet navn for pyrolyse) udføres ved temperaturer mellem 900 og 1100 °C. Produktet af processen er koks, som bruges i den metallurgiske industri, både jernholdigt og ikke-jernholdigt, samt et biprodukt i form af en blanding af gasser og dampe.

Omkring 250 kemikalier genvindes senere fra højtemperaturkoksblandingen, herunder benzen, naphthalen, phenoler, ammoniak og heterocykliske forbindelser. Introduktionen af en katalysator i processen bidrog til dannelsen af koks med en finkornet indre struktur - en mere værdifuld type kommerciel koks.

semi-koksing

For at opnå brændstof (flydende eller gasformigt) fra kul ved forarbejdning, anvendes lavtemperaturkoksning ved 500 °C. Processen er heller ikke nyskabende, den har været kendt længe. Tidligere var målet at få fast brændsel fra brunkul, mere værdifuldt energimæssigt. I dag har processen med kulforarbejdning ved semi-koksning med brug af en oxidationskatalysator øget det endelige produkts miljøvenlighed, det har reduceret koncentrationen af kræftfremkaldende stoffer og skadelige stoffer. Den resulterende harpiks bruges til at fremstille opløsningsmidler og brændstoffer.

Destruktiv hydrogenering

Denne metode til behandling af kul har til formål at omdanne fast brændsel til "syntetisk olie" ved en temperatur på 400-500 °C og under påvirkning af brint. Ideen om en sådan behandling dukkede op i 20'erne af det sidste århundrede. I 1930'erne og 1940'erne blev de første industrivirksomheder bygget i Tyskland og Storbritannien, men i USSR blev processen først brugt i industriel skala i 1950'erne.

En blanding af aluminium, molybdæn og kobolt bruges som katalysatorer i olieraffinering. I starten blev det også brugt til kul, men som det viste sig, kan processen gøres meget billigere uden tab af effektivitet ved at bruge en udbredt jernmalm - magnetit, pyrit eller pyrrhotite - som katalysator. Et sådant resultat var let at beregne, hvis man ved, at katalyse sker indirekte. Kul passerer ind i væskefasen ikke under påvirkning af brintmolekyler, men gennem overførsel af brintatomer fra de organiske opløsningsmiddelmolekyler til kulkomponentens molekyler. Katalysatoren er kun nødvendig for at genoprette de opløsningsmiddelegenskaber, der går tabt under elimineringen af hydrogenatomer.

forgasning

Under påvirkning af høje temperaturer, men i et luftmiljø, hvor ilt, brint, kuldioxid og damp er til stede, går fast kul over i en gasformig tilstand. Dette er hele pointen med processen. Der er omkring 20 teknologier. Vi vil ikke dvæle ved hver af dem i detaljer, men overveje, hvordan introduktionen af en katalysator kan hjælpe.

Ud over at øge effektiviteten bliver det med en katalysator muligt at sænke temperaturen og samtidig holde hastigheden på samme niveau, det er også muligt at regulere slutproduktet af forgasning. De mest almindelige er alkali- og jordalkalimetaller samt jern, nikkel og kobolt.

Kemisk plasmabehandling

En af de mest lovende, da der udover flydende brændstoffer udvindes sådanne værdifulde forbindelser som ferrosilicium, teknisk silicium og andre siliciumholdige stoffer under forarbejdning af hårdt og brunt kul, som ved andre metoder simpelthen blev smidt væk med aske.

Og hvad i morgen

I betragtning af hvor hurtigt olie- og gasforekomster på jorden bliver opbrugt, vil brændstofproblemet snart blive ret akut. Og en af de enkleste løsninger ville være kulminedrift. Forskere udfører deres forskningsarbejde på jagt efter nye genbrugsprocesser - mere effektive, billige, men samtidig miljøvenlige.

Der arbejdes også på at skaffe "syntetisk olie". I Krasnoyarsk, for eksempel, blev det testet for at opnå det fra en blanding af kul og vand i lige store forhold. Syntese blev udført underhøjtryk, behandlingen blev udført mekanisk, elektromagnetisk og kavitation. Energiforbruget er lavt - kun 5 kW pr. ton olie. Med hensyn til dens kemiske sammensætning er den resulterende fraktion tæt på naturlig.

Så skynd dig ikke at skille dig af med din jernhest, der vil være noget at fodre. Og endnu en god nyhed - kul er genopfyldt, hvilket betyder, at det vil tjene menneskeheden i lang tid.