ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химия твердых горючих ископаемых из "Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа" Области применения твердых горючих ископаемых благодаря достижениям современной техники все более расширяются. Поэтому в курсе химии твердых горючих ископаемых затрагиваются не только важнейшие вопросы энергетики, но и целый ряд обш,их народнохозяйственных проблем. [c.8] Проблема энергообеспечения становится очень важной, если учитывать дальнейший рост потребности в энергии. В настоящее время потребление энергии на душу населения во многих развивающихся странах составляет лишь около 0,2 т у. т. в год, в то время как в таких передовых капиталистических странах, как, например, США и ФРГ, оно равно 12 и 6 т у. т. в год соответственно. В среднем сейчас каждый из 4 млрд. человек, живущих на Земле, потребляет в год 2,2 ту. т. По прогнозам зарубежных специалистов, в 2000 г. на Земле будет проживать 6,5 млрд. человек, каждый из которых будет потреблять энергии 3 т у. т. на душу в год. [c.8] Уже эти примеры показывают, что растущая энергопотребность мира не может в будущем удовлетворяться в нынешних формах. [c.8] Как она будет удовлетворяться С этой точки зрения интересно проследить различные энергетические эпохи начиная с 1900 г. [c.8] Таким образом, в будущем примерно 90% необходимой энергии будет обеспечиваться за счет неископаемых источников сырья, а ископаемое сырье в значительно большей мере можно будет вовлекать в химическую переработку. В первую очередь это относится к твердым горючим ископаемым (уголь, сланцы), запасы которых почти в 4 раза превышают запасы нефти и газа. [c.9] Для того чтобы определить, в каких областях и в каком объеме те или иные твердые горючие ископаемые могут быть использованы, необходимо знать их химическое строение. [c.9] Углерод составляет примерно 0,5% от массы земной коры (в абсолютных цифрах это равно около 1 10 т) и наряду с большей частью элементов принадлежит к группе органогенных. В простейшем виде схема круговорота углерода в природе приведена на рис. 1.3. Для нас представляют интерес лишь те ветви цикла, которые выводят углерод из круговорота, изолируют его от участия в замкнутом цикле, временно препятствуя тем самым его полной обратимости. [c.9] Зеленые растения ежегодно извлекают из диоксида углерода, содержащегося в атмосфере и океане, около 1,7-10 т углерода. Значительная часть растительной массы потребляется животными (2). Дыхание растений и животных (3, 4) возвращает в атмосферу и гидросферу огромные массы углерода в виде СОг. [c.9] В результате тления отмерших растительных и животных организмов углерод также возвращается в атмосферу в виде СО2. Однако этот процесс не может протекать полностью — этому мешают мощные сдвиги земной коры, в результате которых сотни миллионов лет назад оказались погребенными громадные растительные массивы. На протяжении миллионов лет растительные остатки подвергались разложению без доступа кислорода под давлением, переходя при этом во все более богатые углеродом соединения, и частично минерализовались (5, 6) с образованием торфа, ископаемых углей и т. д. [c.10] Таким образом, еще задолго до появления на Земле человека природа с помощью солнечной энергии синтезировала из диоксида углерода и воды огромные количества органических веществ и законсервировала их, превратив более прочные вещества в наиболее устойчивую форму. С течением времени повышались плотность и теплота сгорания этих органических продуктов. Разрушению в первую очередь подвергались углеводы, в которых в настоящее время мы меньше всего нуждаемся (так как потребность в них с избытком воспроизводится имеющейся растительностью), а сохранялись воски, углеводороды, спирты, кислоты, смолы и т. д., в которых мы теперь постоянно ощущаем недостаток. Получить эти соединения можно из нефти и углей. [c.10] Нефть уже давно является сырьем для производства различных ценных продуктов, но ее запасы весьма ограниченны. Кроме того, практически она представляет собой смесь углеводородов различных гомологических рядов, которые могут быть использованы лишь после переработки каким-либо способом. [c.10] С этой точки зрения ископаемое твердое топливо значительно более интересно как по запасам, так и по универсальности применения в химической промышленности. Это объясняется тем, что ископаемые угли уже содержат в своем составе в готовом виде ряд веществ, которые можно непосредственно использовать для различных целей (например, из бурых углей можно выделить гуминовые кислоты, применяемые в качестве удобрения в сельском хозяйстве остаточный уголь богхедов состоит из насыщенных и ненасыщенных алифатических монокарбоновых кислот, моно- и полициклических карбоновых кислот и кислородсодержащих соединений нейтрального характера). При сухой перегонке углей получают сложную смесь реакдионноспо-собных соединений, которую можно использовать в химической промышленности в качестве сырья для различных синтезов. [c.10] Для квалифицированного использования того или иного угля необходимо знать его химический состав. Раньше, например, для производства кокса применяли любой спекающийся уголь — лишь бы получить малозольный кокс — и практически не обращали внимания на выход целевого и других продуктов коксования. В настоящее время с развитием индустрии к используемым материалам предъявляются все более высокие требования, и сегодня уже требуется не просто кокс, а кокс определенного состава, с хорошим выходом. Не менее важное значение имеет также состав побочных продуктов коксования. Поэтому необходимо строго выбирать угли для коксования и загружать в печи не один какой-нибудь спекающийся уголь, а сложную их смесь. [c.11] Такой тщательный выбор следует делать и при использовании угля в других областях химической промышленности. Например, для получения экстрагируемых бензолом битумов нельзя взять любой бурый уголь, так как один уголь при экстракции дает главным образом горный воск, а другой — горную смолу. Для получения алифатических дикарбоновых или бен-золполикарбоновых кислот совершенно не подходят каменные угли (или тем более антрацит), а лучше использовать горючие сланцы или бурые угли. Даже тогда, когда угли разных месторождений по качественному составу не отличаются друг от друга и при химической переработке дают один и тот же необходимый продукт, в расчет следует принимать экономические соображения одни угли лучше использовать в качестве топлива, а другие — перерабатывать в химические продукты. [c.11] Произвести надлежащим образом выбор угля для данного химического производства тем легче, чем больше известна химическая природа углей. Такой выбор можно сделать легко, если удастся расположить все угли в систему, основанную на полном знании их состава, свойств и происхождения. Таким образом, одной из главных целей химии углей является создание их естественной классификации. [c.11] Вернуться к основной статье