ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные направления химической переработки угля из "Химия и переработка угля" В настоящее время основная часть добываемого органического сырья используется для удовлетворения нужд энергетики. Между тем анализ развития мировой промышленности показывает, что для удовлетворения нужд химической промышленности возрастает доля потребляемой нефти. Так, если в 1975— 1976 гг. исиользовалось 67о от добываемой сырой нефти, то в 2000 г. ее иотребность возрастет до 20—25% [31]. Предполагается, что после 2000 г. основным источником для удовлетворения энергетических нужд будет уголь, тогда как нефть в основном будет использоваться для химической промышленности. Вместе с тем, долевое значение угля в качестве сырьевой базы для химической промышленности также постоянно возрастает. [c.18] Основными процессами, с помощью которых уголь может быть превращен в ценные компоненты для химической промышленности, являются экстракция, окисление, полукоксование и коксование, газификация, терморастворение и гидрогенизация. Существуют и специальные методы химической переработки угля, находят также широкое применение отходы его добычи и переработки. [c.18] Извлекаемые битумы называют серым горным воском, его мировое производство достигает 50 тыс. т/год основными стра-нами-производителями являются СССР, США, ГДР и ФРГ [32]. В состав битумов входят углеводороды, высокомолекулярные спирты, эфиры, кислоты, их ангидриды, лактамы, поэтому для извлечения этих компонентов большое значение приобретает химический состав экстрагента. Бензин хорошо извлекает лишь углеводороды, тогда как смолы и гид-роксисодержащие соединения остаются в исходном угле. Ди-этиловый эфир растворяет спирты, смолы, углеводород и практически не извлекает воски. Этанол экстрагирует спирты, кислоты, смолы и воски, но при этом необходима последующая очистка выделенных продуктов от попутно растворенных веществ. Наиболее часто для экстракции используют бензол (извлекает углеводороды, воски, смолы) и спиртовобензольную смесь, при этом получают чистые битумы с наиболее высоким выходом. В битумах бурых углей много кислородсодержащих соединений, в том числе карбоксильных, поэтому они обладают довольно высокой кислотностью. Они могут быть разделены на воски и смолы, причем смолы содержат свободные кислоты и омыляемые вещества, а воски — высокомолекулярные кислоты (Сп—С34), спирты, ангидриды. Воски обладают низкой электропроводимостью, химически стойки, образуют устойчивые композиции с парафинами, используются в литье, кожевенной промышленности. Битумы каменных углей нейтральны, практически не содержат воска и спиртов и в основном состоят из насыщенных углеводородов. [c.19] Тутуриной с сотр. Полученные ими продукты деструкции саиропелитов могут найти широкое применение для получения пенополиуретанов, флотореагентов, антикоррозионных покрытий, пластификаторов, углещелочных реагентов, органических вяжущих для дорожного асфальтового бетона. [c.20] Окисление. Окисление углей — сложный физико-химический процесс, в результате которого изменяются состав и свойства исходного вещества. Влага, пористость, трещиноватость, минеральные примеси, изменение климатических условий повышают окисляемость угля. Поскольку окисление угля — экзотермический процесс, очаги местного перегрева приводят к возникновению пожара. Окисление при повышенных температурах приводит к образованию щавелевой, бензолкарбоновой, а также водонерастворимых гуминовых кислот [35]. Установлено, что при окислении антрацита азотной кислотой с последующим доокислением КМПО4 образуется меллитовая кислота [36]. [c.20] На основании систематических исследовании по окислению саиропелитов установлено, что продукты их переработки могут найти использование в качестве флотореагентов в буровой технике, в производстве пластмасс и других областях народного хозяйства [37]. [c.20] Окисленные угли обладают малой калорийностью и не находят широкого применения в энергетике. Между тем они являются хорошим сырьем для производства ценного азотсодержащего удобрения, широко применяющегося в сельском хозяйстве ряда стран. Гуминовые удобрения получают обработкой окисленных бурых углей гидроксидами щелочных металлов и азотной кислотой, аммиаком или оксидами азота. Эти соединения содержат кроме азота набор микроэлементов, необходимых для развития растений. Кроме того, при внесении угля в почву заметно улучшается ее структура [38]. [c.20] Проблеме производства синтез-газа для химической поо-мышленности посвящено большое число обзоров, монографий и статей [41—43]. Синтез-газ находит широкое применение для производства метанола и других спиртов, альдегидов, кетонов, простых и сложных эфиров, парафиновых, олефиновых и ароматических углеводородов. Кроме того, процесс газификации угля позволяет получать водород, необходимый для синтеза аммиака, в процессах гидрогенизации угля, гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти. Упрощенная схема переработки синтез-газа в ценные промежуточные и целевые продукты приведена на рис. 1.1. [c.21] Подробнее о процессе газификации и об использовании син-тез-газа в химической промышленности см. гл. 5. [c.21] Одним из перспективных направлений представляется пиролиз угля в атмосфере метана при 825—900 °С и времени контакта не более 10 с. В этих условиях помимо ароматических углеводородов образуется этилен, выход которого возрастает-при понижении давления. Экономический анализ этого процесса указывает на его быструю окупаемость [48, 49]. [c.22] Производство карбида кальция. В середине 60-х годов производство карбида кальция на основе угля (кокса) и известняка достигало 10 млн. т/год. Это объясняется тем, что ацетилен, получаемый при взаимодействии карбида кальция с водой, широко применялся в сварочной технике и в химической промышленности для производства этанола, уксусной кислоты и уксусного ангидрида, ацетальдегида, ацетона, цианамида кальция, винилхлорида и других продуктов органического синтеза. В 1974 г. производство карбида кальция снизилось до 3 млн. т/год в связи с расширением использования для указанных производств этилена, получаемого из дешевого нефтяного сырья. В настоящее время вновь рассматривается вопрос о производстве ацетилена, который может быть получен путем взаимодействия угля с известняком при 2000—2200 °С [16, с. 76], газификации угля и пиролиза образующегося при этом метана, гидрирования угля с последующей конверсией гидро-генизата в ацетилен в плазменном или дуговом реакторах, а также путем вдувания потоком водорода угольной пыли в электродуговой реактор с быстрой закалкой выделяющихся газов [50], На основании теоретических разработок и усовершенствования аргонового и аргоноводородного плазменных реакторов максимальный выход ацетилена составляет 59 г/(кВт- ч), степень превращения углерода в С2Н2 достигает 14% [51]. [c.22] Отходы переработки твердых топлив используются при изготовлении керамических изделий, кирпича, строительной керамики. Из расплавленных шлаков получают гранулированные шлаки, каменное литье, минеральную вату и др. Введением газа или водяного пара получают шлаковую пемзу. Зола экиба-стузских углей является хорошим материалом для стекольной промышленности [53]. [c.23] Из кислотных методов переработки чаще всего используют сернокислотный, с помощью которого получают сульфат алюминия с примесью сульфатов железа — коагулянта при очистке воды. Кислотные методы в отличие от щелочных связаны с дополнительной доработкой материала [52, с. 181]. [c.23] В отходах угля содержатся примеси многих металлов [52,. с. 193], извлечение которых представляется весьма перспективным. При сжигании угля германий, галлий, бериллий и другие металлы сосредотачиваются в золе, а при увеличении температуры до 1100—1700 °С переходят в газовую фазу. В Советском Союзе разработана технология получения германия [61] и других металлов из этих отходов. Тем не менее, количество некоторых ценных веществ, выбрасываемых в атмосферу, превышает объем их промышленного производства. Так, содержание рения в золах достигает 9,32 г/т, Ьа — 61,5 г/т, У—10—15 г/т, N1 — до 70 г/т, V — до 200 г/т, Мо — до-300 г/т, Аи и Ag — до 3,1 г/т, бора—до 2300 г/т [62], Аз колеблется от следов до 1 кг/т [63]. Содержащиеся в углях микроэлементы можно использовать в сельском хозяйстве в качестве биохимических активаторов, для улучшения структуры и раскисления почвы [64]. Получаемая при высокотемпературном сжигании бурых углей и горючих сланцев Прибалтики зола содержит Са, Mg, К, Р, Мп, Си, Со, В и другие ценные вещества, которые могут быть использованы для решения важной агрохимической проблемы [58]. Актуальность проблемы использования углей для получения удобрений неоднократно рассматривалась в литературе [65]. [c.24] Нет сомнения, что переход на новые источники органического сырья [70] будет связан с развитием углехимии. Тактика и стратегия такого перехода являются сложной проблемой и определяются многими факторами, и, в первую очередь, экономической целесообразностью. [c.25] что приводимые в настоящее время во многих странах мира многочисленные исследования по изучению структуры, свойств и методов переработки твердых горючих ископаемых и продуктов их превращения приведут к разработке новых процессов с высокими технико-экономическими показателями, которые позволят решить как энергетические проблемы, так и вопросы, связанные с развитием сырьевой базы для химической промышленности. [c.25] Вернуться к основной статье