ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль петрографического состава в исходном сырье из "Химия и переработка угля" В условиях гидрогенизации наиболее целесообразно применять угли, содержащие 65—85% углерода, 5% водорода (соотношение С/Н не выше 16—17), 30% летучих веществ на органическую массу и имеющие содержание золы не более 5,5% для каменных и 10% для бурых углей, фюзенизированных микрокомпонентов до 15% и влажность до 12% [6, 7]. Установлено, что легкость переработки в условиях гидрогенизации снижается в ряду торф молодые бурые угли старые бурые угли каменные угли антрацит. [c.189] Эта закономерность объясняется тем, что ароматические и полиароматические структуры являются более стабильными при гидрогенизации, чем олефины, алканы, 5-, 0-, М-производные. Если принять во внимание структуру сапропелевых и гумусовых углей, становится ясным, что первые превращаются в продукты ожижения гораздо легче. Гидрогенизационная способность каменных углей снижается в ряду Д Г ЖЖ Т. [c.189] Химические свойства органической массы углей зависят от их элементного и структурного составов, изменяющихся в широком диапазоне в зависимости от степени метаморфизма и петрографического состава [8] (табл. 6.2). Данные таблицы (при учете указанных выше требований к содержанию летучих, золы, влаги и отношения С/Н) позволяют рассчитать необходимый для гидрогенизации состав мацерал в исходном угле. [c.189] Роль степени углефикации. И. Б. Рапопортом была установлена взаимосвязь между степенью углефикации угля (100 Н/С) и его способностью к ожижению (рис. 6.4). [c.191] К ожижению на основе величины атомного отно- бо шения Н/С. Действитель- I но, кривая зависимости 2 0 Н/С (атомное) —С (мае- ч совое) для витринитов ряда метаморфизма име- 5° ет точку перегиба, опре-деляющую возрастание о содержания ароматических структур [8, с. 93]. [c.193] Изменение объема водорода, выделяющегося в условиях пиролиза углей при атмосферном давлении, хорощо коррелиру-ется с их активностью в реакции гидроожижения. Этим же методом можно установить и пригодность для процессов ожижения различных каталитических систем [14]. [c.193] Р1спользовапие современных физических методов ( С—ЯМР и Фурье-преобразования в ИКС) позволило выяснить, что глубина конверсии ОМУ в начальных стадиях ожижения углей резко падает при повыщении содержания ароматических углеродных атомов более 80% (рис. 6.5), тогда как активность углей великолепно коррелирует с содержанием в них Налиф атомов [10, с. 101]. [c.193] Подобная схема механизма подтверждается корреляцией между выходом продуктов ожижения и привесом органической массы за счет взаимодействия с фенолом [16]. [c.194] Большое влияние на реакционную способность в условиях гидрогенизационных процессов оказывают входящие в мостиковые фрагменты угля гетероатомы (О, 5, М), содержание которых по мере увеличения степени углефикации снижается, по-видимому, пропорционально прочности связей в различных функциональных группах (табл. 6.3 рис. 6.6 и 6.7). [c.194] Угли с высокой степенью углефикации, даже с большим содержанием витринита, имеют низкую активность. При их гидрогенизации выделяется небольшое количество легких углеводородов, СО2, СО и Н2О. В значительной степени это объясняется заметным возрастанием в их структуре доли конденсированных ароматических циклов. [c.196] Ван Кревелен на основании изучения структуры углей сделал вывод, что количество сшивок между структурными элементами в ОМУ снижается по мере роста содержания углерода [18]. В более поздних исследованиях было показано, что сшивки в бурых и молодых каменных углях осуществляются в значительной степени за счет ЭДА-взаимодействия различных функциональных групп, количество которых уменьшается с ростом степени метаморфизма [19], причем максимальное количество сшивок с ковалентными связями, образуемых алкильными группировками, наиболее характерно для углей с содержанием 80—82% углерода [20]. Интересно отметить, что подобные выводы подтверждаются закономерностями, наблюдаемыми при набухании углей в контакте с органическими полярными растворителями и хорошо коррелируют с их донорными и акцепторными свойствами [21]. Следовательно, помимо указанных выше факторов, на глубину конверсии и скорость гидрогенизационных превращений угля может влиять степень его набухания, способствующая взаимодействию молекул растворителя (доноров водорода) с активными фрагментами распада исходной ОМУ. [c.196] Состав исходного растительного материала оказывает большое влияние на структуру и свойства образующихся при углефикации веществ. Так, например, сапропелитовые угли в отличие от гумусовых имеют алифатическую структуру, более высокое содержание водорода (до 10%), плавятся при температуре около 100 °С и хорошо растворяются в органических соединениях. В продуктах их переработки практически нет фенолов и асфальтенов. В связи с этим они привлекают внимание как ценное сырье, способное в условиях гидрогенизации стать источником парафиновых углеводородов [22]. Исследования гидрогенизационных превращений иркутских сапропелитов, проведенные В. В. Тутуриной, показали, что способность их при нагревании легко ожижаться и растворять водород [23] позволяет проводить процесс гидрогенизации этих сапропелитов без пастообразователя и катализаторов. [c.196] Распад органической массы начинается при 300°С и достигает максимума при 390 °С, при этом в продуктах ожижения наблюдается значительное снижение суммарного содержания гетероатомов, особенно О и 8, конденсационные процессы и газообразование протекают незначительно и заметно снижаются при повышении давления водорода. Выход ароматических компонентов, крекинг и деалкилировапие увеличиваются с ростом температуры выше 390 °С. [c.197] Таким образом, выбор оптимальных условий гидрогенизации твердых горючих ископаемых возможен лишь с учетом состава, структуры и свойств используемого для этих процессов сырья. [c.197] Вернуться к основной статье