Ugljen - prerada jučer, danas i sutra

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Jednom je Mendeljejev rekao da je utapanje u ulju kao bacanje novčanica u peć. Isto se može reći i za ugljen. Recikliranjem se smanjuje opterećenje za okoliš i praktički se uklanjaju štetne nečistoće koje sadrže sumpor iz ugljena. Razmotrimo glavne metode i procese prerade ugljena, kao i rezultat i proizvode dobivene njome.

Ugljen prošlost

Čovječanstvo je poznavalo ugljen kao gorivo još od antičke Grčke. No, kao samostalna industrija, industrija ugljena se istaknula tek u 18. stoljeću. Početkom 19. stoljeća ugljen se počeo vrlo aktivno koristiti - gorivo za transport, proizvodnju električne energije, metalurgiju, kemijsku industriju, automobilsku i brodogradnju itd. Potrebne su bolje sirovine.

Metode prerade ugljena razvijene su u 20. stoljeću kako bi kvaliteta vađenih sirovina bila veća. Imali su nedostatke, kao što su nizak prinos proizvoda, kruti okviriprovedba procesa. No, uvođenjem raznih katalizatora u proces, prinos proizvoda je postao veći, a time i jeftiniji, a prolazak procesa više nije zahtijevao strogo poštivanje svih uvjeta.

Danas je vađenje i prerada ugljena korak u budućnost. Izvodi se na pet načina. Izbor metode ovisi o željenom krajnjem proizvodu.

Piroliza

Ova metoda prerade ugljena se koristi već duže vrijeme. Još u kasnim 90-ima. U 19. stoljeću znali su zagrijati ugljen bez pristupa zraka kako bi izazvali uništavanje molekula polimera, nakon čega je uslijedila njihova transformacija. Proizvodi termokemijske obrade dolaze u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju.

Moderno koksiranje (drugi naziv za pirolizu) provodi se na temperaturama između 900 i 1100 °C. Proizvod procesa je koks, koji se koristi u metalurškoj industriji, obojeni i obojeni, kao i nusproizvod u obliku mješavine plinova i para.

Oko 250 kemikalija se kasnije izvlači iz smjese koksanja na visokim temperaturama, uključujući benzen, naftalen, fenole, amonijak i heterocikličke spojeve. Uvođenje katalizatora u proces pridonijelo je nastanku koksa s finozrnatom unutarnjom strukturom - vrijednije vrste komercijalnog koksa.

Polukoksanje

Za dobivanje goriva (tekućeg ili plinovitog) iz ugljena preradom, koristi se niskotemperaturno koksiranje na 500 °C. Proces također nije inovativan, već je odavno poznat. Prije je cilj bio dobiti kruto gorivo iz mrkog ugljena, energetski vrijednijeg. Danas je proces prerade ugljena polukoksanjem uz korištenje oksidacijskog katalizatora povećao ekološku prihvatljivost konačnog proizvoda, smanjio je koncentraciju kancerogenih i štetnih tvari. Dobivena smola koristi se za proizvodnju otapala i goriva.

Destruktivna hidrogenacija

Ova metoda prerade ugljena ima za cilj pretvaranje krutog goriva u "sintetičko ulje" na temperaturi od 400-500 °C i pod utjecajem vodika. Ideja o takvoj obradi pojavila se 20-ih godina prošlog stoljeća. U 1930-im i 1940-im, prva industrijska poduzeća izgrađena su u Njemačkoj i Velikoj Britaniji, ali u SSSR-u se proces koristio u industrijskim razmjerima tek 1950-ih.

Mješavina aluminija, molibdena i kob alta koristi se kao katalizatori u preradi nafte. U početku se također koristio za ugljen, ali, kako se pokazalo, proces se može učiniti znatno jeftinijim, bez gubitka učinkovitosti, koristeći raširenu željeznu rudu - magnetit, pirit ili pirotit - kao katalizator. Takav rezultat bilo je lako izračunati, ako znate da se kataliza događa neizravno. Ugljen prelazi u tekuću fazu ne pod djelovanjem molekula vodika, već putem prijenosa atoma vodika s molekula organskog otapala na molekule komponente ugljena. Katalizator je potreban samo za obnavljanje svojstava otapala izgubljena tijekom eliminacije atoma vodika.

Plinjenje

Pod utjecajem visokih temperatura, ali u zračnom okruženju gdje su prisutni kisik, vodik, ugljični dioksid i para, čvrsti ugljen prelazi u plinovito stanje. To je cijela poanta procesa. Postoji oko 20 tehnologija. Nećemo se detaljnije zadržavati na svakom od njih, već razmotrimo kako uvođenje katalizatora može pomoći.

Osim povećanja učinkovitosti, s katalizatorom postaje moguće sniziti temperaturu uz održavanje brzine na istoj razini, također je moguće regulirati krajnji produkt rasplinjavanja. Najčešći su alkalijski i zemnoalkalni metali, kao i željezo, nikal i kob alt.

Kemijska obrada plazme

Jedan od najperspektivnijih, budući da se iz kamenog i smeđeg ugljena tijekom prerade osim tekućih goriva izdvajaju i vrijedni spojevi poput ferosilicija, tehničkog silicija i drugih tvari koje sadrže silicij, a koje su drugim metodama jednostavno bačen s pepelom.

A što sutra

S obzirom na to koliko se brzo iscrpljuju nalazišta nafte i plina na zemlji, pitanje goriva uskoro će postati prilično akutno. A jedno od najjednostavnijih rješenja bilo bi vađenje ugljena. Znanstvenici provode svoj istraživački rad u potrazi za novim procesima recikliranja - učinkovitijim, jeftinijim, ali u isto vrijeme ekološki prihvatljivim.

U tijeku su i radovi na dobivanju "sintetičkog ulja". U Krasnojarsku, na primjer, testirano je da se dobije iz mješavine ugljena i vode u jednakim omjerima. Sinteza je provedena podvisokog tlaka, obrada je provedena mehaničkim, elektromagnetskim i kavitacijskim. Potrošnja energije je niska - samo 5 kW po toni ulja. Po svom kemijskom sastavu, dobivena frakcija je bliska prirodnoj.

Zato nemojte žuriti da se riješite svog željeznog konja, imat će se čime nahraniti. I još jedna dobra vijest - ugljen je napunjen, što znači da će dugo služiti čovječanstvu.