زغال سنگ - پردازش دیروز، امروز و فردا

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

یک بار مندلیف گفت غرق شدن در نفت مانند انداختن اسکناس در کوره است. همین را می توان در مورد زغال سنگ نیز گفت. بازیافت بار محیط زیست را کاهش می دهد و عملا ناخالصی های مضر حاوی گوگرد را از زغال سنگ حذف می کند. اجازه دهید روش ها و فرآیندهای اصلی فرآوری زغال سنگ و همچنین نتیجه و محصولات به دست آمده از آن را در نظر بگیریم.

گذشته زغال سنگ

بشر از یونان باستان با زغال سنگ به عنوان سوخت آشنا بوده است. اما به عنوان یک صنعت مستقل، صنعت زغال سنگ تنها در قرن 18 برجسته شد. در آغاز قرن نوزدهم، زغال سنگ شروع به استفاده بسیار فعال کرد - سوخت برای حمل و نقل، تولید برق، متالورژی، صنایع شیمیایی، خودروسازی و کشتی سازی و غیره. مواد اولیه بهتر مورد نیاز بود.

روشهایی برای فرآوری زغال سنگ در قرن بیستم ایجاد شد به طوری که کیفیت مواد خام استخراج شده بالاتر بود. آنها دارای معایبی بودند، مانند بازده کم محصولات، قاب های سفت و سختاجرای فرآیند اما با وارد شدن کاتالیزورهای مختلف به فرآیند، بازده محصول بالاتر و در نتیجه ارزان‌تر شد و گذر از فرآیند دیگر نیازی به رعایت دقیق همه شرایط نداشت.

امروز، استخراج و فرآوری زغال سنگ گامی به سوی آینده است. به پنج روش انجام می شود. انتخاب روش بستگی به محصول نهایی مورد نظر دارد.

پیرولیز

این روش پردازش زغال سنگ برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. بازگشت به اواخر دهه 90. در قرن نوزدهم، آنها می دانستند که چگونه زغال سنگ را بدون دسترسی به هوا گرم کنند تا باعث تخریب مولکول های پلیمر و به دنبال آن تبدیل آنها شود. محصولات پردازش ترموشیمیایی در حالت جامد، مایع و گاز هستند.

کک سازی مدرن (نام دیگری برای پیرولیز) در دمای بین 900 تا 1100 درجه سانتیگراد انجام می شود. محصول این فرآیند کک است که در صنایع متالورژی اعم از آهنی و غیرآهنی و همچنین یک محصول جانبی به شکل مخلوط گازها و بخارات استفاده می شود.

حدود 250 ماده شیمیایی بعداً از مخلوط کک‌سازی با دمای بالا، از جمله بنزن، نفتالین، فنل‌ها، آمونیاک و ترکیبات هتروسیکلیک بازیابی می‌شوند. معرفی یک کاتالیزور به فرآیند به تشکیل کک با ساختار داخلی ریزدانه کمک کرد - یک نوع ارزشمندتر از کک تجاری.

نیمه کک

برای به دست آوردن سوخت (مایع یا گاز) از زغال سنگ با فرآوری، از کک کردن دمای پایین در دمای 500 درجه سانتی گراد استفاده می شود. این فرآیند همچنین نوآورانه نیست، برای مدت طولانی شناخته شده است.قبلاً هدف بدست آوردن سوخت جامد از زغال سنگ قهوه ای بود که از نظر انرژی ارزشمندتر بود. امروزه فرآیند فرآوری زغال سنگ به روش نیمه کک سازی با استفاده از کاتالیزور اکسیداسیون، سازگاری با محیط زیست محصول نهایی را افزایش داده، غلظت مواد سرطان زا و مضر را کاهش داده است. رزین حاصل برای تولید حلال و سوخت استفاده می شود.

هیدروژناسیون مخرب

این روش پردازش زغال سنگ با هدف تبدیل سوخت جامد به "روغن مصنوعی" در دمای 400-500 درجه سانتیگراد و تحت تأثیر هیدروژن است. ایده چنین پردازشی در دهه 20 قرن گذشته ظاهر شد. در دهه‌های 1930 و 1940، اولین شرکت‌های صنعتی در آلمان و بریتانیای کبیر ساخته شدند، اما در اتحاد جماهیر شوروی این فرآیند در مقیاس صنعتی تنها در دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفت.

مخلوطی از آلومینیوم، مولیبدن و کبالت به عنوان کاتالیزور در پالایش نفت استفاده می شود. در ابتدا، از آن برای زغال سنگ نیز استفاده می شد، اما، همانطور که مشخص شد، با استفاده از سنگ آهن گسترده - مگنتیت، پیریت یا پیروتیت - به عنوان کاتالیزور، می توان این فرآیند را بسیار ارزان تر کرد، بدون از دست دادن کارایی. محاسبه چنین نتیجه ای آسان بود، اگر بدانید که کاتالیز به طور غیر مستقیم رخ می دهد. زغال سنگ نه تحت تأثیر مولکول های هیدروژن، بلکه از طریق انتقال اتم های هیدروژن از مولکول های حلال آلی به مولکول های جزء زغال سنگ وارد فاز مایع می شود. کاتالیزور فقط برای بازیابی خواص حلال از دست رفته در طول حذف اتم های هیدروژن مورد نیاز است.

گازسازی

تحت تأثیر دماهای بالا، اما در یک محیط هوایی که در آن اکسیژن، هیدروژن، دی اکسید کربن و بخار وجود دارد، زغال سنگ جامد به حالت گازی تبدیل می شود. این تمام نکته فرآیند است. حدود 20 فناوری وجود دارد. ما در مورد هر یک از آنها با جزئیات صحبت نمی کنیم، اما در نظر بگیرید که چگونه معرفی یک کاتالیزور می تواند کمک کند.

علاوه بر افزایش راندمان، با یک کاتالیزور امکان کاهش دما با حفظ سرعت در همان سطح، امکان تنظیم محصول نهایی تبدیل به گاز نیز وجود دارد. رایج ترین آنها فلزات قلیایی و قلیایی خاکی و همچنین آهن، نیکل و کبالت هستند.

فرآوری شیمیایی پلاسما

یکی از امیدوارکننده‌ترین، زیرا علاوه بر سوخت‌های مایع، ترکیبات ارزشمندی مانند فروسیلیکون، سیلیکون فنی و سایر مواد حاوی سیلیکون از زغال سنگ سخت و قهوه‌ای در طی فرآوری استخراج می‌شوند که تحت روش‌های دیگر، به سادگی انجام می‌شوند. دور ریخته شده با خاکستر.

و فردا چه

با توجه به سرعت تمام شدن ذخایر نفت و گاز روی زمین، مسئله سوخت به زودی کاملاً حاد خواهد شد. و یکی از ساده ترین راه حل ها استخراج زغال سنگ خواهد بود. دانشمندان کار تحقیقاتی خود را در جستجوی فرآیندهای بازیافت جدید انجام می دهند - کارآمدتر، ارزان تر، اما در عین حال سازگار با محیط زیست.

کار برای به دست آوردن "روغن مصنوعی" نیز در حال انجام است. برای مثال در کراسنویارسک آزمایش شد تا آن را از مخلوط زغال سنگ و آب به نسبت مساوی بدست آورد. سنتز تحت انجام شدفشار بالا، درمان مکانیکی، الکترومغناطیسی و کاویتاسیون انجام شد. مصرف انرژی کم است - فقط 5 کیلو وات در هر تن روغن. از نظر ترکیب شیمیایی، کسر حاصل نزدیک به طبیعی است.

پس برای دور انداختن اسب آهنی خود عجله نکنید، چیزی برای تغذیه وجود خواهد داشت. و یک خبر خوب دیگر - زغال سنگ دوباره پر شد، به این معنی که برای مدت طولانی به بشریت خدمت خواهد کرد.