Cărbune este cunoscut de omenire pentru o lungă perioadă de timp. Cu toate acestea, numai odată cu dezvoltarea metalurgiei, odată cu apariția vaporilor, a locomotivelor cu aburi și a centralelor pe bază de cărbune, extracția și utilizarea sa au crescut drastic. O importanță deosebită a dobândit-o cărbunele, când a învățat să primească multe produse valoroase.
Cărbunele, precum și petrolul, constau în principal din carbon și hidrogen. Ele sunt în colț sub forma unui compus foarte complex de hidrocarburi, cu un număr mare de atomi de carbon și hidrogen în fiecare moleculă. Aceste molecule mari și foarte complexe sunt instabile: este suficient să se încălzească cărbunele, cum să se producă hidrocarburi gazoase, lichide și solide separate.
Atunci când cărbunele sunt arse, de exemplu, într-un cuptor al unui cazan, apoi sunt emise și hidrocarburi gazoase și lichide. Dar arde imediat. Acum, dacă ați putea să extrageți mai întâi toate aceste substanțe valoroase din cărbune și apoi să-l utilizați drept combustibil! Și sa găsit o astfel de metodă. Pentru aceasta, cărbunele sunt încălzite fără acces la aer. Această metodă de prelucrare a cărbunelui este utilizată pe scară largă în industrie.
În cadrul unei astfel de scheme din cărbune primesc benzină sintetică
În cazul procesării termice a cărbunelui, temperatura de încălzire este foarte importantă, deoarece producția de diferite produse de descompunere depinde de aceasta. Deci, dacă cărbunele sunt încălzite fără acces la aer până la 500-600 °, atunci se eliberează gazul primar - un amestec de hidrocarburi gazoase și o rășină primară - un amestec de hidrocarburi lichide. Dar hidrocarburile lichide conținute în rășină se evaporă la această temperatură. Se obține un amestec de gaze cu vapori de rășină. După separarea gazului și a gudronului de la acesta, cărbunele se transformă într-o semi-cocs, care are aspectul unor piese poroase solide. Această metodă de procesare a cărbunelui se numește semicocsificare.
Amestecul de gaze și vapori este răcit și rășina este eliberată din acesta sub formă de lichid, în ulei de vâscozitate și de culoare asemănătoare. Fiecare metru cub de gaz primar conține 70 g de fracțiuni ușoare de benzină - benzină. Pentru a le separa, gazul este trecut printr-un strat de ulei, care reține și absoarbe fracțiunile de benzină. Gazul purificat este un bun combustibil.
Semicoke arde fără fum și funingine și dă o temperatură ridicată. La centralele termoenergetice mari, unde se consumă o mulțime de cărbune, este mai profitabil ca mai întâi să fie procesat în semicocs. Inginerii au calculat că dacă se convertește numai o singură centrală cu capacitate de 100.000 kw de la cărbune la jumătate de cocs, atunci se pot produce simultan 150 tone de rășină și aproximativ 250.000 de metri cubi de gaz simultan cu electricitatea.
Rășina conține o mulțime de fenol, care este utilizat pentru producerea de materiale plastice și coloranți. Un alt produs foarte valoros este de asemenea obținut din fenol, acid salicilic, din care se prepară medicamente precum aspirina și salolul. Dacă rășina primară este tratată cu solvenți, de exemplu un amestec de alcool și benzen, este posibil să se extragă ceară de munte, care este utilizată pentru producerea de lacuri de mobilier, unguente și alte produse.
Benzina artificială din cărbune este obținută prin hidrogenare: cărbunele sunt saturate cu hidrogen și se obține un combustibil lichid cu o valoare calorică mare. Carbunele abrazivă din măcinat este amestecată cu rășină și amestecul de pastă rezultat este încălzit într-un încălzitor cu adăugarea de hidrogen. Apoi, în aparatul de hidrogenare la presiuni și temperaturi foarte ridicate, cărbunele se transformă într-o stare lichidă și sunt saturate cu hidrogen. Combustibilul lichid rezultat este trimis în aparatul de distilare pentru fracționare și o parte din acesta pentru remixarea cu cărbune.
Cu toate acestea, o astfel de metodă de producere a benzinei este complexă și costisitoare, astfel încât în prezent partea covârșitoare a benzinei din URSS este obținută din petrol.
Cel mai utilizat este o altă metodă de prelucrare termică a cărbunelui. Aceasta constă în încălzirea cărbunelui fără acces la aer până la 900-1000 °.
Cărbunele este pre-zdrobit în bucăți care nu depășesc 3 mm. În timpul cocsificării, se degajă hidrocarburi gazoase - gaz de cocserie și gudron de cărbune lichid, iar bucățile de cărbune sunt compactate și sinterizate într-o masă poroasă solidă - cocs. Este utilizat ca combustibil și pentru reducerea oxizilor de minereu în producția de furnal.
Cocsul de cocsificare este produs în cuptoarele de cocserie. Acestea sunt de obicei combinate în baterii de cocs - câte 40-60 de cuptoare fiecare. Cuptorul de cocserie are forma unei camere înguste de aproximativ 14 metri înălțime și de 5 metri înălțime, lățimea acesteia fiind de numai 50 cm, ceea ce face ca cărbunele să se încălzească bine. Încălziți cărbunele cu gaze fierbinți prin pereții laterali ai camerei, prevăzute cu cărămizi refractare.
Dacă vă uitați la bateria cuptorului într-o secțiune, acesta seamănă cu un tort stratificat: fiecare cuptor de cocserie este separat de celălalt printr-o perete de încălzire în care trece gazul fierbinte. Pe ambele părți ale camerei sunt închise cu ușile. Deasupra camerelor, o mașină de încărcare se deplasează de-a lungul șinelor, din care cărbune se toarnă în camere prin trapeele de încărcare.
După ce camera este umplută cu cărbune, ea este egalizată cu ajutorul unui mecanism special - un planificator. Ușile sunt etanșate ermetic și începe procesul de cocsificare.
Cocsul și vaporii de rășină sunt aspirați din camere prin ventilatoare în colectorul de gaze. Când este încălzit la 500-600 ° față de cărbune, la fel ca în semicoc, gazul primar și rășina primară sunt eliberate. Amestecul de gaze și vapori ai rășinii, care trece în partea superioară a camerei, se descompune parțial datorită temperaturii înalte. Se obțin gaz de cocs și gudron de cărbune. Cu încălzire suplimentară, gazele sunt emise în plus din cărbune, iar cărbunele în sine sunt caked și formează o placinta de cocs. Procesul de cocsificare durează aproximativ 16 ore.
După terminarea cocsării, o mașină specială - un împingător de cocs - împinge tortul de cocs încălzit în ușa laterală. Dispozitivul de împingere a cocsului se deplasează de-a lungul șinelor de-a lungul întregii baterii a cuptorului de cocserie și presează alternativ cocsul finalizat din camere. Cocsul cade pe jgheab de la o înălțime mare în carcasă și se rupe în bucăți separate. Locomotiva electrică conduce o mașină cu cocs fierbinte în turnul de răcire, unde este răcită de apă. După răcire, cocsul este sortat în bucăți de aceeași mărime și trimis la o uzină metalurgică.
În gazul de cocserie care părăsește camerele, gudronul de cărbune și o serie de alte substanțe chimice sunt conținute sub formă de vapori. Fiecare metru cub conține aproximativ 120 de volți de rășină, până la 40 g de benzen și aproximativ 10 g de amoniac.
Prin urmare, din gazele de cocserie, toate aceste substanțe sunt mai întâi separate și purificate temeinic în instalațiile de purificare. Se separă, de asemenea, piridina, care este utilizată pentru a face anumite medicamente, în special piramidonă.
Cocsul este un bun combustibil. Se utilizează pentru încălzirea cuptoarelor cu cocs. Dar conține metan, hidrogen, monoxid de carbon, etilenă și alte substanțe care sunt folosite ca materii prime chimice.
Gudronul de gudron este, de asemenea, procesat. Este distilat pe o instalație tubulară și împărțită în fracțiuni separate: uleiuri ușoare, medii și grele, ulei de antracen și smoală. Uleiurile ușoare, medii și grele produc substanțe chimice precum benzenul, fenolul, naftalina. Antracenul este obținut din ulei de antracen. Este folosit pentru a face coloranți. Naftalina este utilizată pentru fabricarea coloranților, preparatelor medicale și în viața de zi cu zi. Un pas merge spre producția de acoperișuri și acoperișuri pentru drumuri.
Dacă amestecul de cocs și calcar este încălzit la 3000 ° într-o flacără cu arc electric, se obține carbură de calciu. Și dacă carbidul de calciu este coborât în apă, se formează acetilenă. În prezent, o cantitate semnificativă din acest gaz este obținută în acest mod.
Una dintre căile de procesare a cărbunelui este gazificarea. Prin această metodă de prelucrare, combustibilul solid-cărbune este transformat în gaz-gaze combustibile.
Arderea gazelor în cazanele este mai convenabilă decât cărbunele: nu se formează nicio cenușă, nu este nevoie să-și petreacă eforturile de a alimenta cărbune în cuptor: gazul în sine va curge în cuptor și ar arde.
Gazeificarea cărbunelui se produce în generatoare de gaze. Acesta este un cuptor vertical din cărămizi refractare. Deasupra, cărbunele sunt turnate în ea și aerul este suflat de jos. În generatorul de gaze există combustie incompletă de cărbune, iar gazul, bogat în monoxid de carbon și alte produse volatile, părăsește conducta.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: