Kull - behandling i går, i dag og i morgen

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

En gang sa Mendeleev at å drukne med olje er som å kaste sedler i ovnen. Det samme kan sies om kull. Gjenvinning reduserer belastningen på miljøet og eliminerer praktisk t alt svovelholdige skadelige urenheter fra kull. La oss vurdere hovedmetodene og prosessene for kullbehandling, samt resultatet og produktene oppnådd fra det.

Kull forbi

Mennesket har vært kjent med kull som drivstoff siden antikkens Hellas. Men som en selvstendig industri skilte kullindustrien seg ut først på 1700-tallet. På begynnelsen av 1800-tallet begynte man å bruke kull veldig aktivt – brensel til transport, elektrisitetsproduksjon, metallurgi, kjemisk industri, bil- og skipsbygging osv. Det var nødvendig med bedre råvarer.

Metoder for bearbeiding av kull ble utviklet på 1900-tallet slik at kvaliteten på de utvunnede råvarene ble høyere. De var med ulemper, for eksempel lavt utbytte av produkter, stive rammergjennomføring av prosessen. Men med introduksjonen av forskjellige katalysatorer i prosessen, ble utbyttet av produktet høyere, og derfor billigere, og gjennomgangen av prosessen krevde ikke lenger streng overholdelse av alle betingelser.

I dag er gruvedrift og prosessering av kull et skritt inn i fremtiden. Det utføres på fem måter. Valget av metode avhenger av ønsket sluttprodukt.

Pyrolyse

Denne metoden for kullbehandling har vært brukt i lang tid. Tilbake på slutten av 90-tallet. På 1800-tallet visste de hvordan de skulle varme kull uten lufttilgang for å forårsake ødeleggelse av polymermolekyler, etterfulgt av deres transformasjon. Termokjemiske prosessprodukter kommer i fast, flytende og gassform.

Moderne koksing (et annet navn for pyrolyse) utføres ved temperaturer mellom 900 og 1100 °C. Produktet av prosessen er koks, som brukes i metallurgisk industri, både jernholdig og ikke-jernholdig, samt et biprodukt i form av en blanding av gasser og damper.

Omtrent 250 kjemikalier blir senere utvunnet fra høytemperaturkoksblandingen, inkludert benzen, naftalen, fenoler, ammoniakk og heterosykliske forbindelser. Innføringen av en katalysator i prosessen bidro til dannelsen av koks med en finkornet indre struktur - en mer verdifull type kommersiell koks.

Semi-coking

For å få drivstoff (flytende eller gassformet) fra kull ved prosessering, brukes lavtemperaturkoksing ved 500 °C. Prosessen er heller ikke nyskapende, den har vært kjent i lang tid. Tidligere var målet å få fast brensel fra brunkull, mer verdifullt energimessig. I dag har prosessen med kullbehandling ved halvkoksing med bruk av en oksidasjonskatalysator økt miljøvennligheten til sluttproduktet, det har redusert konsentrasjonen av kreftfremkallende stoffer og skadelige stoffer. Den resulterende harpiksen brukes til å produsere løsemidler og drivstoff.

Destruktiv hydrogenering

Denne metoden for prosessering av kull har som mål å omdanne fast brensel til "syntetisk olje" ved en temperatur på 400-500 °C og under påvirkning av hydrogen. Ideen om slik behandling dukket opp på 20-tallet av forrige århundre. På 1930- og 1940-tallet ble de første industribedriftene bygget i Tyskland og Storbritannia, men i USSR ble prosessen brukt i industriell skala først på 1950-tallet.

En blanding av aluminium, molybden og kobolt brukes som katalysatorer i oljeraffinering. Opprinnelig ble det også brukt til kull, men som det viste seg, kan prosessen gjøres mye billigere, uten tap av effektivitet, ved å bruke en utbredt jernmalm - magnetitt, pyritt eller pyrrhotitt - som katalysator. Et slikt resultat var enkelt å beregne, hvis du vet at katalyse skjer indirekte. Kull går inn i væskefasen ikke under påvirkning av hydrogenmolekyler, men gjennom overføring av hydrogenatomer fra de organiske løsningsmiddelmolekylene til molekylene i kullkomponenten. Katalysatoren er kun nødvendig for å gjenopprette løsningsmiddelegenskapene som går tapt under eliminering av hydrogenatomer.

Gasification

Under påvirkning av høye temperaturer, men i et luftmiljø der oksygen, hydrogen, karbondioksid og damp er tilstede, går fast kull over i gassform. Dette er hele poenget med prosessen. Det er rundt 20 teknologier. Vi skal ikke dvele ved hver av dem i detalj, men vurdere hvordan innføringen av en katalysator kan hjelpe.

I tillegg til å øke effektiviteten, med en katalysator blir det mulig å senke temperaturen samtidig som hastigheten holdes på samme nivå, det er også mulig å regulere sluttproduktet ved gassifisering. De vanligste er alkali- og jordalkalimetaller, samt jern, nikkel og kobolt.

Plasmakjemisk behandling

En av de mest lovende, siden i tillegg til flytende brensel, utvinnes slike verdifulle forbindelser som ferrosilisium, teknisk silisium og andre silisiumholdige stoffer fra hardt og brunt kull under prosessering, som under andre metoder ganske enkelt ble kastet med aske.

Og hva i morgen

Med tanke på hvor raskt olje- og gassforekomstene på jorden blir utarmet, vil drivstoffproblemet snart bli ganske akutt. Og en av de enkleste løsningene ville være kullgruvedrift. Forskere driver sitt forskningsarbeid på jakt etter nye resirkuleringsprosesser - mer effektive, rimelige, men samtidig miljøvennlige.

Det arbeides også med å skaffe "syntetisk olje". I Krasnoyarsk, for eksempel, ble det testet for å få det fra en blanding av kull og vann i like proporsjoner. Syntese ble utført underhøyt trykk, ble behandlingen utført mekanisk, elektromagnetisk og kavitasjon. Energiforbruket er lavt – kun 5 kW per tonn olje. Når det gjelder dens kjemiske sammensetning, er den resulterende fraksjonen nær naturlig.

Så ikke skynd deg å kaste jernhesten din, det vil være noe å mate. Og en god nyhet til - kull fylles på, noe som betyr at det vil tjene menneskeheten i lang tid.