Kömür - dün, bugün ve yarın işleme

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bir keresinde Mendeleev petrolle boğulmanın banknotları fırına atmak gibi olduğunu söylemişti. Aynı şey kömür için de söylenebilir. Geri dönüşüm, çevre üzerindeki yükü az altır ve kömürden kükürt içeren zararlı yabancı maddeleri pratik olarak ortadan kaldırır. Kömür işlemenin ana yöntemlerini ve süreçlerini, ayrıca sonuçlarını ve bundan elde edilen ürünleri ele alalım.

Kömür geçmişi

İnsanlık, eski Yunanistan'dan beri bir yakıt olarak kömüre aşinadır. Ancak bağımsız bir endüstri olarak kömür endüstrisi ancak 18. yüzyılda öne çıktı. 19. yüzyılın başında, kömür çok aktif bir şekilde kullanılmaya başlandı - ulaşım için yakıt, elektrik üretimi, metalurji, kimya endüstrisi, otomobil ve gemi yapımı vb. Daha iyi hammaddeler gerekliydi.

Kömür işleme yöntemleri, 20. yüzyılda, çıkarılan hammaddelerin kalitesinin daha yüksek olması için geliştirildi. Düşük ürün verimi, sert çerçeveler gibi dezavantajları vardı.sürecin uygulanması. Ancak sürece çeşitli katalizörlerin katılmasıyla, ürünün verimi daha yüksek ve dolayısıyla daha ucuz hale geldi ve sürecin geçişi artık tüm koşullara katı bir şekilde uyulmasını gerektirmiyordu.

Bugün, kömür madenciliği ve işlenmesi geleceğe atılan bir adımdır. Beş şekilde gerçekleştirilir. Yöntem seçimi, istenen son ürüne bağlıdır.

Piroliz

Bu kömür işleme yöntemi uzun süredir kullanılmaktadır. 90'ların sonunda. 19. yüzyılda, polimer moleküllerinin yıkımına ve ardından dönüşümlerine neden olmak için hava erişimi olmadan kömürü nasıl ısıtacaklarını biliyorlardı. Termokimyasal işleme ürünleri katı, sıvı ve gaz halinde gelir.

Modern koklaştırma (piroliz için başka bir isim) 900 ile 1100 °C arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Prosesin ürünü, metalurji endüstrisinde hem demirli hem de demirsiz olarak kullanılan kok ve ayrıca gaz ve buhar karışımı şeklinde bir yan üründür.

Benzen, naftalin, fenoller, amonyak ve heterosiklik bileşikler dahil olmak üzere yaklaşık 250 kimyasal daha sonra yüksek sıcaklıkta koklaştırma karışımından geri kazanılır. Prosese bir katalizörün eklenmesi, daha değerli bir ticari kok türü olan ince taneli bir iç yapıya sahip kok oluşumuna katkıda bulundu.

Yarı kokain

Kömürden işlenerek yakıt (sıvı veya gaz) elde etmek için 500 °C'de düşük sıcaklıkta kok kullanılır. Süreç de yenilikçi değil, uzun zamandır biliniyor. Daha önce amaç, enerji açısından daha değerli olan kahverengi kömürden katı yakıt elde etmekti. Bugün, bir oksidasyon katalizörü kullanılarak yarı koklaştırma yoluyla kömür işleme süreci, nihai ürünün çevre dostu olmasını arttırmış, kanserojen ve zararlı maddelerin konsantrasyonunu az altmıştır. Elde edilen reçine solvent ve yakıt üretmek için kullanılır.

Yıkıcı hidrojenasyon

Kömür işlemenin bu yöntemi, katı yakıtı 400-500 °C sıcaklıkta ve hidrojenin etkisi altında "sentetik yağa" dönüştürmeyi amaçlar. Bu tür işleme fikri geçen yüzyılın 20'li yıllarında ortaya çıktı. 1930'larda ve 1940'larda, ilk sanayi kuruluşları Almanya ve Büyük Britanya'da inşa edildi, ancak SSCB'de süreç yalnızca 1950'lerde endüstriyel ölçekte kullanıldı.

Yağ rafine etmede katalizör olarak alüminyum, molibden ve kob alt karışımı kullanılır. Başlangıçta, kömür için de kullanıldı, ancak ortaya çıktığı gibi, işlem, bir katalizör olarak yaygın bir demir cevheri - manyetit, pirit veya pirotit kullanılarak verimlilik kaybı olmadan çok daha ucuza yapılabilir. Katalizin dolaylı olarak gerçekleştiğini biliyorsanız, böyle bir sonucu hesaplamak kolaydı. Kömür sıvı faza hidrojen moleküllerinin etkisi altında değil, hidrojen atomlarının organik çözücü moleküllerinden kömür bileşeninin moleküllerine aktarılması yoluyla geçer. Katalizör, yalnızca hidrojen atomlarının yok edilmesi sırasında kaybolan çözücü özelliklerini eski haline getirmek için gereklidir.

Gazlaştırma

Yüksek sıcaklıkların etkisi altında ancak oksijen, hidrojen, karbondioksit ve buharın bulunduğu bir hava ortamında katı kömür gaz haline geçer. Bu, sürecin bütün noktasıdır. Yaklaşık 20 teknoloji var. Her biri üzerinde ayrıntılı olarak durmayacağız, ancak bir katalizörün tanıtılmasının nasıl yardımcı olabileceğini ele alacağız.

Verimliliği artırmaya ek olarak, bir katalizör ile hızı aynı seviyede tutarken sıcaklığı düşürmek mümkün hale gelir, ayrıca gazlaştırmanın son ürününü düzenlemek de mümkündür. En yaygın olanları alkali ve toprak alkali metallerin yanı sıra demir, nikel ve kob alttır.

Plazma kimyasal işleme

En umut verici olanlardan biri, çünkü sıvı yakıtlara ek olarak, ferrosilikon, teknik silikon ve diğer silikon içeren maddeler gibi değerli bileşikler, işleme sırasında sert ve kahverengi kömürden çıkarılır; külle birlikte atıldı.

Yarın ne olacak

Dünyadaki petrol ve gaz birikintilerinin ne kadar hızlı tükendiği göz önüne alındığında, yakıt sorunu yakında oldukça akut hale gelecek. Ve en basit çözümlerden biri kömür madenciliği olacaktır. Bilim adamları, daha verimli, ucuz ama aynı zamanda çevre dostu yeni geri dönüşüm süreçleri arayışında araştırma çalışmalarını yürütüyorlar.

"Sentetik yağ" elde etmek için de çalışmalar sürüyor. Örneğin Krasnoyarsk'ta, kömür ve su karışımından eşit oranlarda elde edilmesi test edildi. Sentez altında gerçekleştirildiyüksek basınç, tedavi mekanik, elektromanyetik ve kavitasyon gerçekleştirildi. Enerji tüketimi düşüktür - bir ton yağ için sadece 5 kW. Kimyasal bileşimi açısından elde edilen fraksiyon doğala yakındır.

Öyleyse demir atınızı atmak için acele etmeyin, beslenecek bir şey olacaktır. Ve bir iyi haber daha - kömür yenileniyor, bu da insanlığa uzun süre hizmet edeceği anlamına geliyor.