Переробка викопного вугілля
Велика частина видобутого викопного вугілля стає хімічною сировиною, піддаючись при цьому переробці при високих температурах. В результаті такої переробки, яка називається пірогенетичної, з вугілля виходять цінні вторинні продукти, призначення яких може бути паливним або хімічним. Основні процеси переробки: піроліз. газифікація і гидрогенизация вугілля.
При процесі, званому пиролизом (або сухою перегонкою), вугілля без доступу повітря нагріваються, що призводить до отримання з них продуктів в різних станах (твердому, рідкому і газоподібному). Дивлячись на час, при якому проходить піроліз і його кінцевий продукт, можна виділити два типи процесу: низькотемпературний (полукоксование) і високотемпературний піроліз (коксування).
Полукоксованіє - температурна переробка викопного вугілля. У спеціальних печах вугілля нагрівають до 500-550 º С. У результаті виходить напівкокс, первинний горючий газ і смоли. Для полукоксования кращий вибір вугілля з високим вмістом летких речовин (кам'яного або бурого), щоб вихід первинних смол був більше. Основні стадії низькотемпературного піролізу:
- 1 Інтенсивне виділення парів смол, газу та утворення пластичної маси (температура - 320-480 º С)
- 2 Подальше руйнування твердих залишків, виділення смоли і газу та утворення напівкоксу (температура - 480-550 º С).
Продукти полукоксования використовуються в різних областях. Напівкокс - твердий залишок, який має властивість легко загорятися і бездимний горіти. Використовується як паливо в промисловості та побуті і в якості добавки до шихти при коксуванні. Особливо цінний напівкокс, отриманий з Бурого вугілля. Він широко застосовується як «облагороджені» енергетичне паливо і добавка в шихту. Смоли служать сировиною для переробки в різні види рідкого палива. Первинний газ використовується як паливо з великою теплотою згоряння і застосовується для хімічного синтезу.
Гідрогенізація - також процес високотемпературної переробки викопного вугілля, його відмінність від піролізу в тому, що він проходить під дією водню і каталізаторів. Також цей процес називають скраплення / зрідження. В результаті приєднання до вугілля додаткової кількості водню виходить синтетичне рідке паливо. Для гідрогенізації переважно використання неокисленного бурого вугілля і кам'яного вугілля низького ступеня хімічної зрілості.
Перед процесом вугілля сильно подрібнюють і сушать, далі наносять на нього каталізатор у вигляді порошку або емульсії. При підвищенні температури вугілля переходить в стан вуглемасляного пасти з виділяється газом. Температура в ході процесу може досягати 400-500 º С. В результаті виходять рідкі продукти (до 80%) і газ.
Газифікація - ще один спосіб переробки викопного вугілля при високих температурах. Грунтується він на тому, що під впливом кисню, водяної пари, діоксиду вуглецю і водню (окислювачі) органічна частина вугілля повністю перетворюється в газоподібні продукти (горючий газ). Газифікації можуть піддаватися будь-які копалини вугілля, починаючи з бурого вугілля і закінчуючи антрациту, не звертаючи уваги на відсоток вмісту золи, летючих речовин, вологи та ін. Результат процесу газифікації - горючий газ - може бути будь-якого складу: чистий водень, метан, суміш газів і генераторний газ. До слова, генераторний газ спочатку називали «світильним», так як в XIX столітті його основним призначенням було - освітлення вулиць і площ.
Сам процес проходить в газогенераторах, які бувають трьох основних типів. Різниця їх в тому, як вугілля взаємодіє з піддувом.
У газогенераторе типу Лурги шар шматків вугілля розміром 5-30 мм продувається сумішшю пара і кисню знизу. Температура процесу починається від 900 º С.
У газогенераторе типу Копперс-Тогцек використовується вугільний пил, яка, змішуючись з парою і киснем, рухається з ними в одному напрямку. Температура процесу - 1400-1600 º С.
У газогенераторе типу Вінклера вугілля подрібнюють до стану дрібного зерна в 2-10 мм, киплячий шар якого продувають сумішшю пара і кисню. Температура процес - 900-950 º С.
У фіналі газифікації установку залишає сирої газ, який містить певну кількість домішок. Після його необхідно чистити і охолодженню.
Існує і підземна газифікація, де копалини вугілля переробляють в газ в надрах землі. До покладів вугілля буряться свердловини для підведення поддува і відведення отриманого газу. Далі в пласті створюються канали (між свердловинами), за якими прожигается пласт. Процес горіння регулюється поддувом. Отриманий газ відводиться і очищається.
Світові запаси викопного вугілля вище запасів нафти і газу. А способи переробки дозволяють в перспективі стати викопному вугіллю одним з основних видів палива і сировини для виробництва вторинних продуктів.