Какие продукты получают из каменного угля

Какие продукты получают из каменного угля thumbnail

Каменный уголь начал зарождаться на нашей планете примерно 360 миллионов лет назад. Эту эру ученые назвали Карбоном или Каменноугольным периодом. Тогда появились первые наземные рептилии, первые крупные растения. Их тела и стволы разлагались после смерти животных и растений, а невероятный процент кислорода только способствовал ускорению этого процесса. Это сейчас мы довольствуемся ничтожно малыми 20% кислорода, а тогда животные дышали полной грудью – процент кислорода в атмосфере Карбона достигал 50%! Это огромная цифра, и именно ей мы обязаны сегодняшним богатством угольных залежей на нашей планете.

А ведь уголь – это еще не все. После переработки из него выделяют такое количество различных полезных веществ и продуктов, что и представить нельзя! По самым скромным подсчетам число наименований продуктов переработки каменного угля доходит до 600!

Получение продуктов переработки каменного угля

Продукты переработки каменного угля получают разными способами. В зависимости от желаемого конечного продукта. К примеру, для получения чистых продуктов (к ним относятся первичные продукты переработки каменного угля) – коксового газа, аммиака, толуола, бензола – используют жидкие промывочные масла. Специальные устройства обеспечивают герметизацию продуктов и защиту их от преждевременного распада. Первичная переработка включает в себя также и метод коксования – каменный уголь нагревают до температуры +1000оС! Доступ кислорода также полностью перекрывается.

Каменный уголь переработкаПосле всех этих процедур любой первичный продукт проходит дополнительную очистку. К продуктам переработки каменного угля относят также:

  • нафталин;
  • фенол;
  • углеводород;
  • салициловый спирт;
  • свинец;
  • ванадий;
  • германий;
  • сера;
  • цинк.

Как видите, продукты чрезвычайно разнообразны. Без них наша жизнь не была бы такой простой.

Сфера применения продуктов переработки каменного угля

Какие продукты получают из каменного угляВозьмем, к примеру, косметологию (пожалуй, самая полезная для людей область применения продуктов переработки угля). Для лечения жирной кожи и угревой сыпи используют кремы, сыворотки, маски, лосьоны и тоники с добавлением серы, кислоты и цинка. Сера устраняет уже имеющееся воспаление, цинк предупреждает возможное появление новых воспалений, салициловая кислота используется в лосьонах, пенках и гелях для умывания. Продукты переработки каменного угля спасли от насмешек сверстников уже не один миллион подростков и молодых людей.

Для лечения ожогов и травм используют продукты соединения свинца и цинка, от псориаза идеально помогает цинк и глинистые продукты каменного угля (правда, только на ранних стадиях, пока болезнь имеет явную кожную форму, и еще не перешла на кости).

Из каменного угля получают великолепные сорбенты, использующиеся в медицине для лечения заболеваний кишечника и желудка, в том числе и таких серьезных, как дисбактериоз. Сорбенты, в которые добавлен цинк, применяют для лечения перхоти и жирной себореи, причем очень успешно. Недоработанные пикриновые вещества (взрывчатые) хороши для заживления ран.

Но и это еще не все. Существует процедура под названием гидрогенизация – с ее помощью из каменного угля вырабатывают жидкое топливо. А продукты сжигания, образующиеся в ходе этого процесса, представляют собой идеальное сырье для различных стройматериалов, причем огнеупорных. В частности, керамика производится именно таким образом.

В тяжелой промышленности углю также нашли отличное применение – он незаменим при выплавке различных металлов и железной руды. Единственное, что немного странно, это то, что стоимость почти всех продуктов переработки угля значительно превышает стоимость самого угля. Конечно, нужны деньги на все материалы, оборудование, помещение, оплату работы мастеров, занимающихся переработкой – это естественные затраты на производство продуктов. Но стоимость некоторых компонентов превышает стоимость каменного угля в сотни раз, а это уже вызывает некоторые подозрения.

Какие продукты получают из каменного угля

Источник

В стратегии развития Кемеровской области до 2035 года вновь говорится о глубокой переработке угля. Из чёрного золота сегодня можно сделать многое: лекарства, асфальт, удобрения для растений и др. Но в последние годы угольщики всё яснее дают понять, что добывают топливо на продажу, а не для переработки. О том, почему в Кузбассе до сих пор не развита углехимия корреспонденту «АиФ в Кузбассе» рассказал заместитель директора по научной работе Института углехимии и химического материаловедения Александр Козлов.

От резины до лекарств

Арина Мерлова, «АиФ-Кузбасс»: Александр Петрович, а что вообще понимается под глубокой переработкой угля? Ведь и его сжигание, например, тоже можно назвать переработкой — в чистую энергию.

Читайте также:  Какие есть продукты при повышенной кислотности желудка

Александр Козлов: человечество привыкло использовать уголь только как топливо. Так и получается – уголь сожгли, тепло получили. Переработка! Но ведь уголь может дать гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.

Тем не менее в Кузбассе на сегодняшний день есть только один комбинат, занимающийся переработкой угля. Он располагается в Новокузнецке. В Кемерове предприятий, которые выпускали бы продукты углехимии, сжижая уголь, газифицируя его, перерабатывая в наноматериалы, нет. К их открытию нужно стремиться, и тогда уголь станет ещё более востребованным: часть угля будет использоваться в химии, отходы обогащения станут топливом для газогенераторов. И даже шлаку найдётся своё место. Например, его можно использовать при строительстве дорог. Абсолютно безотходное производство!

— Где могут пригодиться продукты глубокой переработки?

— Только представьте себе, в результате глубокой переработки угля и техногенных отходов можно получать больше 180 видов химических продуктов. А их, в свою очередь, можно использовать для получения тысяч продуктов смежных отраслей. Цифры ведь колоссальные! Из каменноугольной смолы получают бензол, толуол, нафталин, а уже из них – множество органических веществ. Продукты коксования каменного угля востребованы в металлургии, из них производят высококачественные стали. Из чёрного золота производят гуминовые препараты, а они широко используются в сельском хозяйстве при рекультивации земель, в производстве асфальта, битума, аккумуляторов, керамических изделий, краски, резины, косметических и лекарственных препаратов. Углеродные сорбенты, которые применяют в пищевой, химической, топливно-энергетической, горно-металлургической, нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях, охране окружающей среды, машиностроении, тоже можно получить из угля всех марок.

Углеродные материалы – это инновационный и дефицитный на мировом рынке товар. Потому в России, а конкретнее, в Кузбассе, такое производство быть должно, обязано. Ведь именно Кузбасс обладает богатейшими запасами угля! Глубокая переработка угля – бизнес очень рентабельный и конкурентоспособный. По крайней мере, опыт зарубежных стран об этом свидетельствует.

Кому нужна переработка?

— О переработке угля в своё время много говорил ещё Аман Тулеев, но преградой всегда были финансы. Понятно, что переработанный уголь стоит дороже, но прежде чем эту переработку начать, нужно ведь и денег немало вложить. Бизнесу это делать не торопится (ведь проще уголь просто продать), да и государство тоже. Ведь разрез – это крупный налогоплательщик, а переработчики, как правило, это много мелких производств. Получается, глубокая переработка угля никому не нужна и будущего у неё нет?

— По результатам исследований международное энергетическое агентство в 2014 году обнаружило, что впервые за последние два десятилетия перерастал расти спрос на уголь. В тот год страны, входящие в ОЭСР, а это 34 страны, уже сократили потребление угля на 47 млн тонн. Китай, который потребляет половину объёма угля, добываемого на всей планете, также сокращает его потребление на электростанциях, чтобы вредные выхлопы не отравляли экологию, но при этом увеличивает его количество для переработки.

Именно потому и нужно в Кузбассе развивать технологии глубокой переработки угля, ведь только тогда у региона будет инновационное развитие.

Технологии, которые надо использовать при переработке угля, действительно требуют больших финансовых затрат, но Россия не должна превращаться в сырьевой придаток. Это же простая математика: продавая сырьё, а затем покупая продукты переработки, мы теряем большие деньги. Стоит осваивать новые наукоёмкие технологии и из сырья делать продукт. Это и есть импортозамещение, о котором говорит Владимир Путин.

Возьмём сорбенты. Организация их производства внутри страны принесёт нам колоссальную экономию! Ведь 75% сорбентов для различных очистных установок сегодня страна закупает за рубежом.

— Что и кто может сделать в области глубокой переработки?

Для изучения вопросов переработки в Кемерове создан Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН. Такой центр в России первый и уникальный! Именно в Кузбассе мы получили идеальные условия развития углехимии: бизнес принимает решение инвестировать, а наша наука, в свою очередь, сопровождает проекты, занимается различными исследованиями.

Несколько лет назад мы начали комплексное исследование угля Сибири. Создан банк данных о марках угля Кузбасса с полным техническим анализом, с геологической и промысловой характеристикой. Результаты исследований, которые проводят в институте, иногда действительно очень удивляют. К примеру, совместно с аграрными НИИ пришли к выводу, что продукты переработки угля стимулируют всхожесть семян. Также мы разработали технологию, при которой уголь можно превращать в жидкие продукты, поняли, как из каменноугольной смолы изготавливать медицинские препараты. Кстати, из угля можно получать современные противотуберкулёзные препараты!

Читайте также:  Какой код продукта simcity

В воздухе угля прибавится?

— Переработка угля вредна для людей и окружающей среды? Сейчас построят ещё несколько химзаводов в черте Кемерова…

— Новые химические предприятия строят не в черте города, а за городом. Это современный подход. К примеру, одна из обогатительных фабрик Кузбасса построена на трассе Анжеро-Судженск – Кемерово. Предприятия по переработке угля, конечно, относятся к химическому производству, но стоит бояться не самих заводов, а халатного, непродуманного отношения к производству. Современный мир не может обойтись без химических производств, а новейшие технологии позволяют свести к минимуму последствия переработки сырья.

Близость месторождений угля к месту его переработки, контроль качества и себестоимости поставляемого угольного сырья – условие успеха проектов в углехимии. Стоимость некоторых конечных продуктов, которые получают из угля, выше стоимости сырья в десятки, сотни и даже тысячи раз.

Но для развития углехимии нужны существенные инвестиции, рентабельность молодой отрасли пока не ясна. Ясно одно: чтобы Кузнецкий бассейн оставался не только угольной базой, но и стал перспективным регионом, необходимо вводить новые высокопроизводительные угольные предприятия, способные перейти на полную переработку добываемого угля. В Кузбассе ежегодно строятся новые обогатительные фабрики, следующая ступень – строительство экологически чистых предприятий по глубокой переработке угля.

Какое место занимает углехимия в экономике России?

— В 2014 году Правительство РФ утвердило программу развития угольной промышленности России на период до 2030 года. В неё вошли перспективные проекты в области углехимического производства, в том числе и кузбасские. Запасы нефти и газа являются конечными, а интерес к углю, как материалу, из которого можно получить множество других продуктов, нарастает. Но, к сожалению, в России пока научно-исследовательские работы не инвестируют. Государство недостаточно поддерживает развитие углехимической промышленности. Пока всё развивается слабо. Инновационные возможности углехимических технологий не закладываются в новые проекты, разработки, регламенты и стандарты, потому и идёт отставание промышленных предприятий от современности. Нужно равняться на европейские страны. К примеру, возьмем Бельгию. Она покупает у России уголь и превращает его в широкую гамму самых разнообразных продуктов, стоимость которых выше угля! Стоит понимать, что в современном мире копать и продавать уже просто невыгодно. Пока мы отстаём от наших соседей, хотя все предпосылки для развития имеются.

Александр Козлов родился в 1974 году в Кемерове. Окончил химико-технологический факультет КузГТУ, специальность «Машины и аппараты химических производств». Кандидат химических наук.

Источник

Коксова́ние — процесс переработки жидкого или твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода. При разложении топлива образуется твёрдый продукт — нефтяной или каменноугольный кокс и летучие продукты. Основное количество кокса получают из каменного угля[1].

История[править | править код]

Производство каменноугольного кокса возникло в XVIII веке[2], когда понадобилось заменить становившийся всё более дефицитным древесный уголь для доменных печей. Первая промышленная плавка на коксе выполнена в Великобритании в 1735 году. К 1983 году мировое производство кокса составило около 360 млн тонн[1].

Коксование углей[править | править код]

Коксотушильный вагон перед башней мокрого тушения

Широко распространённый технологический процесс, состоящий из следующих стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и переработка летучих продуктов[2].

Подготовка включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 0,3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной шихты.

Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля (на заводе бездымного топлива, Южный Уэльс)

Для коксования шихту загружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400—450 мм, объём 30—40 м3). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей и др.

Читайте также:  Какие продукты полезны при метастазах

Продолжительность нагрева составляет 14—16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75—78 % от массы исходного угля) в виде так называемого «коксового пирога» (спёкшейся пластической массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или газом (азотом).

При 250 градусах Цельсия из угля испаряется вода, улетучиваются угарный газ и углекислый газ, при 350 градусах улетучиваются углеводороды, соединения азота и фосфора, при 500 градусах происходит спекание — образуется полукокс, при 700 градусах и больше улетучивается водород и образуется кокс[2].

Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25—35 °C). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу. Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от NH3 и H2S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой (для улавливания пиридиновых оснований). Очищенный коксовый газ (14—15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.

Из надсмольной воды (9—12 % от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH3 (в виде концентрированной аммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку сточных вод на очистные сооружения.

Каменноугольная смола (3—4 % от массы угля) является сложной смесью органических веществ (в настоящее время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ). Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.

Коксохимические заводы являются одним из крупнейших потребителей каменного угля — до ¼ мировой добычи[1].

Полукоксование твёрдого топлива[править | править код]

Метод переработки твёрдых горючих топлив нагреванием до 500—600 °C без доступа воздуха. Наиболее распространено полукоксование горючих сланцев и бурых углей. Для проведения процесса используют аппараты непрерывного действия с внешним или внутренним подводом тепла. В результате процесса образуются: полукокс (50—70 % от массы исходного топлива), первичная смола (5—25 %), первичный газ, подсмольная вода.

Коксование тяжёлых нефтяных остатков[править | править код]

Нефтяной кокс получают коксованием жидких нефтяных остатков и пеков, при крекинге и пиролизе продуктов перегонки нефти, электродный пековый кокс — коксованием высокоплавкого каменноугольного пека. Нефтяной и электродный пековый кокс являются основным сырьём для производства электродов. Нефтяной и электродный пековый кокс имеют по сравнению с каменноугольным очень низкую зольность, как правило, не выше 0,3 % (до 0,8 % у нефтяного кокса)[1].

Коксование тяжёлых нефтяных остатков является разновидностью глубокого термического крекинга углеводородов с целью получения нефтяного кокса и газойлевых фракций. Осуществляется при 420—560 °C и давлениях до 0,65 МПа. Продолжительность процесса варьирует от десятков минут до десятков часов. Сырьём для процесса служат: тяжёлые фракции перегонки нефти, остатки деасфальтизации, термического и каталитического крекинга, пиролиза бензинов и газойлей.

Сущность процесса состоит в последовательном протекании реакций крекинга, дегидрирования, циклизации, ароматизации, поликонденсации и уплотнения с образованием сплошного «коксового пирога». Выделяющиеся летучие продукты подвергают ректификации для выделения целевых фракций и их стабилизации, кубовый остаток возвращают в процесс. Готовый кокс периодически выгружают, подвергают сушке и прокаливанию.

По аппаратурному оформлению различают: замедленное коксование в необогреваемых камерах (для получения малозольного кокса), обогреваемых кубах (для получения электродного и специальных видов кокса), коксование в «кипящем слое» порошкообразного кокса (так называемый «термоконтактный крекинг»). При сочетании последнего способа с газификацией кокса в процесс могут быть вовлечены кроме нефтяных остатков природные асфальты и битумы.

См. также[править | править код]

  • Сухая перегонка
  • Коксовая батарея

Ссылки[править | править код]

  • bse.sci-lib.com // Большая советская энциклопедия — Коксование
  • https://charcoal.mybb.ru //Применение кокса в чёрной металлургии

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Гл. ред. Е. А. Козловский. Горная энциклопедия в пяти томах. Том 2. — Москва: Советская энциклопедия, 1985. — 575 с.

Источник