Масса гранулирующего газа составляет 25 % от массы угля. Летучие продукты, образующиеся в процессе грануляции, конденсируются перегретым паром, из которого выделяются смола и пековая вода.
Что делают из угля
Уголь был обнаружен на Земле около 360 миллионов лет назад. Эту часть нашей истории ученые называют каменноугольным веком или «каменноугольным периодом». В это же время появились первые сухопутные рептилии и первые крупные растения. Мертвые животные и растения разлагались, и обильный кислород активно способствовал ускорению этого процесса. Сегодня кислород на нашей планете составляет всего 20%, тогда как в те времена животные дышали в полную силу, поскольку содержание кислорода в атмосфере каменноугольного периода достигало 50%. На самом деле, таким количеством кислорода мы обязаны обилию залежей углерода, обнаруженных сегодня внутри Земли. Но углерод — это еще не все. Благодаря различным способам переработки уголь используется для производства широкого спектра самых разных полезных веществ и продуктов. Что производится из угля? Об этом мы и поговорим в этом посте.
По самым скромным подсчетам, продукция из угля составляет 600 наименований. Ученые разработали различные процессы для получения углеродных продуктов. Метод переработки зависит от желаемого конечного продукта. Например, для получения наиболее чистых продуктов, таких как коксовый газ, аммиак, толуол и бензол, используются жидкие масла для очистки первичных продуктов переработки угля. Для герметизации продуктов и защиты их от преждевременного разложения используются специальные устройства. Первая обработка — грануляция, при которой уголь нагревается до температуры +1000oC, полностью перекрывая доступ кислорода. После завершения всех необходимых процессов каждый первичный продукт подвергается дальнейшей очистке. Наиболее важные продукты переработки угля:
- нафталин
- фенол
- углеводород
- салициловый спирт
- свинец
- ванадий
- германий
- сера
- цинк.
Без всех этих продуктов наша жизнь была бы намного сложнее. Возьмем, к примеру, косметическую промышленность, которая считается сектором, где люди получают наибольшую пользу от угольной продукции. Такой углеродный продукт, как цинк, часто используется для лечения жирной кожи и акне. Цинк, а также серу добавляют в кремы, сыворотки, маски, лосьоны и тоники. Сера устраняет существующее воспаление, а цинк предотвращает образование нового воспаления. Кроме того, мази на основе свинца и цинка используются для лечения ожогов и травм. Тот же цинк считается отличным помощником при псориазе, как и средства из литиевой глины. Углерод считается сырьем для изготовления хороших чистящих средств, которые используются в медицине для лечения проблем с желудком и кишечником. Цинксодержащие очищающие средства используются для лечения перхоти и заболеваний сальных желез. Аналогичный процесс, гидрогенизация, используется на предприятиях для производства жидкого топлива из угля. Продукты сгорания, остающиеся после этого процесса, считаются отличным сырьем для различных строительных материалов с жаропрочными свойствами. Керамика, например, производится таким образом.
Классы, группы и подгруппы
1.1 Послойная градация
Все классы и подгруппы: DG, G, GZH, GZH, GZH, KZH, KO, KSN, KS, OS, TS, SS.
1.2 Специализированные процессы для приготовления гранул
Все угли, используемые для многоступенчатой грануляции, а также марки T и D (подгруппа DV)
1.3 Генерация генераторного газа в стационарных газогенераторах
Продукты коксования угля
Гранулированный уголь — это уголь, превращенный в технически высококачественный уголь путем промышленного гранулирования. При гранулировании угля в первую очередь необходимо учитывать технический состав, производительность грануляции, спекаемость и другие свойства. Как происходит процесс грануляции? Гранулирование считается инновационным процессом с определенными этапами:
- подготовка к коксованию. На данном шаге происходит измельчение и слияние угля с образованием шихты (смеси для коксования)
- коксование. Данный процесс выполняется в камерах коксовой печи с использованием газового нагрева. Шихта помещается в коксовую печь, где в течении 15 часов выполняется нагревание в условиях температуры ориентировочно 1000 °C
- образование «коксового пирога».
Грануляция — это совокупность процессов, происходящих в угле при его нагревании. Из одной тонны сухого материала получается около 650-750 кг древесного угля. Он используется в сталелитейной промышленности, в качестве реагента и топлива в некоторых отраслях химической промышленности. Он также используется для производства карбида кальция. Лучшими свойствами древесного угля являются его горючесть и реакционная способность. Наиболее важными продуктами грануляции древесного угля, помимо самого угля, являются:
- коксовый газ. Из тонны сухого угля получают около 310-340 м3. Качественный и количественный состав коксового газа определяет температура коксования. Из коксовальной камеры выходит прямой коксовый газ, у него в составе есть газообразные продуты, пары каменноугольной смолы, сырого бензола и воды. Если удалить из него смолу, сырой бензол, воду и нашатырный спирт образуется обратный коксовый газ. Собственно его используют в качестве сырья для синтеза химии. Сегодня этот газ используют в качестве топлива на металлургических комбинатах, в коммунальном хозяйстве и как химическое сырье
- каменноугольная смола – это вязкая черно-бурая жидкость, в которой содержится ориентировочно 300 очень разных веществ. Самые ценные составляющие этой смолы – это ароматические и гетероциклические соединения: бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин. Кол-во смолы может достигать 3-4% от массы коксуемого газа. Из каменноугольной смолы получают ориентировочно 60 разных продуктов. Эти вещества являются сырьем для получения красителей, химических волокон, пластмасс
- сырой бензол считается смесью, в которой есть сероуглерод, бензол, толуол, ксилолы. Выход сырого бензола может достигать лишь 1.1% от массы угля. В процессе разгонки из сырого бензола подчеркивают индивидуальные ароматические углеводороды и смеси углеводородов
- экстракт химических (ароматических) веществ (бензол и его гомологи) предназначается для создания чистых продуктов, которые используются в химической отрасли, для изготовления пластмасс, растворителей, красителей
- надсмольная вода – это низко концентрированный раствор воды нашатырного спирта и аммонийных солей, в которой есть примесь фенола, пиридиновых оснований и остальных продуктов. Из надсмольной воды в процессе переработки подчеркивают нашатырный спирт, который одновременно с нашатырным спиртом коксового газа используется для производства сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды.
Что производят из каменного угля?
Вы, конечно, знаете, что уголь используется в качестве топлива как в быту, так и в промышленности. Уголь был первым ископаемым материалом, который человек начал использовать в качестве топлива. Уголь сам по себе сделал возможной промышленную революцию. В девятнадцатом веке много угля использовалось для транспорта. В первой половине 1960-х годов на долю угля приходилось около половины мирового производства энергии. Однако к 1970 году его доля сократилась до трети: уголь как топливо был вытеснен другими источниками энергии, такими как нефть и газ.
Но использование угля на этом не заканчивается. Уголь является важным сырьем для химической и металлургической промышленности.
В угольной промышленности используется гранулирование угля. Грануляционные установки потребляют до четверти добываемого угля. Во время грануляции уголь обрабатывается путем нагревания до 950-1050 °C в отсутствие кислорода. При разложении угля образуется твердый продукт, называемый древесным углем, и летучий продукт, называемый коксовым газом.
Углерод составляет 75-78 % от веса угля. Он используется в металлургии для плавки чугуна и в качестве топлива.
Коксовый газ составляет 25 % от веса переработанного угля. Летучие продукты, образующиеся в процессе грануляции, конденсируются перегретым паром, в результате чего образуются каменноугольная смола и каменноугольная смоляная вода.
Угольная смола составляет 3-4 % от массы угля и считается сложной смесью органических веществ. Ученые идентифицировали только 60 % составляющих каменноугольной смолы, то есть более 500 веществ! Каменноугольная смола производит нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и карбоновые масла.
Аммиак, фенолы и пиридиновые основания получают из каменноугольной смолы (9-12% углерода по весу) путем паровой дистилляции. Кумароновые смолы получают из ненасыщенных соединений в сыром бензоле, которые используются для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности.
Уголь используется для производства псевдографита.
Каменный уголь также используется в качестве неорганического сырья. Редкие металлы, такие как ванадий, германий, галлий, молибден, цинк, свинец и сера, извлекаются из угля в процессе промышленной переработки.
Зола от сжигания угля, отходов добычи и переработки используется для производства строительных материалов, керамики, жаропрочного сырья, глинозема и абразивов.
Всего в результате переработки угля может быть получено более 400 различных продуктов, цена которых в 20-25 раз превышает цену самого угля, а побочные продукты коксохимических заводов превышают цену самого угля.
Уголь — далеко не самое эффективное топливо. У него есть один серьезный недостаток: при его сгорании образуется очень много выбросов, как газообразных, так и твердых (зола), которые загрязняют окружающую среду. Во многих промышленно развитых странах существуют строгие нормы по уровню выбросов, которые могут производиться при сжигании угля. Выбросы уменьшаются благодаря использованию различных фильтров.
