Ugalj - prerada juče, danas i sutra

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Jednom je Mendeljejev rekao da je utapanje u ulju kao bacanje novčanica u peć. Isto se može reći i za ugalj. Recikliranjem se smanjuje opterećenje za okoliš i praktično eliminira štetne nečistoće koje sadrže sumpor iz uglja. Razmotrimo glavne metode i procese prerade uglja, kao i rezultat i proizvode dobijene od toga.

Prošlost uglja

Čovječanstvo je poznavalo ugalj kao gorivo još od antičke Grčke. Ali kao samostalna industrija, industrija uglja se izdvojila tek u 18. stoljeću. Početkom 19. veka ugalj se počeo veoma aktivno koristiti - gorivo za transport, proizvodnju električne energije, metalurgiju, hemijsku industriju, automobilsku i brodogradnju itd. Potrebne su bolje sirovine.

Metode prerade uglja razvijene su u 20. veku tako da je kvalitet dobijenih sirovina bio veći. Imali su nedostatke, kao što su mali prinos proizvoda, kruti okviriimplementacija procesa. Ali sa uvođenjem raznih katalizatora u proces, prinos proizvoda je postao veći, a samim tim i jeftiniji, a prolazak procesa više nije zahtijevao striktno poštovanje svih uslova.

Danas je eksploatacija i prerada uglja korak u budućnost. Izvodi se na pet načina. Izbor metode zavisi od željenog krajnjeg proizvoda.

Piroliza

Ova metoda prerade uglja se koristi već duže vrijeme. Još u kasnim 90-im. U 19. vijeku su znali kako zagrijati ugalj bez pristupa zraka kako bi izazvali uništavanje molekula polimera, nakon čega je uslijedila njihova transformacija. Proizvodi termohemijske obrade dolaze u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju.

Moderno koksovanje (drugi naziv za pirolizu) vrši se na temperaturama između 900 i 1100 °C. Proizvod procesa je koks koji se koristi u metalurškoj industriji, obojeni i obojeni, kao i nusproizvod u obliku mješavine plinova i para.

Oko 250 hemikalija se kasnije izvlači iz mešavine koksanja na visokim temperaturama, uključujući benzen, naftalen, fenole, amonijak i heterociklična jedinjenja. Uvođenje katalizatora u proces doprinijelo je formiranju koksa sa sitnozrnom unutrašnjom strukturom - vrednije vrste komercijalnog koksa.

Polukoksanje

Da bi se gorivo (tečno ili gasovito) dobilo iz uglja preradom, koristi se niskotemperaturno koksovanje na 500 °C. Proces takođe nije inovativan, poznat je odavno. Ranije je cilj bio da se iz mrkog uglja dobije čvrsto gorivo, energetski vrednije. Danas je proces prerade uglja polukoksom uz upotrebu oksidacionog katalizatora povećao ekološku prihvatljivost finalnog proizvoda, smanjio koncentraciju kancerogenih i štetnih materija. Dobijena smola se koristi za proizvodnju rastvarača i goriva.

Destruktivna hidrogenacija

Ovaj način prerade uglja ima za cilj pretvaranje čvrstog goriva u "sintetičko ulje" na temperaturi od 400-500 °C i pod uticajem vodonika. Ideja o takvoj preradi pojavila se 20-ih godina prošlog stoljeća. U 1930-im i 1940-im, prva industrijska preduzeća izgrađena su u Njemačkoj i Velikoj Britaniji, ali u SSSR-u se proces koristio u industrijskim razmjerima tek 1950-ih.

Mešavina aluminijuma, molibdena i kob alta se koristi kao katalizatori u preradi nafte. U početku se koristio i za ugalj, ali, kako se pokazalo, proces se može učiniti mnogo jeftinijim, bez gubitka efikasnosti, koristeći raširenu željeznu rudu - magnetit, pirit ili pirotit - kao katalizator. Takav rezultat je bilo lako izračunati, ako znate da se kataliza događa indirektno. Ugalj prelazi u tečnu fazu ne pod djelovanjem molekula vodonika, već putem prijenosa atoma vodika s molekula organskog rastvarača na molekule komponente uglja. Katalizator je potreban samo da bi se povratila svojstva rastvarača izgubljena tokom eliminacije atoma vodonika.

Gasifikacija

Pod uticajem visokih temperatura, ali u vazdušnom okruženju gde su prisutni kiseonik, vodonik, ugljen-dioksid i para, čvrsti ugalj prelazi u gasovito stanje. Ovo je cela poenta procesa. Postoji oko 20 tehnologija. Nećemo se detaljno zadržavati na svakom od njih, već razmotrimo kako uvođenje katalizatora može pomoći.

Pored povećanja efikasnosti, sa katalizatorom postaje moguće sniziti temperaturu uz održavanje brzine na istom nivou, moguće je i regulisati krajnji proizvod gasifikacije. Najčešći su alkalni i zemnoalkalni metali, kao i gvožđe, nikl i kob alt.

Plazma hemijska obrada

Jedan od najperspektivnijih, jer se osim tečnih goriva, iz kamenog i mrkog uglja prilikom prerade izdvajaju i vredna jedinjenja kao što su ferosilicij, tehnički silicijum i druge supstance koje sadrže silicijum, koje su drugim metodama jednostavno bačen sa pepelom.

A šta sutra

S obzirom na to koliko brzo se iscrpljuju nalazišta nafte i gasa na zemlji, pitanje goriva će uskoro postati prilično akutno. A jedno od najjednostavnijih rješenja bilo bi iskopavanje uglja. Naučnici provode svoj istraživački rad u potrazi za novim procesima reciklaže - efikasnijim, jeftinijim, ali u isto vrijeme ekološki prihvatljivim.

U toku su i radovi na dobijanju "sintetičkog ulja". U Krasnojarsku, na primjer, testirano je da se dobije iz mješavine uglja i vode u jednakim omjerima. Sinteza je izvedena podvisokog pritiska, tretman je vršen mehaničkim, elektromagnetnim i kavitacionim. Potrošnja energije je niska - samo 5 kW po toni ulja. Po svom hemijskom sastavu, dobijena frakcija je bliska prirodnoj.

Zato ne žurite da se riješite svog željeznog konja, imat će se čime nahraniti. I još jedna dobra vijest - ugalj je napunjen, što znači da će dugo služiti čovječanstvu.