Слайд 2
Экономическая справка
По данным угледобывающих и перерабатывающих предприятий в
I полугодии 2006 года в Российской Федерации добыто 152
636,5 тыс. т угля. В сравнении с соответствующим периодом 2005 года добыча возросла на 8 229,3 тыс. т (рост 5,7%), при одновременном росте добычи угля как открытым, так и подземном способом (4,5% и 8,0% соответственно).
Слайд 3
Уголь мира
[http://www.vzg.ru/prod/prod05.html]
Слайд 4
Уголь
это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад,
гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха.
торф,
бурые и каменные угли,
антрацит,
горючие сланцы.
Слайд 5
Искусственными топливами являются
каменноугольный, торфяной и нефтяной кокс,
полученные пирогенетической переработкой различных видов природного топлива,
брикеты и угольная
пыль – продукты механической переработки твердого топлива.
Слайд 6
Все ископаемые твердые топлива по материалу, из которого
они образовались, делятся на
гумолиты (возникли в результате окислительного
разложения остатков высших растений):
Гумиты;
Липтобиолиты.
сапропелиты (возникли в результате восстановительного разложения остатков сапропеля – илистых отложений, образовавшихся на дне водных бассейнов из планктона и низших растений)
сапрогумолиты.
Слайд 7
Степень углефикации
среднее содержание углерода в топливе (в
масс. % или долях)
Степень углефикации некоторых ископаемых твердых топлив
Слайд 8
Превращение древесины в уголь протекает в следующем порядке:
дерево → торф → бурый уголь → каменный уголь → антрацит
Метаморфизм углей – это необратимый процесс постепенного
изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов
Слайд 9
Состав органической массы некоторых видов топлива
Слайд 10
Фрагмент гипотетической структуры угля
Слайд 11
Четыре типа макроингредиента, различающих по блеску, внешнему виду
и составу:
блестящий (витрен),
полублестящий (кларен),
матовый (дюрен),
волнистый (фюзен).
Слайд 12
Важнейшие характеристики каменных углей
зольность (3 ÷ 30
%)
влажность (не более 7 %)
сернистость (0,4 ÷ 8 %)
выход
летучих веществ (для торфа –70 %, для бурых углей – 65 ÷ 45 %, для каменных – 45 ÷ 10 %, для антрацита менее 10%)
механические свойства
спекаемость и коксуемость
Слайд 13
Технологическая классификация углей
Слайд 14
Технологическая классификация каменных углей
Слайд 15
Добыча угля
Добыча угля ведется двумя способами: открытым (карьерным)
(при
глубине залегания угля не более 100 м) и подземным
(шахтным).
Слайд 16
Каталитические процессы химической переработки угля:
Уголь
Пиролиз
Газификация
Ожижение
Полукокс
Кокс
Сорбенты
Смола
Топливный газ
Синтез-газ
СО+Н2
Топливный газ
Заменитель
природного
газа
Жидкое
котельное топливо
Легкие
углеводороды
Фенолы
Моторные
топлива
Слайд 17
Пиролиз угля
Пиролизом или сухой перегонкой называется процесс
нагревания углехимического сырья без доступа воздуха с целью получения
твердых, жидких и газообразных продуктов различного назначения.
Слайд 18
Полукоксование
500–580 °С
Сырьем для полукоксования служит низкосортные каменные
угли с высоким содержанием золы, бурые угли и горючие
сланцы.
Слайд 19
Продуктами полукоксования являются:
горючий газ, используемый в качестве
топлива с высокой теплотой сгорания и сырья для органического
синтеза;
смола, служащая источником получения моторных топлив, растворителей и мономеров;
полукокс, используемый как местное топливо и добавка к шихте для коксования.
Слайд 20
Коксование угля
Коксованием называется разновидность сухой перегонки (пиролиза) каменного
угля, проводимая при 900–1200 °С с целью получения кокса, горючих
газов и сырья для химической промышленности.
Слайд 21
Общая схема коксохимического производства
Целевое назначение этого процесса
состоит в производстве металлургического кокса.
Слайд 22
Схема химических превращений при коксовании
Коксование сопровождается глубокими
химическими превращениями органической массы углей, при которых образуются кокс,
жидкие продукты коксования и газ.
Слайд 23
К первичным реакциям, протекающим в шихте при ее
нагревании, относятся:
реакции деструкции сложных молекул,
реакции фенолизации,
реакции карбонизации органической
части угля,
реакции отщепления атомов водорода, гидроксильных, карбоксильной и метоксильной ОСН3 групп.
Слайд 24
К вторичным реакциям, которые протекают при контакте выделившихся
первичного газа и первичной смолы с нагретой стенкой печи,
относятся:
— реакции крекинга алканов:
— реакции полимеризации алкенов:
— реакции дегидрогенизации нафтенов:
— реакции конденсации ароматических углеводородов, например:
— реакции образования карбенов с последующим превращением их в полукокс и кокс.
Слайд 25
Последовательность процессов, протекающих в шихте при повышении температуры
:
250 °C – отщепление Н2О, СО, СО2, Н2
300 °С – начало выделения КУС, выделение пирогенетической воды
350–500 °С – пластификация угольной шихты.
500–550 °С – разложение органической части угля с выделением первичного газа и паров первичной смолы, спекание твердого остатка с образованием полукокса.
600–700 °С – разложение полукокса и полное выделение летучих веществ
700 °С – упрочнение твердой массы и образование кокса.
Слайд 28
Обратный коксовый газ (ОКГ)
Водород, метан и другие низшие
алканы, СО, СО2, N2 и О2
Слайд 29
Сырой бензол (СБ)
смесь ароматических углеводородов с температурой
кипения до 180 ºС, извлекается из ПКГ абсорбцией растворителями с
температурой кипения более высокой, чем температура кипения СБ с последующей отгонкой последнего.
Цель дальнейшей переработки сырого бензола – получение индивидуальных ароматических углеводородов путем разделения смеси составляющих СБ веществ на отдельные компоненты.
Слайд 30
Состав СБ
Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, этил бензол,
триметилбензол) – фракция БТК (80-95 % масс.)
Непредельные соединения (стирол,
циклопентен, циклогексен, инден, кумарон)
Сернистые соединения (H2S,C2S, тиофен, метил тиофен, диметилтиофен)
Алканы и циклоалканы ( циклопентан, метилциклопентан, циклогесан, гексан, гептан)
Слайд 31
Каменноугольная смола (КУС)
представляет сложную смесь веществ, в
состав которой входит несколько сот органических соединений (идентифицировано около
500 соединений) различных классов.
Слайд 32
Фракции КУС (Ткип, ºС)
Легкая (170) – добавка к
СБ
Фенольная (170-210) – фенол, крезолы, ксиленолы
Нафталиновая (210-230) – технический
нафталин
Поглотительная (230-270) – поглотительное масло, метилнафталин, хинолиновые основания, индол, флуорен, фенолы, аценафтен
Антраценовая (270-360) – антрацен, карбазол, флуоратен, пирен, дифенилоксид, шпалопропиточное масло
Пек (360) – угольные электроды и анодные массы.
Слайд 33
Ректификация КУС
осуществляется в трубчатых установках с использованием принципов
однократного испарения и фракционной конденсации.
Слайд 34
Гидрирование угля
Гидрированием (гидрогенизацией) называется процесс превращения органической
части углехимического сырья в жидкие продукты, обогащенные водородом.
деструктивный
каталитический процесс, протекающий при температуре 400 ÷ 560 ºС под давлением водорода 20-70 МПа.
Слайд 35
Реакции:
деструкции и деполимеризации высокомолекулярных структур угля
– гидрирования образовавшихся
алкенов
– деструкции высших алканов с последующим гидрированием алкенов и
образованием алканов меньшей молекулярной массы
– гидрирования конденсированных ароматических систем с последующим разрывом цикла и деалкилированием
– раскрытия пятичленных циклов с образованием изоалканов
и другие.
Слайд 37
Газификация угля
Газификацией твердого топлива ГТТ называется процесс
превращения органической части топлива в горючие газы путем воздействия
на него окислителей.
Процесс газификации представляет собой негетерогенный некаталитический процесс.
В качестве окислителей при ГТТ используются воздух (воздушное дутье), кислород (кислородное дутье), водяной пар (паровое дутье), а также их смеси.
Слайд 38
Реакции в зависимости от типа окислителя:
Кислородное дутье
Паровое
дутье
Парокислородное дутье
Слайд 39
Газогенераторы для паро-кислородной конверсии угля
а – газогенератор со
сплошным слоем мелкокускового угля
б – секционированный газогенератор с псевдоожиженным
слоем угля