ถ่านหิน - แปรรูปเมื่อวาน วันนี้ และพรุ่งนี้

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ครั้งหนึ่ง Mendeleev กล่าวว่าการจมน้ำมันก็เหมือนกับการโยนธนบัตรเข้าเตาหลอม สามารถพูดได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับถ่านหิน การรีไซเคิลช่วยลดภาระต่อสิ่งแวดล้อมและขจัดสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายที่มีกำมะถันจากถ่านหิน ให้เราพิจารณาวิธีการหลักและกระบวนการแปรรูปถ่านหิน ตลอดจนผลลัพธ์และผลิตภัณฑ์ที่ได้จากถ่านหิน

ถ่านหินที่ผ่านมา

มนุษย์คุ้นเคยกับถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงมาตั้งแต่สมัยกรีกโบราณ แต่ในฐานะที่เป็นอุตสาหกรรมอิสระ อุตสาหกรรมถ่านหินมีความโดดเด่นเฉพาะในศตวรรษที่ 18 เท่านั้น ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 ถ่านหินเริ่มถูกใช้อย่างแข็งขัน เช่น เชื้อเพลิงสำหรับการขนส่ง การผลิตไฟฟ้า โลหะวิทยา อุตสาหกรรมเคมี ยานยนต์และการต่อเรือ ฯลฯ จำเป็นต้องมีวัตถุดิบที่ดีกว่า

วิธีการแปรรูปถ่านหินได้รับการพัฒนาในศตวรรษที่ 20 เพื่อให้คุณภาพของวัตถุดิบที่สกัดสูงขึ้น พวกเขามีข้อเสียเช่นผลผลิตต่ำ, เฟรมแข็งการดำเนินการตามกระบวนการ แต่ด้วยการนำตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ มาใช้ในกระบวนการ ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ก็สูงขึ้น จึงมีราคาถูกกว่า และเนื้อเรื่องของกระบวนการก็ไม่จำเป็นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขทั้งหมดอย่างเคร่งครัดอีกต่อไป

วันนี้ การขุดและการแปรรูปถ่านหินเป็นอีกก้าวหนึ่งสู่อนาคต จะดำเนินการในห้าวิธี การเลือกวิธีการขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ต้องการ

ไพโรไลซิส

วิธีแปรรูปถ่านหินนี้ใช้กันมานาน ย้อนกลับไปในช่วงปลายยุค 90 ในศตวรรษที่ 19 พวกเขารู้วิธีให้ความร้อนแก่ถ่านหินโดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศเพื่อทำให้เกิดการทำลายโมเลกุลของพอลิเมอร์ ตามด้วยการเปลี่ยนแปลงของพวกมัน ผลิตภัณฑ์แปรรูปจากเทอร์โมเคมีมีทั้งสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

โค้กสมัยใหม่ (เรียกอีกอย่างว่าไพโรไลซิส) ดำเนินการที่อุณหภูมิระหว่าง 900 ถึง 1100 °C ผลิตภัณฑ์ของกระบวนการคือโค้กซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมโลหะทั้งเหล็กและอโลหะ รวมทั้งเป็นผลพลอยได้ในรูปของส่วนผสมของก๊าซและไอระเหย

ภายหลังการกู้คืนสารเคมีประมาณ 250 ชนิดจากส่วนผสมของถ่านโค้กที่มีอุณหภูมิสูง รวมทั้งเบนซีน แนฟทาลีน ฟีนอล แอมโมเนีย และสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก การนำตัวเร่งปฏิกิริยามาใช้ในกระบวนการมีส่วนทำให้เกิดโค้กที่มีโครงสร้างภายในที่ละเอียด ซึ่งเป็นโค้กเชิงพาณิชย์ที่มีคุณค่ามากกว่า

กึ่งโค้ก

เพื่อให้ได้เชื้อเพลิง (ของเหลวหรือก๊าซ) จากถ่านหินโดยการแปรรูป จะใช้ถ่านอัดแท่งที่อุณหภูมิต่ำที่ 500 °C กระบวนการนี้ยังไม่เป็นนวัตกรรมใหม่ซึ่งเป็นที่รู้จักมาช้านานก่อนหน้านี้มีเป้าหมายเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงแข็งจากถ่านหินสีน้ำตาลที่มีมูลค่ามากขึ้นอย่างขะมักเขม้น ทุกวันนี้ กระบวนการแปรรูปถ่านหินโดยกึ่งโค้กโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันได้เพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ทำให้ความเข้มข้นของสารก่อมะเร็งและสารอันตรายลดลง เรซินที่ได้จะถูกนำมาใช้ในการผลิตตัวทำละลายและเชื้อเพลิง

ไฮโดรจิเนชันแบบทำลายล้าง

วิธีการแปรรูปถ่านหินนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งเป็น "น้ำมันสังเคราะห์" ที่อุณหภูมิ 400-500 °C และอยู่ภายใต้อิทธิพลของไฮโดรเจน แนวคิดของการประมวลผลดังกล่าวปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ผ่านมา ในช่วงทศวรรษที่ 1930 และ 1940 องค์กรอุตสาหกรรมแห่งแรกถูกสร้างขึ้นในเยอรมนีและบริเตนใหญ่ แต่ในสหภาพโซเวียต กระบวนการนี้ถูกใช้ในระดับอุตสาหกรรมเฉพาะในทศวรรษ 1950

ส่วนผสมของอะลูมิเนียม โมลิบดีนัม และโคบอลต์ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นน้ำมัน ในขั้นต้น มันถูกใช้สำหรับถ่านหินด้วย แต่เมื่อมันปรากฏออกมา กระบวนการนี้สามารถทำได้ถูกกว่ามาก โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ โดยใช้แร่เหล็กที่แพร่หลาย - แมกนีไทต์ ไพไรต์ หรือไพร์โรไทต์ - เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลลัพธ์ดังกล่าวง่ายต่อการคำนวณ หากคุณรู้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดขึ้นทางอ้อม ถ่านหินผ่านเข้าสู่สถานะของเหลวไม่ได้อยู่ภายใต้การกระทำของโมเลกุลไฮโดรเจน แต่ผ่านการถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนจากโมเลกุลตัวทำละลายอินทรีย์ไปยังโมเลกุลของส่วนประกอบถ่านหิน จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อฟื้นฟูคุณสมบัติของตัวทำละลายที่สูญเสียไประหว่างการกำจัดอะตอมไฮโดรเจนเท่านั้น

การทำให้เป็นแก๊ส

ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง แต่ในสภาพแวดล้อมของอากาศที่มีออกซิเจน ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ถ่านหินที่เป็นของแข็งจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ นี่คือประเด็นทั้งหมดของกระบวนการ มีประมาณ 20 เทคโนโลยี เราจะไม่พูดถึงแต่ละรายการโดยละเอียด แต่ให้พิจารณาว่าการแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถช่วยได้อย่างไร

นอกจากการเพิ่มประสิทธิภาพแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยายังสามารถลดอุณหภูมิได้ในขณะที่รักษาความเร็วไว้ที่ระดับเดียวกัน มันยังสามารถควบคุมผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการแปรสภาพเป็นแก๊สได้อีกด้วย ที่พบมากที่สุดคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ เช่นเดียวกับเหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์

แปรรูปเคมีพลาสม่า

สิ่งหนึ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุด เนื่องจากนอกเหนือไปจากเชื้อเพลิงเหลวแล้ว สารประกอบที่มีค่า เช่น เฟอร์โรซิลิกอน ซิลิกอนทางเทคนิค และสารที่ประกอบด้วยซิลิกอนอื่นๆ ถูกสกัดจากถ่านหินแข็งและสีน้ำตาลในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งภายใต้วิธีการอื่นๆ โยนทิ้งด้วยขี้เถ้า

และพรุ่งนี้ไง

เมื่อน้ำมันและก๊าซสะสมบนโลกหมดเร็วเพียงใด ปัญหาเชื้อเพลิงจะกลายเป็นเรื่องรุนแรงในไม่ช้า และหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดก็คือการทำเหมืองถ่านหิน นักวิทยาศาสตร์กำลังทำการวิจัยเพื่อค้นหากระบวนการรีไซเคิลใหม่ - มีประสิทธิภาพมากขึ้น ราคาไม่แพง แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

งานกำลังดำเนินการเพื่อให้ได้ "น้ำมันสังเคราะห์" ยกตัวอย่างเช่น ในครัสโนยาสค์ ได้มีการทดสอบเพื่อให้ได้มาจากส่วนผสมของถ่านหินและน้ำในสัดส่วนที่เท่ากัน การสังเคราะห์ได้ดำเนินการภายใต้ความดันสูง การบำบัดได้ดำเนินการด้วยกลไก แม่เหล็กไฟฟ้า และคาวิเทชัน การใช้พลังงานต่ำ - เพียง 5 กิโลวัตต์ต่อน้ำมันตัน ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี เศษที่ได้นั้นใกล้เคียงกับธรรมชาติ

อย่ารีบกำจัดม้าเหล็กของคุณ เพราะจะมีของให้กิน และอีกหนึ่งข่าวดี - ถ่านหินถูกเติมเต็ม ซึ่งหมายความว่าจะให้บริการแก่มนุษยชาติไปอีกนาน