معالجة الفحم بالأمس واليوم وغدا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

ذات مرة قال مندليف أن الغرق بالزيت يشبه إلقاء الأوراق النقدية في الفرن. يمكن قول الشيء نفسه عن الفحم. تقلل إعادة التدوير العبء على البيئة وتزيل عمليا الشوائب الضارة المحتوية على الكبريت من الفحم. دعونا ننظر في الأساليب والعمليات الرئيسية لمعالجة الفحم ، وكذلك النتيجة والمنتجات التي تم الحصول عليها منها.

ماضي الفحم

لطالما كانت البشرية على دراية بالفحم كوقود منذ اليونان القديمة. لكن كصناعة مستقلة ، برزت صناعة الفحم فقط في القرن الثامن عشر. في بداية القرن التاسع عشر ، بدأ استخدام الفحم بنشاط كبير - وقود للنقل ، وإنتاج الكهرباء ، والتعدين ، والصناعة الكيميائية ، والسيارات وبناء السفن ، وما إلى ذلك ، كانت هناك حاجة إلى مواد خام أفضل.

تم تطوير طرق معالجة الفحم في القرن العشرين بحيث كانت جودة المواد الخام المستخرجة أعلى. كانت لها عيوب ، مثل انخفاض إنتاجية المنتجات ، والأطر الصلبةتنفيذ العملية. ولكن مع إدخال محفزات مختلفة في العملية ، أصبح عائد المنتج أعلى ، وبالتالي أرخص ، ولم يعد مرور العملية يتطلب التزامًا صارمًا بجميع الشروط.

اليوم ، يعد تعدين الفحم ومعالجته خطوة نحو المستقبل. يتم تنفيذها بخمس طرق. يعتمد اختيار الطريقة على المنتج النهائي المطلوب.

الانحلال الحراري

تم استخدام طريقة معالجة الفحم هذه لفترة طويلة. مرة أخرى في أواخر التسعينيات. في القرن التاسع عشر ، عرفوا كيفية تسخين الفحم دون الوصول إلى الهواء لإحداث تدمير لجزيئات البوليمر ، متبوعًا بتحولها. تأتي منتجات المعالجة الكيميائية الحرارية في حالات صلبة وسائلة وغازية.

التكويك الحديث (اسم آخر للانحلال الحراري) يتم تنفيذه في درجات حرارة تتراوح بين 900 و 1100 درجة مئوية. منتج العملية هو فحم الكوك ، والذي يستخدم في صناعة المعادن ، سواء الحديدية أو غير الحديدية ، وكذلك منتج ثانوي في شكل خليط من الغازات والأبخرة.

يتم استرداد حوالي 250 مادة كيميائية لاحقًا من خليط فحم الكوك عالي الحرارة ، بما في ذلك البنزين والنفتالين والفينولات والأمونيا والمركبات الحلقية غير المتجانسة. ساهم إدخال محفز في العملية في تكوين فحم الكوك بهيكل داخلي دقيق الحبيبات - وهو نوع أكثر قيمة من فحم الكوك التجاري.

شبه كوك

من أجل الحصول على الوقود (السائل أو الغازي) من الفحم عن طريق المعالجة ، يتم استخدام فحم الكوك بدرجة حرارة منخفضة عند 500 درجة مئوية. العملية أيضًا ليست مبتكرة ، فهي معروفة منذ فترة طويلة.في السابق ، كان الهدف هو الحصول على وقود صلب من الفحم البني ، ذي قيمة أعلى من حيث الطاقة. اليوم ، أدت عملية معالجة الفحم بواسطة التكويك شبه باستخدام محفز الأكسدة إلى زيادة الملاءمة البيئية للمنتج النهائي ، كما قللت من تركيز المواد المسببة للسرطان والمواد الضارة. يستخدم الراتينج الناتج لإنتاج المذيبات والوقود.

الهدرجة المدمرة

هذه الطريقة في معالجة الفحم تهدف إلى تحويل الوقود الصلب إلى "زيت اصطناعي" عند درجة حرارة 400-500 درجة مئوية وتحت تأثير الهيدروجين. ظهرت فكرة هذه المعالجة في العشرينات من القرن الماضي. في الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الماضي ، تم بناء المؤسسات الصناعية الأولى في ألمانيا وبريطانيا العظمى ، ولكن في الاتحاد السوفياتي ، تم استخدام العملية على نطاق صناعي فقط في الخمسينيات من القرن الماضي.

خليط من الألومنيوم والموليبدينوم والكوبالت يستخدم كمحفزات في تكرير النفط. في البداية ، تم استخدامه أيضًا للفحم ، ولكن كما اتضح ، يمكن جعل العملية أرخص بكثير ، دون فقدان الكفاءة ، باستخدام خام الحديد على نطاق واسع - المغنتيت أو البايريت أو البيروتيت - كمحفز. كان من السهل حساب هذه النتيجة ، إذا كنت تعلم أن التحفيز الكيميائي يحدث بشكل غير مباشر. يمر الفحم الحجري إلى الطور السائل ليس تحت تأثير جزيئات الهيدروجين ، ولكن من خلال نقل ذرات الهيدروجين من جزيئات المذيبات العضوية إلى جزيئات مكون الفحم. المحفز مطلوب فقط لاستعادة خصائص المذيب المفقودة أثناء التخلص من ذرات الهيدروجين.

تغويز

تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، ولكن في بيئة الهواء حيث يوجد الأكسجين والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والبخار ، يمر الفحم الصلب إلى الحالة الغازية. هذا هو بيت القصيد من العملية. هناك حوالي 20 تقنية. لن نتطرق إلى كل منها بالتفصيل ، ولكن سننظر في كيفية تقديم عامل حفاز.

بالإضافة إلى زيادة الكفاءة ، باستخدام المحفز يصبح من الممكن خفض درجة الحرارة مع الحفاظ على السرعة عند نفس المستوى ، ومن الممكن أيضًا تنظيم المنتج النهائي للتغويز. الأكثر شيوعًا هي الفلزات الأرضية القلوية والقلوية ، وكذلك الحديد والنيكل والكوبالت.

المعالجة الكيميائية للبلازما

أحد أكثر المركبات الواعدة ، لأنه بالإضافة إلى الوقود السائل ، يتم استخراج مثل هذه المركبات القيمة مثل الفيروسيليكون والسيليكون التقني والمواد الأخرى المحتوية على السيليكون من الفحم الصلب والبني أثناء المعالجة ، والتي ، بموجب طرق أخرى ، كانت ببساطة رمي بعيدا مع الرماد

وماذا غدا

نظرًا لمدى سرعة استنفاد رواسب النفط والغاز على الأرض ، ستصبح مشكلة الوقود قريبًا حادة للغاية. وأحد أبسط الحلول هو تعدين الفحم. يجري العلماء أعمالهم البحثية بحثًا عن عمليات إعادة تدوير جديدة - أكثر كفاءة ، وغير مكلفة ، لكنها صديقة للبيئة في نفس الوقت.

كما يجري العمل للحصول على "زيت اصطناعي". في كراسنويارسك ، على سبيل المثال ، تم اختباره للحصول عليه من خليط من الفحم والماء بنسب متساوية. تم توليف تحتالضغط العالي ، تم إجراء المعالجة ميكانيكيًا وكهرومغناطيسيًا وتجويفًا. استهلاك الطاقة منخفض - فقط 5 كيلوواط لكل طن من النفط. من حيث التركيب الكيميائي ، فإن الجزء الناتج قريب من الطبيعي.

لذلك لا تتسرع في التخلص من حصانك الحديدي ، سيكون هناك شيء لإطعامه. وهناك خبر جيد آخر - يتم تجديد الفحم ، مما يعني أنه سيخدم البشرية لفترة طويلة.