Уголь, его химическая переработка. Коксование угля, продукты коксования.

Запасы каменного угля в природе значительно превышают запасы нефти. Поэтому каменный уголь – важнейший вид сырья для химической промышленности.

В настоящее время в промышленности используется несколько путей переработки каменного угля: сухая перегонка /коксование/, гидрирование, неполное сгорание, получение карбида кальция.

Сухая перегонка угля применяется для получения кокса или бытового газа. При коксовании угля получаются кокс, каменноугольная смола, надсмольная вода и газы коксования. Каменный уголь загружается в коксовую печь и нагревают без доступа воздуха при 1000°С. Процесс длится 14 часов. После того “коксовый пирог” выгружают из камеры и гасят водой. Летучие продукты конденсируются и получаются смола и аммиачная вода. Аммиак извлекают с помощью фосфорной кислоты /раньше серной/ и получают аммофос, который является ценным удобрением.

Из каменноугольной смолы выделяют бензол и его гомологи, фенол, нафталин и др. вещества. Коксовый газ используется как топливо и как химическое сырье, т.к. он содержит H₂ – 60%, CH₄ – 25%, CO – 5%, N₂ – 4%, CO₂ – 2%, C₂H₄ – 2%, прочие газы – 2%. Кокс - восстановитель, источник энергии в металлургической промышленности. Ученые работают над созданием непрерывного процесса коксования каменного угля.

Гидрирование угля осуществляют при 400-600°С под давлением водорода до
255 МПа в присутствия катализатора - оксидов железа. При этом образуется жидкая смесь углеводородов. Гндрируют низкосортные бурые угли.

Неполное сгорание угля дает СО. В технике используют три типа газообразных смесей, содержащих СО: генераторный газ, водяной газ и синтез-газ - продукт конверсии метана и его гомологов. Одним из наиболее прогрессивных методов газификации угля был предложен Д. И. Менделеевым. Одна из крупнейших шахт Московского угольного бассейна является полегоном для разработки оптимальных схем подземной газификации угля. Основной процесс при получении генераторного газа - восстановление диоксида углерода до СО при прохождении его через слой раскаленного угля. Диоксид образуется в том же генераторе благодаря частичному сгоранию угля в токе воздуха:

, .

Водяной газ получают пропусканием водяного пара через раскаленный уголь:

.

Наиболее экономичный современный метод получения смесей СО и H₂ основан на каталитическом взаимодействии CH₄ с водяным паром. На синтезе-газе основано получение жидких углеводородов.

,

Карбид кальция получают из угля и извести. В дальнейшем он перерабатывается в ацетилен. Из карбида получают также кальций-цианамид.

СЛАНЦЫ. Раз личные виды природных сланцев перерабатывают в высококалорийный бытовой газ (Эстония). Образующаяся при пиролизе сланцев смола может служить источником фенолов. Окислением торфяной массы получают щавелевую кислоту.

Некоторые химические производства используют в качестве сырья продукты сельского и лесного хозяйства. Так этиловый спирт получают сбраживанием глюкозы, которая образуется при гидролизе клетчатки или крахмала. В этом случае также используется биомасса растений.

Известны успешные попытки утилизации вторичного органического сырья. Отработанные автомобильные шины, пластмассовая тара, полимерные конструкции, чтобы не захламляли окружающую среду, в ближайшем будущем будет налажен централизованный сбор таких отходов, а также их промышленная переработка в горючий газ, жидкое топливо.

Также одним из важнейших источников получения органических веществ является СО₂ атмосферы, содержание которого в атмосфере увеличивается (за последние 50 лет содержание СO₂ в атмосфере увеличилось в 3 раза).

.

1. 3ная состав коксового газа укажите, для получения каких органических веществ, по вашему мнению, он может быть использован.
2. Аммиак содержится в аммиачной воде как в растворенном состоянии, так и в виде солей. Какой способ вы предложили бы для более полного извлечения аммиака из аммиачной воды?
3. Какие общие научные принципы можно отметить в коксохимическом производстве?

Дата добавления: 2015-07-26