Какие продукты образуются при сухой перегонке угля

Подробности

Категория: К

КАМЕННЫЙ УГОЛЬ. [см. Каменный уголь (I)] Сухая перегонка каменного угля, процесс разложения каменного угля, происходящий под влиянием высокой температуры в отсутствии кислорода. В современной промышленности применяются два способа сухой перегонки каменного угля: один ведется при высоких температурах (900°С и выше) и называется коксованием или газованием; другой – при низких температурах (не выше 700°С) и называется полукоксованием. Твердый остаток называется соответственно: в первом случае коксом, во втором – полукоксом. В результате изменений, происходящих в каменном угле при повышенной температуре, получаются газообразные, жидкие и твердые продукты распада, которые имеют состав и характер, отличный от веществ, первоначально содержавшихся в каменном угле.

Процесс пиролиза, или термолиза, каменного угля подвергался неоднократно изучению как в условиях промышленных установок, так и в лабораториях. Из лабораторных исследований особого внимания заслуживают работы Берджеса (Burgess) и Уилера (R. V. Wheeler), которые изучали газообразные продукты распада каменного угля, образующиеся при температуре до 400°С, с интервалами в 100 и 50°С, причем в каждом опыте каменный уголь выдерживался при определенной температуре до тех пор, пока не прекращалось выделение газов; последние откачивались из реторты ртутным насосом.

Полученные ими результаты приведены в табл. 1.

Те же авторы подвергали каменный уголь действию температуры до 1000°С; уголь имел состав (в % по весу): 80,5% С, 5,45% Н, 1,42% N, 2,93% S и 9,7% О. Результаты сведены в табл. 2.

На основании приведенных результатов были сделаны следующие выводы. 1) каменный уголь содержит вещества двух типов: одни – малоустойчивые, разлагающиеся легко с выделением углеводородов, и другие – разлагающиеся труднее, с выделением Н2 (разложение 2-го типа происходит при 700°С и выше); 2) различия в составе продуктов сухой перегонки каменного угля обусловливаются, по-видимому, количественным соотношением указанных двух типов веществ; антрацит, например, содержит минимальное количество неустойчивых соединений. Состав газов, выделяющихся из каменного угля при различных температурах, изучали и другие исследователи, как Портер и Овиц; результаты, полученные ими, в основных чертах совпадают с результатами, приведенными выше. Момент появления смолы при сухой перегонке каменного угля не всегда лежит при одной и той же температуре; последняя зависит от состава каменного угля. Чем больше летучих веществ содержит уголь, тем ниже температура появления смолы.

Если газообразные продукты сухой перегонки каменного угля подвергались детальному исследованию, то нельзя сказать того же относительно смолы, получаемой при низких температурах перегонки. Недостаточная изученность смолы объясняется сложностью ее состава и трудностью выделения отдельных индивидуальных веществ. Смола, образующаяся при сухой перегонке каменного угля, меняет свой состав в зависимости от того, получена ли она при обыкновенном давлении или в вакууме. Пикте и Бувье, нагревая каменный уголь в вакууме при 430°С, получили смолу, состоявшую почти целиком из углеводородов и небольшого количества оснований (фенолы отсутствовали); низко кипящие фракции углеводородов были сходны с нефтяными, высококипящие имели запах терпенов и ментола. Джонс и Уилер получили из каменного угля в вакууме смолу, которую подвергли перегонке до 300°С. Дистиллят содержал: этиленовые углеводороды (40—45%), нафтены и парафины (40%), фенолы – главным обр. крезолы и ксиленолы (12%), ароматические углеводороды ряда нафталина, очень немного парафинов и следы пиридиновых оснований. Состав и свойства продуктов сухой перегонки каменного угля, получающихся при низкой температуре, сильно зависят от состава исходного угля. Фишер приводит следующие данные, характеризующие выход и состав смолы из различных углей (табл. 3).

Караваев и Зеличенок при перегонке донецкого угля получили смолу следующего характера: D2515 = 0,9962, фенолов – 23,4%, карбоновых кислот – 0,88%, оснований – 3,56%, нейтральных масел – 68,60%. Характерным для смолы, полученной при полукоксовании, является отсутствие в ней бензола, фенола и нафталина, что резко отличает ее от смолы коксовой. Водная часть перегона, в зависимости от температуры перегонки, имеет или кислый или щелочной характер. До 400°С получается кислая вода, далее образующийся NH3 нейтрализует кислоты, и реакция становится щелочной. Водная часть исследована еще меньше, чем смола. Твердый остаток – полукокс – в зависимости от свойств угля получается или спекшийся или порошкообразный.

Процесс полукоксования с химической точки зрения разъяснен еще далеко не достаточно: химическая природа составных частей каменного угля известна, в лучшем случае, на 2—3%, поэтому говорить о процессах образования отдельных веществ, получающихся при его распаде, можно только в общих чертах. Известно, например, что фенолы в смоле получаются гл. обр. за счет разложения гуминовых веществ каменного угля; углеводороды получаются за счет т. н. смолистой части угля – его битумов. Эти положения являются основными. Поскольку природа и структура гуминовых веществ и битумов угля по большей части неизвестна, постольку и процесс образования далее крупных классов соединений остается невыясненным.

Из физических явлений, происходящих при коксовании каменного угля, заслуживает особого внимания переход угля через пластическое состояние. Каменный уголь при температуре между 350 и 500°С претерпевает существенное изменение в своей физической структуре, становясь на некоторое время пластичным. Битумы, находящиеся в каменном угле, при этой температуре превращаются в полужидкие вещества, обволакивают отдельные твердые зерна и вызывают спекание угля. В зависимости от количества и свойств битумов полукокс получается либо спекшийся, с ячеистой структурой, либо же порошкообразный. Способность давать пластическую массу у некоторых каменных углей выражена столь сильно, что она заставляет вырабатывать соответствующую аппаратуру для полукоксования, т. к. во вращающихся ретортах полукокс иногда спекается в очень крупные глыбы, извлечение которых из реторт затруднительно. Многообразие систем реторт, применяемых для полукоксования, отчасти объясняется неодинаковым поведением различных каменных углей при сухой перегонке. Несмотря на то, что полукоксовая промышленность развилась лишь в последние годы, число отдельных систем, предложенных и осуществленных, здесь во много раз больше, чем в коксовой промышленности, насчитывающей уже многие десятки лет своего существования. Печи для сухой перегонки каменного угля при низкой температуре можно подразделить на три основных типа: 1) печи с внешним обогревом через стенки реторт, 2) печи с непосредственным внутренним обогревом горячими нейтральными газами и 3) печи с металлическими ваннами. Печи 1-го и 2-го типов м. б. вертикальными или горизонтальными, неподвижными или вращающимися. Вертикальные печи неподвижного типа существуют нескольких конструкций; они бывают щелевидные и круглые. На фиг. 1 изображена реторта для полукоксования, установленная на заводе Low Temperature Carbonisation Со. (Англия).

Реторта сделана из огнеупорного кирпича и имеет форму щели с размерами: ширина 28 см, высота 290 см, большая ось вверху 220 см, внизу 230 см. Разовая загрузка составляет около 700 кг; процесс полукоксования заканчивается в течение 8 часов. Полукокс, который получается из таких реторт, содержит от 7 до 11 % летучих веществ.

Примером вращающихся горизонтальных реторт с внешним обогревом может служить реторта «Fusion» (фиг. 2); она имеет цилиндрическую форму и снабжена внутри свободно поставленными крестообразными насадками, которые при вращении реторты пересыпают уголь, предупреждая т. о. спекание его в крупные куски. Фиг. 3 дает представление о работе крестовидных насадок.

Обогрев этой реторты м. б. сделан не только внешним, но и внутренним, если пропускать нагретые газы прямо через цилиндр. Типичным представителем печей с внутренним обогревом является вертикальная печь системы Маклорена (фиг. 4).

Полукоксование происходит в ней за счет частичного сгорания угля в самой печи, куда через боковые отверстия подводится воздух с паром. Количество вдуваемого воздуха и пара таково, чтобы поддерживать температуру около 700°С. Процесс полукоксования в этой реторте заканчивается через 20 час., но отгрузка полукокса производится через каждый час в количестве около 550 кг; т. о., данную систему можно рассматривать как непрерывно действующую печь. Газы из печи поступают в конденсационную установку, где отделяется смола и улавливается аммиак, а остальной газ используется для отопления или для питания силовой станции. Система Нильсена осуществляет полукоксование в струе инертного газа; схема этой печи дана на фиг. 5.

Горячий генераторный газ из генератора d входит в реторту а, питаемую углем из бункера b, нагревает движущийся навстречу уголь и уносит газообразные и жидкие продукты распада последнего. Сначала газы поступают в сепаратор h типа «Циклон», где осаждается часть безводной смолы, затем проходят через конденсаторы i, где газы окончательно охлаждаются до 20°C и поступают в смолоотделитель Пелуза j.

Для извлечения легких масел газ промывают в скрубберах kk, далее он промывается в I водой для извлечения из него аммиака и, наконец, направляется в газгольдер m. Дополнительные генераторы gg служат для получения газа, которым разбавляют газ из реторты; паровые котлы f служат для получения пара под генераторы и охлаждения газа. Выходящий из реторты а через с полукокс идет для питания генераторов d и g в соответственные бункеры е. Очень интересна конструкция реторты Пирон-Каракристи, в которой уголь на железном конвейере движется в ванне из расплавленного свинца (фиг. 6). Такая система позволяет поддерживать любую температуру и регулировать ее в широких пределах.

Продукты сухой перегонки каменного угля, получаемые в промышленных установках, отличаются как в количественном, так и в качественном отношении от продуктов, полученных в лабораторных условиях. В табл. 4 приведены выходы различных продуктов из каменного угля разного состава, по данным испытательной топливной станции в Англии.

Отдельные фракции смолы при исследовании их показали состав, представленный в табл. 5.

Газ, получаемый при полукоксовании, отличается от обычного каменноугольного или светильного газа большим удельным весом и более высокой теплотворной способностью. Если рассматривать этот газ как энергетическое топливо, то с этой точки зрения он не оставляет желать лучшего, но использование его в этом направлении нельзя считать рациональным. Хотя до сих пор полукоксовальный газ утилизируется гл. обр. в качестве топлива, но по своему составу он может служить прекрасным сырьем для производства ряда важных химических продуктов. Непредельные углеводороды, содержание которых в газе может доходить до 11%, в главной массе состоят из олефинов и, следовательно, м. б. использованы для получения соответствующих спиртов. Выделение непредельных углеводородов не представляет особых затруднений; оно м. б. достигнуто либо химическим путем, либо охлаждением и компримированием газа. После выделения олефинов в газе остается еще много насыщенных углеводородов, которые могли бы найти применение для замены ацетилена при автогенной сварке металлов. Отыскание правильных путей использования газа может сыграть решающую роль в развитии промышленности полукоксования, которая имеет для этого все предпосылки, за исключением экономического фактора, часто складывающегося не в ее пользу. Смола, как видно из приведенных анализов, содержит много кислых веществ, состоящих из высших фенолов, которые не находят в настоящее время широкого применения; основания этой смолы не содержат пиридина и его производных, и поэтому область их применения также сильно ограничена; наконец, нейтральные масла содержат довольно много непредельных соединений, которые обычно удаляют очисткой серной кислотой. Поэтому смола, которая является одним из главных продуктов полукоксования, поставлена в тяжелые условия конкуренции с дешевыми и чистыми нефтяными продуктами; проблема ее переработки также ждет своего разрешения. Последний продукт – полукокс – по своим свойствам является превосходным топливом. Главное отличие его от каменного угля заключается в том, что он сгорает почти без дыма, и, следовательно, потери от химической неполноты сгорания здесь снижаются до минимума. Какое значение может иметь этот фактор в хозяйстве отдельных стран, видно из того, что по подсчетам, сделанным для Англии, приблизительно 1 % всего сжигаемого топлива уносится в атмосферу в виде дыма. Поскольку полукоксу приходится конкурировать с каменным углем, цена его не может значительно превышать цену угля (допустимая разница в ценах должна определяться преимуществами полукокса с точки зрения топливной экономики). Принимая во внимание, что полукокс по выходу составляет главный продукт и рыночная стоимость его д. б. близка к стоимости каменного угля, – для промышленности полукоксования необходимо изыскать такие пути использования газа и смолы, которые бы не только окупали расходы по производству, но и позволяли снизить отпускную цену полукокса до цены каменного угля. При удачном разрешении этой проблемы все угли, богатые летучими веществами, будут подвергаться полукоксованию прежде, чем поступать в топку печей.

Несмотря на конкуренцию и трудные условия, полукоксование медленно завоевывает себе место наряду с другими отраслями промышленности. Районы, где имеется много газовых и длиннопламенных каменных углей и мало коксовых, особенно подходящи для развития полукоксования, т. к. полукокс, будучи примешан к сырому углю, дает такую смесь, которая позволяет получать металлургический кокс. Установки, использующие процесс полукоксования в этом направлении, имеются на севере Франции и хорошо зарекомендовали себя как с экономической, так и с технической стороны. В СССР полукоксование может развиваться главным обр. в Сибири, где отсутствует нефть и имеются залежи каменного угля подходящего типа, дающих большой выход смолы и высокого качества газ и полукокс.

Cм. Каменный уголь (III)

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 9 – 1929 г.

Источник

Шполъский Ильина, Климова, Докл. АН СССР, 87, 935 (1952). Шпольский, Климова, Изв. АН СССР, сер. физич. наук, 20, 471 (1956).[ …]

Э й з е н, Арро, Вопр. онкологий, В, № 2, 160 (1959).[ …]

При сухой перегонке каменного угля на газовых или коксобензольных заводах, наряду с газообразными (углеводороды, аммиак, сернистые и цианистые соединения) и твердыми (кокс) продуктами, получают также различные количества (в зависимости от сорта угля и температуры перегонки) густой темной жидкости — первичной каменноугольной смолы, или каменноугольного дегтя. При дальнейшей ее перегонке обычно получают следующие фракции.[ …]

Белов, Переработка химических продуктов коксования, Металлургиздат, 1949. Богословский, Краткий курс химии промежуточных продуктов, изд. Мосховск.[ …]

В зависимости от условий получения различают газовую, коксовую и доменную смолы. При более низкой температуре получается первичная смола, весьма отличающаяся по свойствам.[ …]

Применение. Первичная смола в сыром виде может быть использована как топливо. После отгонки воды и более летучих фракций ее используют для дорожных работ,4 изготовления разного рода покрытий, массы для флотации, шпалопропитки; применяется для получения бензола, фенолов, нафто-лов, антрацена, крезолов, ксилолов, пиридина, карбазола и ряда других (около 120) веществ. Из первичной смолы полукоксования угля (разложение угля без доступа воздуха) получают бензин, керосин, смазочные масла.[ …]

Физические свойства. Вязкие жидкости с резким карболовым запахом. Плотн. от 1,24 до 1,06 и менее (доменная и первичная смолы).[ …]

Химический состав. Сложные смеси различных соединений — ароматических, метановых, нафтеновых и непредельных углеводородов, фенолов, ароматических кислот, азотистых оснований, соединений, содержащих серу, и др. (обнаружено до 300 соединений указанных рядов). Первичная К. С. содержит: 24,1—37,5% масел, 11—19,5% фенолов в самой смоле и 6—9% в ее парафиновой фракции, 12,5—14,7% метановых углеводородов. Наиболее важные соединения: нафталины, фенолы, дифенил, флуорен, карбазол, фенантрен, хризен, антрацен, пиридиновые основания, ряд полициклических углеводородов (очень малые количества). Газовая смола, получаемая при полукоксовании черемховских углей, богата фенолами. В первичной газовой смоле содержание фенолов достигает 21,3%, а в отдельных фракциях 44% и выше.[ …]

ГОСТ 4492—56 для К. С. предусматривает содержание в ней серы и нафталина не более 0,8%; веществ, не растворимых в воде, не более 7%. К. С. из печерских углей содержит мало фенолов, до 8,5% пиридиновых оснований, 5,8% нафталинов и 0,57% 3,4-бензпирена (Григорьев). Газогенераторная смола из тех же углей содержит много фенолов, пиридинов и смолистых веществ и 0,067% 3,4-бензпирена (Григорьев). В разных образцах К С, содержание 3,4-бензпирена может колебаться от 0,005 до 1,5% [124].[ …]

Отравления и кожные заболевания от действия сырой К. С. возможны не столько при ее получении, сколько при применении в качестве топлива или для консервирования дерева, камня и железа, при изготовлении толя, при конопачении деревянных частей судов пенькой, заливаемой сверху К. С., и т. д. Отравления высокими концентрациями паров имеют характер комбинированных интоксикаций, вызываемых не только ароматическими углеводородами (бензол), содержащимися в К. С., но также и другими соединениями, особенно сернистыми (сероуглерод), фенолами, может быть некоторыми непредельными углеводородами (циклопентадиен) и т. д. Поражения кожи возникают при прямом контакте с жидкой К. С., но возможны и при воздействии паров. Солнечный свет значительно усиливает действие К. С. на кожу (фотодинамическое действие).[ …]

Вернуться к оглавлению

Источник

О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 145 c.

Угольная промышленность – важное звено топливно-энергетического комплекса (ТЭК). По данным генерального директора АО «Росуголь» Ю. Малышева, выступившего с докладом о социально-экономическом положении угольной промышленности, доля России в разведанных мировых запасах угля составляет 12 %, а прогнозные запасы оцениваются в 30 %. В мировой добыче угля на неё приходится 14 %.

Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности. При переработке каменного угля из него извлекают в промышленных масштабах ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры 1000 °С. При этом получается кокс — твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 оС образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:

— легкое масло (температура кипения до 170 оС); в нем содержатся ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты) и др. вещества;

— среднее масло (температура кипения 170-230 оС). Это фенолы, нафталин;

— антраценовое масло — антрацен, фенатрен;

— тяжелое масло (температура кипения 230-270 оС). Это нафталин и его гомологи и др.

В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксилолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.

Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности.

Характерной особенностью выбросов коксохимического производства является большое разнообразие содержащихся в них вредных веществ (пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода (II), сероводород, аммиак, фенолы, бензольные углеводороды и др.). Хотя количество отдельных компонентов невелико, они обладают значительной токсичностью.

К основным источникам загрязнения атмосферы пылью относятся: цех углеподготовки, отделение коксосортировки, коксовые печи в период загрузки шихты и выдачи кокса. Загрязнение атмосферы последними периодично и кратковременно (в 1 ч три операции по выдаче кокса продолжительностью 2-3 мин.). При тушении кокса в башнях вместе с парами воды поступают в атмосферу аммиак, сероводород, оксид серы, фенолы, смолистые вещества. Для предотвращения попадания в атмосферу этих веществ на новых коксовых батареях устанавливают установки сухого тушения. Кроме того, в цехах углеподготовки и отделениях коксосортировки оборудование оснащается аспирационными системами. От всех аспирационных систем завода выброс пыли составляет около 0,9 кг на тонну кокса. Примерно 0,4 кг пыли на тонну кокса выделяется при перегрузке углей, загрузке их в печи.

Среди загрязняющих окружающую среду веществ, образующихся в коксохимическом производстве, могут быть полицикличёские углеводороды (в том числе бенз-(а)-пирен), которые являются канцерогенными веществами. Они могут загрязнять атмосферный воздух, воду и почву.

В то же время на коксохимических заводах образуется большое количество сточных вод. Они содержат отходы производства и составляют в целом около 38 % массы коксуемой шихты. Около 30 % из них представляют собой надсмольные воды, содержащие до 3 г/л летучих и труднолетучих фенолов, что значительно превышает максимально допустимые концентрации фенолов в воде, которая направляется на биохимическую очистку. Поэтому такие сточные воды обессмоливаются на кварцевых фильтрах, после чего подаются на аммиачную колонну для удаления аммиака, а затем в скруббер для обесфеноливания. Только после этого они охлаждаются и смешиваются в усреднителе с другими водами. Более эффективное извлечение фенолов достигается в результате применения пароциркуляционного и жидкостного способов экстракции, снижающих концентрацию фенолов в стоковых водах до 10-4 %. Этим ликвидируется токсичность сточных вод, обусловленная наличием в них фенолов.

На коксохимических заводах образуются значительные объёмы отходов (кислая смола, фусы, отходы флотации, обработанные кислоты и др.). Около половины их не утилизируется, а вывозятся на промышленные свалки. Промышленные отходы коксохимических заводов содержат большое количество фенолов (до 880 мг/кг), цианидов (более 120 мг/кг), роданидов (более 10 мг/кг) и др. Для предупреждения загрязнения окружающей среды и сохранения здоровья населения необходимо на коксохимических заводах наладить точный учет отходов, обеспечить их максимальную утилизацию. Для неутилизируемых отходов необходимо также обеспечить сбор пека и шлака в металлические ёмкости с плотно закрывающимися крышками и складировать на специальных полигонах, имеющих гидроизоляцию. Вывоз отходов с территории предприятия следует осуществлять специальным транспортом по графику.

Методы получения синтетических топлив из угля. Очень перспективным направлением переработки угля является получение из него синтетических топлив. Получаемые из угля синтетические топлива могут быть твердыми, жидкими и газообразными. К твердым синтетическим топливам относится большое количество облагороженных или улучшенных топлив типа «чистый уголь», угольные брикеты, полукокс, термоуголь, автоклавированный уголь. Синтетические жидкие топлива представлены котельным топливом (заменитель нефтяного мазута), моторными топливами и метанолом. Газообразные топлива, получаемые из угля, представляют собой топливный газ, «заменитель природного газа» и синтез-газ.

Получение из угля синтетических топлив осуществляется различными методами. Твердое топливо с повышенной экологической чистотой получается в результате удаления из исходного угля вредных примесей, таких как сера и минеральные примеси.

Преимуществами «чистого угля» являются снижение выбросов SО2 и твердых частиц при сжигании, а также повышение теплотворной способности по сравнению с исходным углем. При получении топлива для коммунально-бытовых целей используется брикетирование угольной мелочи. В результате происходит снижение выбросов твердых частиц при сжигании и может повышаться теплотворная способность топлива. В некоторых случаях в брикеты вводят специальные химические добавки, снижающие выход смол, сажи, серы и других вредных продуктов при сжигании.

Повышение качества бурых углей, имеющих низкую теплотворную способность из-за большого количества влаги и кислорода, достигается путём их облагораживания при пиролизе или обработке перегретым паром.

Термическое облагораживание бурого угля повышает его теплотворную способность, кроме того, снижается эмиссия SО2 и NOX (для полукокса и термоугля) и могут уменьшаться выбросы твердых частиц при сжигании автоклавированного кускового угля.

Процесс газификации угля является многоцелевым относительно состава продуцируемого газа. При получении газообразных топлив выделяются три основных направления, связанные с производством топливного газа, заменителя природного газа и синтез-газа.

Применение топливного газа позволяет решать экологические и технологические проблемы в энергетике, металлургии и других отраслях промышленности. Особенностью получаемого заменителя природного газа является низкое содержание СО и, следовательно, относительно низкая токсичность, что позволяет широко применять этот газ в бытовых целях. Синтез-газ используется для химической переработки в метанол, моторные топлива или для получения водорода. Для получения жидких топлив непосредственно из угля используются процессы гидрогенизации, пиролиза, ожижения растворителями.

При получении котельного топлива (заменителя нефтяного мазута) и моторных топлив требуется дополнительное применение процессов гидропереработки жидких угольных продуктов с целью уменьшения содержания серы и других нежелательных примесей. Наиболее легко перерабатывается «угольная нефть», получаемая в процессе каталитической гидрогенизации угля.

Альтернативным направлением производства синтетических жидких топлив является совмещение процессов получения из угля синтез-газа и его химической переработки.

Жидкие топлива из синтез-газа экологически намного безопаснее, чем топлива, получаемые прямым ожижением угля. Последние содержат высокое количество канцерогенных полициклических соединений.

Переработка отходов углеобогащения. Анализ химического состава технологических отходов 80 углеобогатительных фабрик основных угольных бассейнов СССР показал достаточно стабильное содержание в них Аl2O3 и SiО2, что позволяет использовать их как сырье для производства керамических изделий. В исходном состоянии эти отходы не размокают в воде, но после дробления и помола их глинистая составляющая высвобождается и отходы приобретают способность образовывать с водой пластичную массу, из которой может быть сформован кирпич-сырец, превосходящий по некоторым свойствам аналогичные и из обычной глины. Производство глиняного (красного) кирпича заключается в обжиге формованной глиняной массы, в которую добавляют опилки, некоторые органические отходы, просеянный уголь в качестве топливного (выгорающего) компонента. Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформации и трещин изготовляемых керамических изделий в жирные пластические глины вводят природные (кварцевые пески) или искусственные (дегидратированная глина, шамот) отощающие материалы. Обжиг изделий из таких отходов обычно проводят в условиях, обеспечивающих завершение процесса выгорания углерода к моменту начала интенсивного спекания черепка.

Уголь, содержащийся в отходах углеобогащения, может быть использован как топливо при их термической переработке (в смеси с глинистыми породами) в кирпич, керамику и в другие строительные материалы. Таким способом получают, например, аглопорит — искусственный легкий пористый заполнитель для бетонов, производство которого налажено в ряде зарубежных стран и развивается в России.

Технология производства аглопорита может быть различной. На ряде заводов она заключается в термической обработке методом агломерации гранулированной шихты из глинистых пород или отходов добычи, обогащения и сжигания углей с последующим дроблением получающегося в результате спекания «коржа» и выделением при рассеве требуемых фракций заполнителя. Аналогично можно перерабатывать отходы обогащения горючих сланцев.

Производство диоксида серы. Производимое целью уменьшения содержания серы в угле обогащение сопровождается образованием углистого колчедана, содержащего 42-46 % серы и 5-8 % углерода.

Углистый колчедан является потенциальным сырьем для производства серной кислоты, однако непосредственная его переработка в SO2 путём обжига приводит к получению низкоконцентрированных газов (в результате их разбавления образующимся СО2) и связана с техническими трудностями ввиду необходимости отвода избыточного тепла экзотермических реакций. Высокотемпературная пёреработка углистого колчедана совместно с гипсом (40-45 %) в механических печах не обеспечивает разложения последнего больше, чем на 20 %, и приводит к образованию высокосернистого (10-15 %) огарка.

В промышленной практике нашел использование способ производства SO2, путём термической переработки углистого колчедана совместно с сульфатами железа, являющимися отходами процессов травления металлов в черной металлургии и метизной промышленности, при получении пигментного ТiО2. Выход сульфатов железа в этих производствах составляет примерно 500 тыс. т/год в виде FeSO4 ∙ 7H2O. Обжиговые газы, максимальная концентрация SО2 в которых не превышает 18,3 %, направляют в промывное отделение сернокислотного производства.

Источник