Coal - lavorazione ieri, oggi e domani

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Una volta Mendeleev disse che annegare nel petrolio è come gettare banconote nella fornace. Lo stesso si può dire del carbone. Il riciclaggio riduce il carico sull'ambiente ed elimina praticamente le impurità nocive contenenti zolfo dal carbone. Consideriamo i principali metodi e processi di lavorazione del carbone, nonché il risultato e i prodotti da esso ottenuti.

Carbone passato

L'umanità conosce il carbone come combustibile sin dall'antica Grecia. Ma come industria indipendente, l'industria del carbone si è distinta solo nel 18° secolo. All'inizio del 19° secolo, il carbone iniziò ad essere utilizzato molto attivamente: carburante per i trasporti, la produzione di elettricità, la metallurgia, l'industria chimica, l'industria automobilistica e navale, ecc. Erano necessarie materie prime migliori.

I metodi per la lavorazione del carbone sono stati sviluppati nel 20° secolo in modo che la qualità delle materie prime estratte fosse più elevata. Erano con degli svantaggi, come la bassa resa dei prodotti, i telai rigidiattuazione del processo. Ma con l'introduzione di vari catalizzatori nel processo, la resa del prodotto è diventata più elevata, e quindi più economica, e il passaggio del processo non ha più richiesto il rispetto rigoroso di tutte le condizioni.

Oggi, l'estrazione e la lavorazione del carbone sono un passo nel futuro. Viene eseguito in cinque modi. La scelta del metodo dipende dal prodotto finale desiderato.

Pirolisi

Questo metodo di lavorazione del carbone è stato utilizzato per molto tempo. Alla fine degli anni '90. Nel 19° secolo sapevano come riscaldare il carbone senza accesso all'aria per causare la distruzione delle molecole polimeriche, seguita dalla loro trasformazione. I prodotti di lavorazione termochimica sono disponibili allo stato solido, liquido e gassoso.

La moderna cokefazione (un altro nome per la pirolisi) viene effettuata a temperature comprese tra 900 e 1100 °C. Il prodotto del processo è il coke, che viene utilizzato nell'industria metallurgica, ferrosa e non ferrosa, nonché un sottoprodotto sotto forma di una miscela di gas e vapori.

Circa 250 sostanze chimiche vengono successivamente recuperate dalla miscela di cokefazione ad alta temperatura, inclusi benzene, naftalene, fenoli, ammoniaca e composti eterociclici. L'introduzione di un catalizzatore nel processo ha contribuito alla formazione di coke con una struttura interna a grana fine, un tipo di coke commerciale più prezioso.

Semi-coking

Per ottenere combustibile (liquido o gassoso) dal carbone mediante lavorazione, viene utilizzata la cokefazione a bassa temperatura a 500 °C. Anche il processo non è innovativo, è noto da molto tempo. In precedenza, l'obiettivo era ottenere combustibile solido dalla lignite, più prezioso dal punto di vista energetico. Oggi il processo di lavorazione del carbone mediante semicoke con l'utilizzo di un catalizzatore ossidante ha aumentato la compatibilità ambientale del prodotto finale, ha ridotto la concentrazione di agenti cancerogeni e sostanze nocive. La resina risultante viene utilizzata per produrre solventi e combustibili.

Idrogenazione distruttiva

Questo metodo di lavorazione del carbone ha lo scopo di convertire il combustibile solido in "olio sintetico" a una temperatura di 400-500 °C e sotto l'influenza dell'idrogeno. L'idea di tale elaborazione è apparsa negli anni '20 del secolo scorso. Negli anni '30 e '40 furono costruite le prime imprese industriali in Germania e Gran Bretagna, ma in URSS il processo fu utilizzato su scala industriale solo negli anni '50.

Una miscela di alluminio, molibdeno e cob alto viene utilizzata come catalizzatore nella raffinazione del petrolio. Inizialmente, veniva utilizzato anche per il carbone, ma, come si è scoperto, il processo può essere reso molto più economico, senza perdita di efficienza, utilizzando un minerale di ferro diffuso - magnetite, pirite o pirrotite - come catalizzatore. Un risultato del genere era facile da calcolare, se si sa che la catalisi avviene indirettamente. Il carbone passa nella fase liquida non sotto l'azione delle molecole di idrogeno, ma attraverso il trasferimento di atomi di idrogeno dalle molecole di solvente organico alle molecole del componente carbone. Il catalizzatore è necessario solo per ripristinare le proprietà del solvente perse durante l'eliminazione degli atomi di idrogeno.

Gassificazione

Sotto l'influenza delle alte temperature, ma in un ambiente aereo in cui sono presenti ossigeno, idrogeno, anidride carbonica e vapore, il carbone solido passa allo stato gassoso. Questo è il punto centrale del processo. Ci sono circa 20 tecnologie. Non ci soffermeremo su ciascuno di essi in dettaglio, ma consideriamo come l'introduzione di un catalizzatore può aiutare.

Oltre ad aumentare l'efficienza, con un catalizzatore diventa possibile abbassare la temperatura mantenendo la velocità allo stesso livello, è anche possibile regolare il prodotto finale della gassificazione. I più comuni sono i metalli alcalini e alcalino terrosi, oltre a ferro, nichel e cob alto.

Trattamento chimico al plasma

Uno dei più promettenti, poiché oltre ai combustibili liquidi, composti preziosi come ferrosilicio, silicio tecnico e altre sostanze contenenti silicio vengono estratti dal carbone duro e marrone durante la lavorazione, che, con altri metodi, erano semplicemente gettato via con la cenere.

E cosa domani

Data la rapidità con cui si stanno esaurendo i giacimenti di petrolio e gas sulla terra, il problema del carburante diventerà presto piuttosto acuto. E una delle soluzioni più semplici sarebbe l'estrazione del carbone. Gli scienziati stanno conducendo il loro lavoro di ricerca alla ricerca di nuovi processi di riciclaggio: più efficienti, poco costosi, ma allo stesso tempo rispettosi dell'ambiente.

Sono in corso anche i lavori per ottenere "olio sintetico". A Krasnoyarsk, ad esempio, è stato testato per ottenerlo da una miscela di carbone e acqua in proporzioni uguali. La sintesi è stata effettuata sottoad alta pressione, il trattamento è stato effettuato di tipo meccanico, elettromagnetico e di cavitazione. Il consumo di energia è basso: solo 5 kW per tonnellata di petrolio. In termini di composizione chimica, la frazione risultante è quasi naturale.

Quindi non affrettarti a sm altire il tuo cavallo di ferro, ci sarà qualcosa da sfamare. E un' altra buona notizia: il carbone è stato rifornito, il che significa che servirà l'umanità per molto tempo.