Than - chế biến hôm qua, hôm nay và ngày mai

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Có lần Mendeleev nói rằng chết đuối với dầu cũng giống như ném tiền giấy vào lò. Điều tương tự cũng có thể nói về than. Tái chế làm giảm gánh nặng cho môi trường và thực tế loại bỏ các tạp chất có hại có chứa lưu huỳnh khỏi than đá. Chúng ta hãy xem xét các phương pháp và quy trình chính của quá trình chế biến than, cũng như kết quả và sản phẩm thu được từ nó.

Than quá khứ

Nhân loại đã quen thuộc với than làm nhiên liệu từ thời Hy Lạp cổ đại. Nhưng với tư cách là một ngành độc lập, ngành than chỉ nổi bật vào thế kỷ 18. Vào đầu thế kỷ 19, than bắt đầu được sử dụng rất tích cực - nhiên liệu cho vận tải, sản xuất điện, luyện kim, công nghiệp hóa chất, ô tô và đóng tàu, v.v. Cần có những nguyên liệu thô tốt hơn.

Phương pháp chế biến than đã được phát triển vào thế kỷ 20 để chất lượng của nguyên liệu thô khai thác cao hơn. Chúng có những nhược điểm, chẳng hạn như năng suất sản phẩm thấp, khung cứngthực hiện quy trình. Nhưng với việc đưa các chất xúc tác khác nhau vào quy trình, năng suất của sản phẩm trở nên cao hơn, và do đó rẻ hơn, và việc thông qua quy trình không còn yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt tất cả các điều kiện.

Ngày nay, khai thác và chế biến than là một bước tiến của tương lai. Nó được thực hiện theo năm cách. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào sản phẩm cuối cùng mong muốn.

Nhiệt phân

Phương pháp chế biến than này đã được sử dụng từ rất lâu đời. Quay lại cuối những năm 90. Vào thế kỷ 19, họ đã biết cách đốt nóng than đá mà không cần tiếp cận không khí để gây ra sự phá hủy các phân tử polyme, sau đó là sự biến đổi của chúng. Các sản phẩm chế biến nhiệt hóa ở trạng thái rắn, lỏng và khí.

Luyện cốc hiện đại (tên gọi khác của nhiệt phân) được thực hiện ở nhiệt độ từ 900 đến 1100 ° C. Sản phẩm của quá trình này là than cốc, được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, cả sắt và kim loại màu, cũng như một sản phẩm phụ ở dạng hỗn hợp khí và hơi.

Khoảng 250 hóa chất sau đó được thu hồi từ hỗn hợp luyện cốc ở nhiệt độ cao, bao gồm benzen, naphtalen, phenol, amoniac và các hợp chất dị vòng. Việc đưa chất xúc tác vào quy trình đã góp phần hình thành than cốc có cấu trúc bên trong hạt mịn - một loại than cốc thương mại có giá trị hơn.

Bán luyện cốc

Để thu được nhiên liệu (lỏng hoặc khí) từ than bằng cách chế biến, luyện cốc ở nhiệt độ thấp ở 500 ° C được sử dụng. Quy trình cũng không có gì đổi mới, nó đã được biết đến từ lâu. Trước đây, mục tiêu là lấy nhiên liệu rắn từ than nâu, có giá trị hơn về mặt năng lượng. Ngày nay, quá trình chế biến than bán cốc với việc sử dụng chất xúc tác oxy hóa đã làm tăng tính thân thiện với môi trường của sản phẩm cuối cùng, làm giảm nồng độ chất gây ung thư và các chất có hại. Nhựa thu được được sử dụng để sản xuất dung môi và nhiên liệu.

Hydro hóa hủy diệt

Phương pháp chế biến than này nhằm chuyển nhiên liệu rắn thành "dầu tổng hợp" ở nhiệt độ 400-500 ° C và dưới ảnh hưởng của hydro. Ý tưởng về cách chế biến như vậy xuất hiện vào những năm 20 của thế kỷ trước. Trong những năm 1930 và 1940, các doanh nghiệp công nghiệp đầu tiên được xây dựng ở Đức và Anh, nhưng ở Liên Xô, quy trình này chỉ được sử dụng trên quy mô công nghiệp vào những năm 1950.

Hỗn hợp nhôm, molypden và coban được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình lọc dầu. Ban đầu, nó cũng được sử dụng cho than đá, nhưng hóa ra, quá trình này có thể rẻ hơn nhiều mà không làm giảm hiệu quả, sử dụng quặng sắt phổ biến - magnetit, pyrit hoặc pyrotin - làm chất xúc tác. Kết quả như vậy rất dễ tính, nếu bạn biết rằng xúc tác xảy ra gián tiếp. Than đi vào pha lỏng không phải dưới tác dụng của phân tử hydro mà thông qua sự chuyển nguyên tử hydro từ phân tử dung môi hữu cơ sang phân tử của thành phần than. Chất xúc tác chỉ cần thiết để khôi phục các đặc tính của dung môi bị mất trong quá trình loại bỏ các nguyên tử hydro.

Khí hóa

Dưới tác động của nhiệt độ cao, nhưng trong môi trường không khí có oxy, hydro, carbon dioxide và hơi nước, than rắn chuyển sang trạng thái khí. Đây là toàn bộ điểm của quá trình. Có khoảng 20 công nghệ. Chúng tôi sẽ không đi sâu vào từng chi tiết, nhưng hãy xem xét việc giới thiệu chất xúc tác có thể giúp ích như thế nào.

Ngoài việc tăng hiệu suất, với chất xúc tác, có thể giảm nhiệt độ trong khi duy trì tốc độ ở mức cũ, cũng có thể điều chỉnh sản phẩm cuối cùng của quá trình khí hóa. Phổ biến nhất là kim loại kiềm và kiềm thổ, cũng như sắt, niken và coban.

Xử lý hóa chất plasma

Một trong những hứa hẹn nhất, vì ngoài nhiên liệu lỏng, các hợp chất có giá trị như ferrosilicon, silicon kỹ thuật và các chất có chứa silicon khác được chiết xuất từ than cứng và nâu trong quá trình chế biến, theo các phương pháp khác, đơn giản là vứt đi cùng với tro.

Và những gì ngày mai

Với việc các mỏ dầu và khí đốt trên trái đất đang bị cạn kiệt nhanh chóng như thế nào, vấn đề nhiên liệu sẽ sớm trở nên nghiêm trọng. Và một trong những giải pháp đơn giản nhất là khai thác than. Các nhà khoa học đang tiến hành công việc nghiên cứu của họ để tìm kiếm các quy trình tái chế mới - hiệu quả hơn, rẻ hơn nhưng đồng thời thân thiện với môi trường.

Công việc cũng đang được tiến hành để thu được "dầu tổng hợp". Ví dụ, ở Krasnoyarsk, người ta đã thử nghiệm để thu được nó từ hỗn hợp than và nước với tỷ lệ bằng nhau. Tổng hợp được thực hiện theoáp suất cao, việc xử lý được thực hiện bằng cơ học, điện từ và xâm thực. Tiêu thụ năng lượng thấp - chỉ 5 kW cho mỗi tấn dầu. Về thành phần hóa học của nó, phần tạo thành gần với tự nhiên.

Vì vậy đừng vội vứt bỏ con ngựa sắt của mình, sẽ có cái mà nuôi. Và một tin tốt nữa - than được bổ sung, có nghĩa là nó sẽ phục vụ nhân loại trong một thời gian dài.