Ogles - apstrāde vakar, šodien un rīt

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Reiz Mendeļejevs teica, ka slīcināt eļļā ir kā banknošu iemest krāsnī. To pašu var teikt par oglēm. Pārstrāde samazina slogu uz vidi un praktiski novērš sēru saturošus kaitīgos piemaisījumus no oglēm. Apskatīsim galvenās ogļu pārstrādes metodes un procesus, kā arī rezultātu un no tā iegūtos produktus.

Ogļu pagātne

Cilvēcei ogles kā kurināmo ir pazīstamas kopš senās Grieķijas. Bet kā neatkarīga nozare ogļu rūpniecība izcēlās tikai 18. gadsimtā. 19. gadsimta sākumā ogles sāka izmantot ļoti aktīvi - degvielu transportam, elektroenerģijas ražošanai, metalurģijai, ķīmiskajai rūpniecībai, automobiļu un kuģu būvei utt. Bija vajadzīgas labākas izejvielas.

Ogļu pārstrādes metodes tika izstrādātas 20. gadsimtā, lai iegūto izejvielu kvalitāte būtu augstāka. Tie bija ar trūkumiem, piemēram, zemu produktu ražu, stingriem rāmjiemprocesa īstenošana. Bet, ieviešot procesā dažādus katalizatorus, produkta iznākums kļuva augstāks un līdz ar to lētāks, un procesa norisei vairs nebija nepieciešama stingra atbilstība visiem nosacījumiem.

Šodien ogļu ieguve un pārstrāde ir solis nākotnē. To veic piecos veidos. Metodes izvēle ir atkarīga no vēlamā galaprodukta.

Pirolīze

Šī ogļu pārstrādes metode ir izmantota jau ilgu laiku. Vēl 90. gadu beigās. 19. gadsimtā viņi zināja, kā sildīt ogles bez gaisa piekļuves, lai izraisītu polimēru molekulu iznīcināšanu, kam sekoja to transformācija. Termoķīmiskās apstrādes produkti ir cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī.

Mūsdienu koksēšana (cits pirolīzes nosaukums) tiek veikta temperatūrā no 900 līdz 1100 °C. Procesa produkts ir kokss, ko izmanto metalurģijas rūpniecībā, gan melnais, gan krāsainais metāls, kā arī blakusprodukts gāzu un tvaiku maisījuma veidā.

Vēlāk no augstas temperatūras koksēšanas maisījuma tiek reģenerētas aptuveni 250 ķīmiskas vielas, tostarp benzols, naftalīns, fenoli, amonjaks un heterocikliskie savienojumi. Katalizatora ieviešana procesā veicināja koksa veidošanos ar smalkgraudainu iekšējo struktūru - vērtīgāku komerciālā koksa veidu.

Puskoksēšana

Lai no oglēm iegūtu degvielu (šķidru vai gāzveida) pārstrādes ceļā, tiek izmantota zemas temperatūras koksēšana 500 °C temperatūrā. Process arī nav inovatīvs, zināms jau sen. Iepriekš mērķis bija iegūt cieto kurināmo no brūnoglēm, enerģētiski vērtīgāku. Mūsdienās ogļu pārstrādes process puskoksējot, izmantojot oksidācijas katalizatoru, ir paaugstinājis galaprodukta videi draudzīgumu, samazinājis kancerogēnu un kaitīgo vielu koncentrāciju. Iegūtos sveķus izmanto šķīdinātāju un degvielas ražošanai.

Destruktīvā hidrogenēšana

Šī ogļu pārstrādes metode ir vērsta uz cietā kurināmā pārvēršanu "sintētiskā eļļā" 400-500 °C temperatūrā un ūdeņraža ietekmē. Ideja par šādu apstrādi radās pagājušā gadsimta 20. gados. 30. un 40. gados Vācijā un Lielbritānijā tika uzcelti pirmie rūpniecības uzņēmumi, bet PSRS rūpnieciskā mērogā process tika izmantots tikai 50. gados.

Alumīnija, molibdēna un kob alta maisījumu izmanto kā katalizatorus naftas pārstrādē. Sākotnēji to izmantoja arī akmeņoglēm, taču, kā izrādījās, procesu var padarīt krietni lētāku, nezaudējot efektivitāti, par katalizatoru izmantojot plaši izplatītu dzelzsrūdu – magnetītu, pirītu vai pirotītu. Šādu rezultātu bija viegli aprēķināt, ja zināt, ka katalīze notiek netieši. Akmeņogles šķidrā fāzē nonāk nevis ūdeņraža molekulu ietekmē, bet gan ūdeņraža atomu pārnešanas ceļā no organiskā šķīdinātāja molekulām uz ogļu komponenta molekulām. Katalizators ir nepieciešams tikai, lai atjaunotu ūdeņraža atomu likvidēšanas laikā zaudētās šķīdinātāja īpašības.

Gazifikācija

Augstas temperatūras ietekmē, bet gaisa vidē, kur atrodas skābeklis, ūdeņradis, oglekļa dioksīds un tvaiks, cietās ogles pāriet gāzveida stāvoklī. Šī ir visa procesa būtība. Ir aptuveni 20 tehnoloģijas. Mēs neapskatīsim katru no tiem sīkāk, bet apsveriet, kā katalizatora ieviešana var palīdzēt.

Papildus efektivitātes paaugstināšanai ar katalizatoru kļūst iespējams pazemināt temperatūru, saglabājot ātrumu tajā pašā līmenī, kā arī iespējams regulēt gazifikācijas galaproduktu. Visizplatītākie ir sārmu un sārmzemju metāli, kā arī dzelzs, niķelis un kob alts.

Plazmas ķīmiskā apstrāde

Viens no perspektīvākajiem, jo bez šķidrajām degvielām pārstrādes laikā no akmeņoglēm un brūnoglēm tiek iegūti tādi vērtīgi savienojumi kā ferosilīcijs, tehniskais silīcijs un citas silīciju saturošas vielas, kuras ar citām metodēm tika vienkārši izmesti ar pelniem.

Un ko rīt

Ņemot vērā to, cik ātri uz Zemes izsīkst naftas un gāzes atradnes, degvielas problēma drīz kļūs diezgan aktuāla. Un viens no vienkāršākajiem risinājumiem būtu ogļu ieguve. Zinātnieki veic savu pētniecisko darbu, meklējot jaunus pārstrādes procesus – efektīvākus, lētākus, bet tajā pašā laikā videi draudzīgākus.

Notiek darbs arī pie "sintētiskās eļļas" iegūšanas. Piemēram, Krasnojarskā tika pārbaudīts, lai to iegūtu no ogļu un ūdens maisījuma vienādās proporcijās. Sintēze tika veikta saskaņā araugsts spiediens, apstrāde tika veikta mehāniski, elektromagnētiski un kavitācijas. Enerģijas patēriņš ir zems - tikai 5 kW uz tonnu eļļas. Pēc ķīmiskā sastāva iegūtā frakcija ir tuvu dabiskajai.

Tāpēc nesteidzies atbrīvoties no sava dzelzs zirga, būs ar ko pabarot. Un vēl viena laba ziņa - ogles tiek papildinātas, kas nozīmē, ka tās ilgi kalpos cilvēcei.