Carbó: processament ahir, avui i demà

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Una vegada Mendeleiev va dir que ofegar-se amb petroli és com llençar bitllets al forn. El mateix es pot dir del carbó. El reciclatge redueix la càrrega sobre el medi ambient i pràcticament elimina les impureses nocives que contenen sofre del carbó. Considerem els principals mètodes i processos de processament del carbó, així com el resultat i els productes obtinguts d'aquest.

Passat del carbó

La humanitat està familiaritzada amb el carbó com a combustible des de l'antiga Grècia. Però com a indústria independent, la indústria del carbó va destacar només al segle XVIII. A principis del segle XIX es va començar a utilitzar molt activament el carbó: combustible per al transport, la producció d'electricitat, la metal·lúrgia, la indústria química, l'automòbil i la construcció naval, etc. Es necessitaven millors matèries primeres.

Els mètodes de processament del carbó es van desenvolupar al segle XX perquè la qualitat de les matèries primeres extretes fos més alta. Estaven amb desavantatges, com ara baix rendiment de productes, marcs rígidsimplementació del procés. Però amb la introducció de diversos catalitzadors en el procés, el rendiment del producte es va fer més gran i, per tant, més barat, i el pas del procés ja no va requerir el compliment estricte de totes les condicions.

Avui, la mineria i el processament del carbó és un pas cap al futur. Es porta a terme de cinc maneres. L'elecció del mètode depèn del producte final desitjat.

Piròlisi

Aquest mètode de processament del carbó s'ha utilitzat durant molt de temps. A finals dels 90. Al segle XIX, van saber com escalfar carbó sense accés a l'aire per provocar la destrucció de les molècules de polímer, seguida de la seva transformació. Els productes de processament termoquímic es presenten en estat sòlid, líquid i gasós.

La coquització moderna (un altre nom de la piròlisi) es realitza a temperatures entre 900 i 1100 °C. El producte del procés és el coc, que s'utilitza a la indústria metal·lúrgica, tant ferrosa com no fèrrica, així com un subproducte en forma de mescla de gasos i vapors.

Més tard es recuperen unes 250 substàncies químiques de la barreja de coquització a alta temperatura, incloent benzè, naftalè, fenols, amoníac i compostos heterocíclics. La introducció d'un catalitzador en el procés va contribuir a la formació de coc amb una estructura interna de gra fi, un tipus de coc comercial més valuós.

Semi-cocatge

Per tal d'obtenir combustible (líquid o gasós) del carbó per processament, s'utilitza coquització a baixa temperatura a 500 °C. El procés tampoc és innovador, és conegut des de fa temps. Anteriorment, l'objectiu era obtenir combustible sòlid a partir de carbó marró, més valuós energèticament. Avui dia, el procés de processament del carbó per semi-coquització amb l'ús d'un catalitzador d'oxidació ha augmentat la compatibilitat amb el medi ambient del producte final, ha reduït la concentració de carcinògens i substàncies nocives. La resina resultant s'utilitza per produir dissolvents i combustibles.

Hidrogenació destructiva

Aquest mètode de processament del carbó té com a objectiu convertir el combustible sòlid en "oli sintètic" a una temperatura de 400-500 °C i sota la influència de l'hidrogen. La idea d'aquest processament va aparèixer als anys 20 del segle passat. A les dècades de 1930 i 1940 es van construir les primeres empreses industrials a Alemanya i Gran Bretanya, però a l'URSS el procés es va utilitzar a escala industrial només als anys 50.

S'utilitza una barreja d'alumini, molibdè i cob alt com a catalitzadors en el refinament del petroli. Inicialment, també s'utilitzava per al carbó, però, segons va resultar, el procés es pot fer molt més barat, sense pèrdua d'eficiència, utilitzant com a catalitzador un mineral de ferro molt estès - magnetita, pirita o pirrotita. Aquest resultat era fàcil de calcular, si sabeu que la catàlisi es produeix indirectament. El carbó passa a la fase líquida no sota l'acció de les molècules d'hidrogen, sinó mitjançant la transferència d'àtoms d'hidrogen de les molècules de dissolvent orgànic a les molècules del component del carbó. El catalitzador només es necessita per restaurar les propietats del dissolvent perdudes durant l'eliminació d'àtoms d'hidrogen.

Gasificació

Sota la influència de les altes temperatures, però en un ambient aeri on hi ha oxigen, hidrogen, diòxid de carboni i vapor, el carbó sòlid passa a un estat gasós. Aquest és tot el punt del procés. Hi ha unes 20 tecnologies. No ens detenem en cadascun d'ells amb detall, però considerem com pot ajudar la introducció d'un catalitzador.

A més d'augmentar l'eficiència, amb un catalitzador es fa possible baixar la temperatura mantenint la velocitat al mateix nivell, també és possible regular el producte final de la gasificació. Els més comuns són els metalls alcalins i alcalinotèrres, així com el ferro, el níquel i el cob alt.

Processament químic de plasma

Un dels més prometedors, ja que a més dels combustibles líquids, durant el processament s'extreuen compostos tan valuosos com el ferrosilici, el silici tècnic i altres substàncies que contenen silici durant el processament, que, amb altres mètodes, eren simplement llençat amb cendra.

I què demà

Tenint en compte la rapidesa amb què s'esgoten els dipòsits de petroli i gas a la terra, el problema del combustible aviat s'agreujarà. I una de les solucions més senzilles seria la mineria del carbó. Els científics estan duent a terme el seu treball de recerca a la recerca de nous processos de reciclatge: més eficients, barats, però alhora respectuosos amb el medi ambient.

També s'està treballant per obtenir "oli sintètic". A Krasnoyarsk, per exemple, es va provar per obtenir-lo a partir d'una barreja de carbó i aigua en proporcions iguals. La síntesi es va dur a terme sota alta pressió, el tractament es va dur a terme mecànic, electromagnètic i cavitació. El consum d'energia és baix: només 5 kW per tona de petroli. Pel que fa a la seva composició química, la fracció resultant és propera a la natural.

Així que no us afanyeu a llençar el vostre cavall de ferro, hi haurà alguna cosa per alimentar. I una bona notícia més: el carbó es reposa, la qual cosa significa que servirà a la humanitat durant molt de temps.