Ионообменный материал (сульфоуголь)

Ионообменные материалы (иониты) изменяют в желаемом направлении ионный состав воды, обменивая в эквивалентном соотношении часть ионов, растворённых в ней, на эквивалентное количество ионов ионита. Используемый в этих целях сульфоуголь является полифункциональным сильнокислотным катионитом.

Сульфоугли, как ионообменники, широко используется для извлечения катионов из промышленных вод и растворов, уменьшая щёлочность и солесодержание питательной воды паровых котлов, улучшают качество технологических вод извлечением катионов, оказывающих отрицательное влияние на технологический процесс, из различных растворов в пищевой промышленности и пр.

Сульфоуголь получают обработкой каменного угля олеумом (дымящая серная кислота) при температуре 135 – 145⁰С при двух – трёхкратном избытке олеума.

Основные качественные характеристики сульфоугля: рабочая обменная ёмкость, крупность, насыпная плотность, коэффициент набухания, термостойкость.

При сульфировании водород органической массы угля замещается сульфокислотной группой с образованием воды по реакции:

RH + HSO₃OH → RSO₃H + H₂O. (3.3)

Одновременно происходит окисление угля:

RH + ОHSO₃H → ROH + H₂O + SO₂. (3.4)

Продукт сульфирования – полуфункциональный катионит, содержащий несколько функциональны групп.

В исходном угле наиболее реакционноспособный микрокомпонент - витринит. Инертинит практически не сульфируется.

Хорошо сульфируются угли всех марок. Однако в промышленности используются угли марок К, Ж и ОС. Следует отметить, что содержание в исходном сырье серы не является отрицательным фактором при его выборе.

Требования к структурно – химическим показателям для угля как к сырью при получении сульфоугля: = 8,4 – 9,4; В = 22,4 – 28,8%.

Сводная таблица требованиям по структурно- химическим показателям ТГИ для различных производств приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1 - Структурно – химические показатели ТГИ для различных

технологий

№ п/п	Наименование технологии	Показатели
	В
	Производство каменноугольного кокса: спекающая основа коксовая основа отощающая присадка присадка для снижения давления коксования Адсорбенты Синтетическое жидкое топливо Сульфоуголь	8,4 – 9,3 9,3 – 11,1 9,8 – 11,1 8,2 – 9,0 8,4 – 8,8 9,4 – 9,6 9,7 – 9,8 10,7 – 11,4 12,4 – 14,3 6,5 – 9,0 8,4 – 10,4	24,5 – 33,3 22,5 – 28,0 18,0 – 22,5 18,5 – 24,5 20,7 – 23,8 20,0 – 22,2 25,3 – 25,9 16,7 – 18,0 9,8 – 16.5 ≥ 15 24,5 – 28,8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка эффективного метода оценки параметров структуры органической массы твёрдых горючих ископаемых является приоритетной задачей химии и технологии ТГИ, т.к. позволяет разграничивать их по видам и маркам и прогнозировать эффективность и перспективу метода переработки с получением продукта наиболее полно удовлетворяющего по качеству потребителей. Данная проблема решена российскими учёными Института горючих ископаемых, разработавшими метод оценки ОМ ТГИ по структурно – химическим показателям. Метод позволяет с высокой достоверностью разграничивать ТГИ по видам и маркам и прогнозировать пути эффективного их использования.

В учебном пособии изложены теоретические основы разработки и математический аппарат расчётов параметров структурно – химических показателей, основанных на количественном содержании в органической массе ТГИ углерода, водорода, азота, кислорода и серы. Основными параметрами являются - степень ненасыщенности углеродного скелета ОМ ТГИ и атомное отношение содержания отдельных элементов к углероду.

Установлена линейная зависимость структурно – химических параметров с показателем отражения витринита в воздушной среде R_а и нелинейная с показателем отражения в масляной имерссии R_o_._r. Разработаны математические уравнения для расчёта по данным структурно – химических показателей ТГИ: степень восстановленности В, теплота сгорания, плотность витринита, выход летучих веществ, содержания в каменных углях отощающих компонентов и показатель у для оценки спекаемости каменных углей.

Предложено и разработано с использованием структурно – химических показателей разделения каменных углей на группы применительно к технологии коксования, составляющие спекающую, коксовую и отощающую основу процесса, а также присадку для снижения давления коксования.

Установлены оптимальные параметры ТГИ по показателям и В при их переработке на коксохимических предприятиях, получении жидких топлив, адсорбентов (активных углей) и ионно-обменных материалов (сульфоугли) и в энергетике.

Рекомендуемая литература

Основная

1. Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гладун Т.С. Теоретические основы

химии угля. – М.: Московский государственный горный универси -

тет,2003. – 556с.

2. Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гагарин С.Г. Классификация горю-

чих ископаемых по структурно – химическим показателям и основные

пути использования ископаемых углей.– М.: НТК «Трек», 2007.– 152с.

3. Комплексная переработка углей и повышение эффективности их использования. Каталог – справочник /Под общей ред. В.М.Щадова (сост. Г.С.Головин, И.В.Авгушевич, Т.М.Броновец)/. – М.:НТК «Трек», 2007. – 292с.

4. Новые подходы к стандартизации методов оценки углей в системе

технического регулирования: каталог – справочник (под общей ред.

В.М.Щадова (сост. Г.С.Головин, А.С.Малолетнев) – М.: НТК «Трек»,

2007.– 292с.

Дополнительная

1. Кауфман А.А., Филоненко Ю.Я. Основы современной технологии

коксохимического производства: учебное пособие в 2-х томах.– Ли-

пецк: ЛГТУ– ЛЭГИ, 2011. – Том 1. – 319с. Том 2 – С.322 – 476.

2. Ахметов С.А., Ишмияров М.Х., Кауфман А.А. Технология переработ-

ки нефти, газа и твердых горючих ископаемых: Учебное пособие. –

СПб: Недра, 2009. – 832с.

3. Филоненко Ю.Я., Кауфман А.А., Филоненко В.Ю. Введение в хими-

ческую технологию природных энергоносителей и углеродных мате-

риалов. – Липецк: ЛЭГИ, 2008.– 82с.

4. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. активные угли России. /Под общей ред. А.В.Тарасова. – М.: Металлургия, 2000. – 352с.

5. Глазунова И.В., Сынков А.В., Филоненко В.Ю. и др. Углеминеральные адсорбенты из торфа и природного алюмосиликата: монография /Под общей ред. Ю.Я.Филоненко. – Липецк: ЛЭГИ – 2011. – 96с.

Приложение 2

Краткий словарь