Химическая переработка каменного угля

 

Низкотемпературная перегонка угля (швелевание) (полукоксование)

 

При этом способе уголь нагревают в специальных печах без доступа воздуха до температуры равной 500-600 °С. Цель – получение смолы и бензина. Смолы получают больше, чем при коксовании (до 10% к весу угля); так как отсутствуют вторичные пиролитические процессы, то в смоле содержится больше фенолов, нет бензола, конденсированных ароматических соединений. В ней содержатся алканы и алкены, циклические углеводороды. Отгоняемый бензин близок по составу к нефтяному крекинг-бензину. Кроме бензина, при разгонке смолы получают несколько сортов масел и пек. Выходы газа при этом процессе небольшие и его состав отличается от состава коксового газа (таблица 9)

 

Таблица 9

Состав швельгаза и коксового газа

Составные части	Содержание (в объемных %)
в швельгазе	В коксовом газе
Водород	15-20	50-60
Метан	55-65	25-35
Прочие углеводороды	5-8	2-3
Аммиак	-	1,2-1,5

 

Из 1 тонны угля получают 50-80 м³ швельгаза и до 10-15 грамм бензина. Первичная обработка швельгаза сходна с обработкой коксового газа. Твердый остаток – полукокс. Используется как топливо, содержит 7-11% летучих веществ.

 

Газификация углей

 

Газификацией твердого топлива называют искусственное превращение его органической части в горючие газы при помощи воздуха, водяного пара, других газов при высоких температурах. Газификация – удобный способ превращения в горючие газы низких сортов топлива. Газификация осуществляется в аппаратах, называющимися газогенераторами. (Рисунок процесса газификации угля).

Смесь воздуха и водяного пара поступает через колосниковую решетку и слой шлака в зону горения, где уголь сгорает, выделяя тепло и давая CO₂.

C + O₂ CO₂

Затем газы поступают в зону восстановления, где контактируют с раскаленным углем:

C + H₂O CO + H₂

C + CO₂ 2CO

Горячие газы далее поступают в зону сухой перегонки, где, соприкасаясь с углем, нагревают его, вызывая процессы термического разложения. Здесь газ обогащается высококалорийными веществами – углеводородами и кислородосодержащей органикой.

В самой верхней части газы подсушивают поступающее сверху топливо и выводятся наружу – на синтез (спиртов, горючего, аммиака и так далее). Таким образом, в промышленности получают в больших объемах «водяной газ».

Современные методы основаны на использовании газогенераторов с «кипящим» слоем частиц угля.

При подаче в газогенератор воды получают «Водяной газ», который обладает высокой калорийностью и является ценным сырьем для синтеза органических соединений.

Если в газогенератор подают воздух, получают так называемый «воздушный газ», содержащий примерно 65% азота, мало водорода, он обладает низкой калорийностью.

При подаче смеси воздуха и водяного пара получают так называемый «генераторный газ». Он содержит примерно 50% балласта (N₂, CO₂) обладает низкой теплотворной способностью (900-1500 ккал/м³) и используется на производстве как топливо. Разработан также способ получения высококалорийного газа из низкосортного твердого топлива – газификация угля под давлением. Процесс ведут под давлением 20-25 атмосфер, подается водяной пар с кислородом, образуется «водяной газ» (CO + H₂), компоненты которого при таком давлении и температуре равной 700-800 ° вступают в реакцию между собой и углем:

2CO + 2H₂ CH₄ + CO₂

C + 2H₂ CH₄

Так получают высококалорийный газ из состава CH₄ + CO + H₂