Kohle - Verarbeitung gestern, heute und morgen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Mendelejew sagte einmal, dass das Ertrinken in Öl so sei, als würde man Geldscheine in den Ofen werfen. Dasselbe gilt für Kohle. Recycling entlastet die Umwelt und eliminiert praktisch schwefelh altige Schadstoffe aus der Kohle. Betrachten wir die wichtigsten Methoden und Prozesse der Kohleverarbeitung sowie das Ergebnis und die daraus gewonnenen Produkte.

Kohlepaste

Der Brennstoff Kohle ist der Menschheit seit der griechischen Antike bekannt. Als eigenständiger Wirtschaftszweig trat der Steinkohlenbergbau aber erst im 18. Jahrhundert hervor. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde Kohle sehr aktiv genutzt - als Brennstoff für Transport, Stromerzeugung, Metallurgie, chemische Industrie, Automobil- und Schiffsbau usw. Es wurden bessere Rohstoffe benötigt.

Methoden zur Verarbeitung von Kohle wurden im 20. Jahrhundert entwickelt, um die Qualität der gewonnenen Rohstoffe zu verbessern. Sie hatten Nachteile, wie z. B. geringe Produktausbeute, starre RahmenDurchführung des Prozesses. Aber mit der Einführung verschiedener Katalysatoren in das Verfahren wurde die Produktausbeute höher und damit billiger, und die Durchführung des Verfahrens erforderte nicht mehr die strikte Einh altung aller Bedingungen.

Der Abbau und die Verarbeitung von Kohle ist heute ein Schritt in die Zukunft. Es wird auf fünf Arten durchgeführt. Die Wahl des Verfahrens hängt vom gewünschten Endprodukt ab.

Pyrolyse

Diese Methode der Kohleverarbeitung wird seit langem verwendet. Zurück in den späten 90ern. Im 19. Jahrhundert wussten sie, wie man Kohle ohne Luftzugang erhitzt, um die Zerstörung von Polymermolekülen zu bewirken, gefolgt von ihrer Umwandlung. Thermochemische Verarbeitungsprodukte liegen in festem, flüssigem und gasförmigem Zustand vor.

Moderne Verkokung (eine andere Bezeichnung für Pyrolyse) wird bei Temperaturen zwischen 900 und 1100 °C durchgeführt. Das Produkt des Prozesses ist Koks, der in der metallurgischen Industrie verwendet wird, sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetall, sowie ein Nebenprodukt in Form einer Mischung aus Gasen und Dämpfen.

Etwa 250 Chemikalien werden später aus der Hochtemperatur-Verkokungsmischung zurückgewonnen, darunter Benzol, Naphthalin, Phenole, Ammoniak und heterocyclische Verbindungen. Die Einführung eines Katalysators in den Prozess trug zur Bildung von Koks mit einer feinkörnigen inneren Struktur bei – eine wertvollere Art von kommerziellem Koks.

Halbverkokung

Um aus Kohle durch Verarbeitung Brennstoff (flüssig oder gasförmig) zu gewinnen, wird Niedertemperaturverkokung bei 500 °C eingesetzt. Das Verfahren ist auch nicht innovativ, es ist schon lange bekannt. Bisher war das Ziel, aus Braunkohle einen energetisch wertvolleren Festbrennstoff zu gewinnen. Heute hat der Prozess der Kohleverarbeitung durch Halbverkokung unter Verwendung eines Oxidationskatalysators die Umweltfreundlichkeit des Endprodukts erhöht und die Konzentration von Karzinogenen und Schadstoffen verringert. Das resultierende Harz wird zur Herstellung von Lösungsmitteln und Kraftstoffen verwendet.

Destruktive Hydrierung

Diese Methode der Kohleverarbeitung zielt darauf ab, festen Brennstoff bei einer Temperatur von 400-500 °C und unter Einfluss von Wasserstoff in „synthetisches Öl“umzuwandeln. Die Idee einer solchen Verarbeitung entstand in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts. In den 1930er und 1940er Jahren wurden die ersten Industriebetriebe in Deutschland und Großbritannien gebaut, aber in der UdSSR wurde das Verfahren erst in den 1950er Jahren im industriellen Maßstab eingesetzt.

Eine Mischung aus Aluminium, Molybdän und Kob alt wird als Katalysator in der Ölraffination verwendet. Ursprünglich wurde es auch für Kohle verwendet, aber wie sich herausstellte, kann das Verfahren ohne Effizienzverlust viel billiger gemacht werden, indem ein weit verbreitetes Eisenerz - Magnetit, Pyrit oder Pyrrhotit - als Katalysator verwendet wird. Ein solches Ergebnis war leicht zu berechnen, wenn man weiß, dass die Katalyse indirekt erfolgt. Kohle gelangt nicht unter Einwirkung von Wasserstoffmolekülen, sondern durch Übertragung von Wasserstoffatomen aus den organischen Lösungsmittelmolekülen auf die Moleküle der Kohlekomponente in die flüssige Phase. Der Katalysator wird nur benötigt, um die bei der Absp altung von Wasserstoffatomen verloren gegangenen Lösungsmitteleigenschaften wiederherzustellen.

Vergasung

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen, aber in einer Luftumgebung, in der Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid und Dampf vorhanden sind, geht feste Kohle in einen gasförmigen Zustand über. Dies ist der springende Punkt des Prozesses. Es gibt ungefähr 20 Technologien. Wir werden nicht auf jeden von ihnen im Detail eingehen, aber überlegen Sie, wie die Einführung eines Katalysators helfen kann.

Neben der Steigerung des Wirkungsgrades wird es mit einem Katalysator möglich, die Temperatur bei gleichbleibender Drehzahl zu senken, aber auch das Endprodukt der Vergasung zu regulieren. Am häufigsten sind Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Eisen, Nickel und Kob alt.

Plasmachemische Verarbeitung

Einer der vielversprechendsten, da neben flüssigen Brennstoffen auch so wertvolle Verbindungen wie Ferrosilizium, technisches Silizium und andere siliziumh altige Stoffe bei der Verarbeitung aus Stein- und Braunkohle gewonnen werden, die unter anderen Verfahren einfach waren mit Asche weggeworfen.

Und was morgen

Angesichts dessen, wie schnell die Öl- und Gasvorkommen auf der Erde erschöpft sind, wird das Treibstoffproblem bald ziemlich akut werden. Und eine der einfachsten Lösungen wäre der Kohlebergbau. Wissenschaftler führen ihre Forschungsarbeiten auf der Suche nach neuen Recyclingverfahren durch – effizienter, kostengünstiger, aber gleichzeitig umweltfreundlicher.

Auch an der Gewinnung von "synthetischem Öl" wird gearbeitet. In Krasnojarsk wurde beispielsweise getestet, es aus einer Mischung aus Kohle und Wasser zu gleichen Anteilen zu gewinnen. Die Synthese wurde durchgeführt unterHochdruck, die Behandlung wurde mechanisch, elektromagnetisch und Kavitation durchgeführt. Der Energieverbrauch ist gering – nur 5 kW pro Tonne Öl. Die resultierende Fraktion ist in ihrer chemischen Zusammensetzung naturnah.

Also beeil dich nicht, dein eisernes Pferd zu entsorgen, es wird etwas zu füttern geben. Und noch eine gute Nachricht - Kohle wird wieder aufgefüllt, was bedeutet, dass sie der Menschheit noch lange dienen wird.