Angis – apdirbimas vakar, šiandien ir rytoj

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Kažkada Mendelejevas pasakė, kad skendimas aliejuje yra tarsi banknotų įmetimas į krosnį. Tą patį galima pasakyti ir apie anglį. Perdirbimas sumažina naštą aplinkai ir praktiškai pašalina iš anglies sieros turinčias kenksmingas priemaišas. Panagrinėkime pagrindinius anglies perdirbimo būdus ir procesus, taip pat rezultatą ir iš jo gaunamus produktus.

Anksčiau anglis

Anglis kaip kuras žmonijai buvo pažįstama nuo senovės Graikijos. Tačiau kaip savarankiška pramonės šaka anglies pramonė išsiskyrė tik XVIII a. XIX amžiaus pradžioje anglys pradėtos naudoti labai aktyviai – kuras transportui, elektros gamybai, metalurgijai, chemijos pramonei, automobilių ir laivų statybai ir kt. Reikėjo geresnės žaliavos.

Anglies perdirbimo metodai buvo sukurti XX amžiuje, todėl išgaunamų žaliavų kokybė buvo aukštesnė. Jie turėjo trūkumų, tokių kaip maža gaminių išeiga, standūs rėmaiproceso įgyvendinimas. Tačiau į procesą įtraukus įvairius katalizatorius, produkto išeiga tapo didesnė, taigi ir pigesnė, o norint pereiti procesą nebereikėjo griežtai laikytis visų sąlygų.

Šiandien anglies kasyba ir perdirbimas yra žingsnis į ateitį. Tai atliekama penkiais būdais. Metodo pasirinkimas priklauso nuo norimo galutinio produkto.

Pirolizė

Šis anglies perdirbimo būdas buvo naudojamas ilgą laiką. Dar 90-ųjų pabaigoje. XIX amžiuje jie žinojo, kaip šildyti anglį be oro, kad būtų sunaikintos polimerų molekulės, o vėliau jos virstų. Termocheminio apdorojimo produktai būna kietos, skystos ir dujinės būsenos.

Šiuolaikinis koksavimas (kitas pirolizės pavadinimas) atliekamas 900–1100 °C temperatūroje. Proceso produktas yra koksas, kuris naudojamas metalurgijos pramonėje, tiek juodųjų, tiek spalvotųjų metalų, taip pat kaip šalutinis produktas dujų ir garų mišinio pavidalu.

Vėliau iš aukštos temperatūros koksavimo mišinio išgaunama apie 250 cheminių medžiagų, įskaitant benzeną, naftaleną, fenolius, amoniaką ir heterociklinius junginius. Katalizatoriaus įvedimas į procesą prisidėjo prie smulkiagrūdės vidinės struktūros kokso – vertingesnės komercinio kokso rūšies – susidarymo.

Pusiau koksinis

Norint gauti kurą (skystą arba dujinį) iš anglies perdirbimo būdu, naudojamas žemos temperatūros koksavimas 500 °C temperatūroje. Procesas taip pat nėra naujoviškas, žinomas jau seniai. Anksčiau buvo siekiama iš rudųjų anglių gauti kietojo kuro, energetiškai vertingesnio. Šiandien anglies perdirbimo puskoksavimo būdu naudojant oksidacijos katalizatorių padidino galutinio produkto ekologiškumą, sumažėjo kancerogenų ir kenksmingų medžiagų koncentracija. Gauta derva naudojama tirpikliams ir kurui gaminti.

Ardomasis hidrinimas

Šiuo anglies perdirbimo metodu siekiama 400–500 °C temperatūros ir vandenilio veikiant kietąjį kurą paversti „sintetine alyva“. Tokio apdorojimo idėja atsirado praėjusio amžiaus 20-aisiais. XX amžiaus trečiajame ir ketvirtajame dešimtmetyje Vokietijoje ir Didžiojoje Britanijoje buvo pastatytos pirmosios pramonės įmonės, tačiau SSRS pramoniniu mastu šis procesas pradėtas naudoti tik šeštajame dešimtmetyje.

Aliuminio, molibdeno ir kob alto mišinys naudojamas kaip naftos perdirbimo katalizatoriai. Iš pradžių jis buvo naudojamas ir anglims, tačiau, kaip paaiškėjo, procesą galima padaryti daug pigiau, neprarandant efektyvumo, kaip katalizatorių naudojant plačiai paplitusią geležies rūdą – magnetitą, piritą ar pirotitą. Tokį rezultatą buvo lengva apskaičiuoti, jei žinote, kad katalizė vyksta netiesiogiai. Akmens anglys patenka į skystąją fazę ne veikiant vandenilio molekulėms, o perkeliant vandenilio atomus iš organinio tirpiklio molekulių į anglies komponento molekules. Katalizatorius reikalingas tik tam, kad būtų atkurtos tirpiklio savybės, prarastos šalinant vandenilio atomus.

Dujinimas

Veikiant aukštai temperatūrai, bet oro aplinkoje, kurioje yra deguonies, vandenilio, anglies dioksido ir garų, kieta anglis pereina į dujinę būseną. Tai yra visa proceso esmė. Yra apie 20 technologijų. Mes nenagrinėsime kiekvieno iš jų išsamiai, bet apsvarstysime, kaip katalizatoriaus įvedimas gali padėti.

Be efektyvumo didinimo, naudojant katalizatorių galima sumažinti temperatūrą išlaikant tame pačiame lygyje greitį, taip pat galima reguliuoti galutinį dujinimo produktą. Labiausiai paplitę yra šarminiai ir šarminių žemių metalai, taip pat geležis, nikelis ir kob altas.

Plazmos cheminis apdorojimas

Vienas perspektyviausių, nes apdorojant iš kietųjų ir rudųjų anglių, be skystojo kuro, išgaunami tokie vertingi junginiai kaip ferosilicis, techninis silicis ir kitos silicio turinčios medžiagos, kurios kitais būdais buvo tiesiog išmestas su pelenais.

O kas rytoj

Atsižvelgiant į tai, kaip greitai naftos ir dujų telkiniai žemėje išsenka, degalų problema netrukus taps gana opi. O vienas paprasčiausių sprendimų būtų anglies kasyba. Mokslininkai atlieka savo tiriamąjį darbą ieškodami naujų perdirbimo procesų – efektyvesnių, nebrangesnių, bet kartu ir ekologiškų.

Taip pat vyksta „sintetinės alyvos“gavimo darbai. Pavyzdžiui, Krasnojarske buvo bandoma jį gauti iš anglies ir vandens mišinio lygiomis dalimis. Sintezė buvo atlikta pagalaukšto slėgio, gydymas buvo atliktas mechaniniu, elektromagnetiniu ir kavitaciniu būdu. Energijos sąnaudos nedidelės – tik 5 kW vienai tonai alyvos. Pagal savo cheminę sudėtį gauta frakcija yra artima natūraliai.

Taigi neskubėkite išmesti savo geležinio arklio, bus kuo pamaitinti. Ir dar viena gera žinia – anglis papildyta, vadinasi, ji ilgai tarnaus žmonijai.