Interested Article - Углехимия

Понятие углехи́мии охватывает несколько взаимосвязанных значений:

раздел химии , изучающий происхождение, состав, свойства твёрдых горючих ископаемых : сланцев , торфа , углей , а также химизм превращений при их переработке в полезные продукты и сырьевые материалы;
раздел химической технологии , описывающий технологические процессы, применяемые в промышленности при переработке твёрдых горючих ископаемых — коксование , газификация , гидрогенизация ( « ожижение » ) и др.;
подотрасль химической промышленности , охватывающая производство органических и неорганических продуктов с использованием в качестве сырья твёрдых горючих ископаемых.

Направления углехимии

Коксохимия занимается переработкой каменных углей и сланцев методами коксования и полукоксования с целью получения кокса и других продуктов. Собственно химические продукты извлекают из летучих продуктов коксования: коксового газа , и каменноугольной смолы , для чего их охлаждают до 25-35 °C, при этом большая часть смол и водорастворимых соединений выделяется из газа и накапливаются в органической и водной фазах. Путём последовательной промывки коксового газа из него выделяются: NH ₃ , H ₂ S, сырой бензол и пиридиновые основания. Каменноугольную смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией , фильтрованием , прессованием и химической очисткой выделяют: нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла. Из надсмольной воды ректификацией выделяют: NH ₃ (в виде концентрированной аммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания.

С помощью газификации органическая часть твёрдых горючих ископаемых превращается в горючие т. н. генераторные газы. В ходе процесса часть топлива сгорает, а за счёт выделившегося при этом тепла протекают требуемые для газификации эндотермические процессы. В отличие от коксования в процессе газификации в газ преобразуется до 80 % горючих компонентов. Сам процесс менее требователен к составу и качеству исходного топлива (содаржанию в нём балласта). Полученные в ходе газификации генераторные газы ( синтез-газ , водяной газ , смешанный газ ) используются в качестве топлива, а после очистки от H ₂ S, CS ₂ , CO ₂ ) — как источник водорода в производстве аммиака , смесь реагентов в производстве метанола и жидких углеводородов ( синтез Фишера-Тропша ) и др. Проводились опыты по подземной газификации углей, добыча которых по различным причинам экономически не выгодна.

Прямая гидрогенизация угля является перспективным методом получения углеводородов . В настоящее время известно несколько освоенных промышленностью способов:

процесс Бергиуса — некаталитическая прямая гидрогенизация;
— гидрогенизация угля в смеси с 1 % масс. молибденового катализатора, в состав реакционной смеси входят: смесь жидких углеводородов — т. н. «нафта», ограниченные количества углеводородных газов C ₃ -C ₄ , лёгкого жидкого топлива C ₅ -C ₁₀ , NH ₃ , значительные количества CO ₂ .

В настоящее время себестоимость полученных таким способом углеводородов превышает аналогичные показатели при их производстве из нефти. Однако с истощением запасов нефти и ростом её стоимости, а также с учётом значительности запасов каменного угля гидрогенизация кажется весьма перспективной.

Важнейшие продукты углехимии

кокс , полукокс , коксовый газ ;
;
бензолы , нафталин , антрацен , фенантрен ;
крезолы ;
фенол ;
пиридины ;
антраценовое масло ;
;
;
соли аммония
генераторный газ ;
жидкие углеводороды

Перспективы развития

Развитие углехимии в России началось одновременно с развитием металлургии в 80-х XIX в.
Основными тенденциями развития являются: повышение единичной мощности установок до оптимальных (с позиций себестоимости продукции), снижение энергоёмкости и замыкание потоков энергии путём рекуперации, увеличение глубины и селективности извлечения целевых компонентов, вовлечение в переработку менее пригодных углей, торфа, сланцев.
По объёму производства продукции углехимии совокупно Россия и Украина занимают 1-е место в мире.

Фраза Д.И. Менделеева: «Сжигать нефть и уголь – то же, что топить печь ассигнациями». Задачи: - Теоретическое моделирование и экспериментальное исследование строения и структуры угля и установление их взаимосвязи с его реакционной способностью. - Исследование молекулярного строения и надмолекулярной структуры угля; установление взаимосвязи состава и структуры угля с его реакционной способностью. - Разработка научных основ технологий получения из угля, продуктов его переработки и другого углеродсодержащего сырья новых углеродных материалов и адсорбентов. - Химическая модификация углеродных адсорбентов с целью придания им заданных свойств.