LCH 1 Zajęcia nr 17 Sucha destylacja węgla kamiennego. 1. Węgiel

LCH 1 Zajęcia nr 17
Sucha destylacja węgla kamiennego.
1. Węgiel kopalny – jest to mieszanina substancji organicznych oraz mineralnych powstała
w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych, wraz ze starzeniem się złoża
następuje stopniowy wzrost zawartości węgla. W zależności od stopnia uwęglenia
wyróżniamy:
a. Torf – skała osadowa o niskim stopniu uwęglenia materia organiczna stanowi do 50%
suchej masy, świeży torf może zawierad nawet 90% wody, powstaje na terenach
podmokłych;
b. Węgiel brunatny – skała zawierająca do 79% wagowych węgla pierwiastkowego,
zawiera znaczne ilości substancji mineralnych;
c. Węgiel kamienny – kopalne paliwo stałe zawierające co najmniej 80% węgla
pierwiastkowego. Najstarszy węgiel - antracyt zawiera ponad 94% masowych węgla,
w związku, że zawiera najmniej zanieczyszczeo jest najlepszym surowcem do
produkcji koksu.
2. Proces koksowania (sucha destylacja węgla kamiennego) – najważniejsza przeróbka węgla
kamiennego. Polega na tzw. pirogenizacji węgla tzn. ogrzewaniu węgla w temp. Ok. 1000ºC
bez dostępu powietrza. Odbywa się to w tzw. bateriach koksowniczych.
3. Produkty suchej destylacji
a. Gaz koksowniczy – składa się głównie z wodoru, metanu i tlenku węgla. Posiada dużą
wartośd opałową, a ponadto może stanowid cenny surowiec do syntez organicznych.
Częśd gazu koksowniczego zużywa koksownia do ogrzewania baterii koksowniczych, a
częśd jest surowcem dla przemysłu chemicznego – tzw. gaz syntezowy (CO + H2):
Pierwsza reakcja jest endotermiczna. Dodatek tlenu pozwala utrzymad temperaturę
procesu na odpowiednim poziomie.
b. Smoła węglowa – mieszanina złożona z kilku tysięcy związków głównie
aromatycznych, z których zidentyfikowano kilkaset, a wydziela się około dwudziestu.
Smołę węglową poddaje się destylacji frakcyjnej w wyniku czego otrzymuje się
następujące związki:
Obojętne – węglowodory aromatyczne: benzen, toluen, ksyleny i dalsze
homologi oraz węglowodory o większej liczbie pierścieni w cząsteczce;
Kwaśne – fenole, krezole i dalsze homologi;
Zasadowe – głównymi składnikami są azotowe związki heterocykliczne –
pirydyna i jej homologi;
c. Woda pogazowa – zawiera głównie amoniak, który wykorzystuje się do produkcji
nawozów azotowych;
d. Koks – prawie czysty chemicznie węgiel (ok. 98%), z niewielką ilością związków
nieorganicznych w postaci popiołu. Głównym odbiorcą koksu jest hutnictwo żelaza
gdzie stanowi on składnik wsadu wielkopiecowego. Od jakości koksu zależy jakośd
otrzymanej w tym procesie stali.
4. Zgazowanie węgla –jest to proces prowadzący do otrzymania gazu syntezowego. W tym celu
rozdrobniony węgiel poddaje się reakcji z przegrzaną parą wodną z dodatkiem tlenu:
Pierwsza reakcja jest endotermiczna, natomiast druga egzotermiczna. Dobierając
odpowiednią proporcję pary wodnej i tlenu można proces kontrolowad tak temperatura
w reaktorze pozostawała na stałym poziomie.