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