Гидрогенизация и растворения угля

Реферат на тему:
Гидрогенизация и растворения угля
В отличие от молекулярного кислорода, который взаимодействует с твердыми горючими ископаемыми при низких температурах, молекулярный водород в этих условиях практически не реагирует с ТГК, хотя адсрбуеться ними. Реакции, в которых водород ведет себя как восстановитель, протекают только при высоких температурах, что связано с высокой энергией активации молекул водорода, которые испытывают диссоциации на атомы с поглощением энергии.
Olymp Trade broker

Заметная термическая диссоциация молекулярного водорода наблюдается только при температуре 1725—2225 0С. Водород, образующийся при этом атомарный и имеет более высокую химическую активность.
Нужно различать понятия о гидрирования и гидрогенизации органических веществ. Под термином «гидрирования» понимают присоединения водорода, например, по ненасыщенных связях, а под терминами «гидрирование» или «деструктивная гидрогенизация» сочетание реакций термической деструкции с гидрированием.
Гидрогенизация является универсальным методом переработки твердого топлива в жидкие продукты и газ. При гидрогенизации угля под давлением водорода наиболее эффективно решается основная задача преобразования твердого топлива в жидкие продукты, заключается в уменьшении средней молекулярной массы и увеличении содержания водорода в продуктах переработки угля, а также достигается максимальный выход жидких продуктов по сравнению с другими методами. Технология гидрогенизации по сравнению с другими методами малооперационных и Малоотходная, может быть осуществлена ​​на установках большой мощности, соизмеримой с мощностью нефтеперерабатывающих предприятий. Термический КПВ гидрогенизации угля существенно выше другие методы переработки и достигает 56% по сравнению с 40-45% при газификации угля и синтезе с газа моторного топлива.
Научно-исследовательские работы в области гидрогенизации угля имеют 75-летнюю историю. В ряде стран (Германия, Англия, СССР и др.) Длительное время функционировали промышленные установки по гидрогенизации каменного и бурого угля, угольных смол в моторное топливо.
В последние годы интенсивно проводятся исследования направлены на совершенствование технологий гидрогенизации угля с целью снижения давления водорода и интенсификации процесса. В России построено экспериментальное производство СТ-5 по переработке 5 т угля в сутки. В основу производства положена процесс гидрогенизации угольно-масляной пасты под давлением водорода до 100 МПа. в присутствии железо-молибденового катализатора при температуре около 400 0С.
Органическая масса угля (ОМУ) является термодинамически неустойчивой природным веществом полимерного характера, нерегулярной пространственного строения, структурные единицы которой представлены в основном комплексами самооасоцийованих образований (мультимера). Высокая реакционная способность угля определяется наличием непрочных химических и слабых межмолекулярных связей (типа водородных), а также нестабильных радикалов. Разрушение таких связей для получения низкомолекулярных, растворимых соединений, необходимо осуществлять одновременно с передачей им водорода от доноров-растворителей или из газовой фазы после активации (атомизации) соответствующими катализаторами.
результате специфических особенностей химического строения органической массы угля на молекулярном уровне при ее нагревании и деструкции прежде всего протекают процессы, сопровождающиеся образованием так называемых повторных структур. Эти преобразования носят радикально-цепной характер, протекает с высокими относительными скоростями и заканчиваются при температурах 300-400 0С.
Преобразование в жидкие продукты «повторных структур», имеющие преимущественно ароматические фрагменты, неизбежно связано с необходимостью дальнейшего применения высокого давления водорода и с потерями органического вещества в виде газообразных соединений, образующихся при деструкции конденсированных ароматических фрагментов. Присутствие в реакционной смеси растворителей доноров водорода и катализаторов, способствующих активации молекулярного водорода, препятствует протеканию указанных нежелательных преобразований и приводит к максимальному преобразования угля в жидкие продукты.
На основе большого экспериментального материала сегодня установлено, что уголь с хорошей гидруемистю содержит от 65 до 85 Сdaf, более 5% Нdaf, имеют выход летучих Vdaf более 30%, зольность 10-12% и меньше и показатель отражения витринита 0, 35 — 0,95%.
В 30-40-е годы нашего столетия в некоторых странах, не имевших собственных запасов нефти (в основном в Германии), деструктивная гидрогенизация угля и смолы приобрела промышленного распространения. В Германии было построено 15 гидрогенизационных заводов по переработке 6 млн. Т сырья в год. При переработке угля на этих заводах выход моторного топлива достигал 55%, газообразных углеводородов 30%, воды — до 10%, а непрореагованний остаток составлял около 5% ОМВ. Многоступенчатая схема давала возможность перерабатывать практически любое сырье, однако, большое число уровней сильно усложняло и удорожало процесс.
Проводя направленную гидрогенизации, то есть изменяя параметры процесса — давление, температуру, продолжительность, вид катализатора из одного и того же угля можно получать различные виды топлива (бензин, дизельное и котельное), а также ценное сырье для химической промышленности (фенолы, ароматические углеводороды).
При гидрогенизации бурого угля (в процессе ИГК) выход жидких маслообразными продуктов меняется от 55 до 80%, гидрогенизации каменного угля от 70% для молодого угля до 5% в сухой беззольное остаток для антрацитов. На интенсивность взаимодействия гумусовых углей с водородом существенно влияет