Уголь и его структура

Уголь и его структура

Уголь — его использование и структура

Уголь это ископаемое топливо, образованное из растительности, которая консолидировалась между другими пластами горных пород и изменялась вследствие давления и термического воздействия миллионы лет. Вследствие этих процессов образуются угольные пласты, которые сегодня являются ресурсами угольной промышленности.

Уголь является «солнечным ресурсом». Его формирование стало возможно благодаря потреблению растениями солнечной энергии. Синтезируя энергию солнца, растения умирали и постепенно слаивались в единую массу. Дальнейшее давление горных пород на эти массы позволило создать уголь.

Уголь — это горючая порода органического происхождения, состоящая в основном из углерода и различных количеств других элементов, в основном водорода, серы, кислорода и азота. Это осадочная порода, образованная из накопленного растительного вещества, которое за миллионы лет изменилось в результате распада и под воздействием различной степени температуры и давления.

Переслаиваясь с другими осадочными породами, он образует пласты толщиной от менее миллиметра до многих метров. Значительное разнообразие типов, сортов и сортов угля зависит от различий в способах образования.

Черный уголь получил название из-за его цвета. Он варьируется от яркого блестящего блеска до очень тусклого и относительно твердого до мягкого. Термин «черный уголь» используется для обозначения антрацита, а также битуминозных и полубитуминозных углей. Черный уголь более энергоемкий и имеет более низкое содержание влаги, чем бурый уголь. Бурый уголь, также называемый лигнитом, представляет собой низкосортный уголь с высоким содержанием влаги, который используется в основном для выработки электроэнергии.

На протяжении всей истории уголь был полезным ресурсом для производства тепла и электроэнергии, а также для таких промышленных процессов, как рафинирование металлов. Уголь является крупнейшим энергетическим ресурсом. Черный уголь также используется для производства кокса (металлургического или коксующегося угля), который в основном используется в доменных печах, производящих чугун и сталь. Черный уголь используется в других металлургических целях, производстве цемента, глиноземных заводах, производстве бумаги и в ряде других промышленных применений.

Преобразование угля

В целом уголь можно рассматривать как углеводород с дефицитом водорода с отношением водорода к углероду около 0,8 по сравнению с отношением жидких углеводородов около 2 (для пропана, этана, бутана и других форм природного газа) и газообразным. соотношение углеводородов около 4 (для бензина). По этой причине любой процесс, используемый для преобразования угля в альтернативное топливо, должен содержать водород (непосредственно или в виде воды).

Газификация относится к превращению угля в смесь газов, включая монооксид углерода, водород, метан и другие углеводороды, в зависимости от условий. Газификация может осуществляться как на месте, так и на перерабатывающих предприятиях. Газификация на месте осуществляется путем контролируемого неполного сжигания угольного пласта под землей с добавлением воздуха и пара. Газы отводятся и могут сжигаться для получения тепла или выработки электроэнергии, или они могут использоваться в качестве синтез-газа при косвенном сжижении или производстве химикатов.

Сжижение угля, то есть любой процесс превращения угля в жидкие продукты, напоминающие сырую нефть, может быть прямым или косвенным (то есть с использованием газообразных продуктов, полученных в результате разрушения химической структуры угля). Для сжижения используются четыре основных метода:

  1. пиролиз и гидрокарбонизация (уголь нагревают в отсутствие воздуха или в потоке водорода),
  2. экстракция растворителем (угольные углеводороды селективно растворяются, а водород добавляется для получения желаемого жидкости),
  3. каталитическое сжижение (гидрирование происходит в присутствии катализатора, например, хлорида цинка)
  4. непрямое сжижение (окись углерода и водород объединяются в присутствии катализатора).

Состав угля

Растительный материал, из которого получают уголь, состоит из сложной смеси органических соединений, включая целлюлозу, лигнин, жиры, воски и дубильные вещества. По мере образования торфа и углефикации эти соединения, которые имеют более или менее открытую структуру, разрушаются, и образуются новые соединения — в первую очередь ароматические (бензолоподобные) и гидроароматические.

уголь ископаемый

В витрините эти соединения связаны поперечными связями кислорода, серы и таких молекул, как метилен. Во время углефикации образуются летучие фазы, богатые водородом и кислородом (например, вода, диоксид углерода и метан), и они выходят из массы; следовательно, уголь становится все более богатым углеродом. Классификация угля по рангу основана на этих изменениях, т. Е. По мере углефикации количество летучих веществ постепенно уменьшается, а количество связанного углерода увеличивается.

По мере удаления летучих веществ в оставшемся угле возникает больше углерод-углеродных связей, пока, достигнув уровня антрацита, он не приобретет многие характеристики конечного продукта метаморфизма углеродистого материала, а именно графита. Угли проходят через несколько структурных состояний по мере увеличения связей между ароматическими ядрами.

Понятие угля тесно связано с шахтной геологией. Благодаря ей становится понятны процессы изучения угольной сферы.



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *