Процессы термической переработки горючих ископаемых

Для процесса полукоксования характерна конечная температура 500−550 °С. Полукоксование применяют для получения полукокса и жидких продуктов. Под среднетемпературным коксованием понимают процесс термической переработки топлива при 700 °С. Этот процесс не получил широкого распространения. В России его нет.

Наибольшее значение для российской промышленности по своим масштабам, разнообразию и ценности получаемых продуктов имеет коксование (конечная температура 1000−1050 °С), являющееся основным процессом химической переработки твердого топлива. В России коксованием перерабатывается до 60 млн т углей.

Указанные методы различаются не только по температурам, но и в большинстве случаев по виду и составу перерабатываемого сырья и конечной цели процесса. Так, основной целью полукоксования является получение полукокса и первичной (полукоксовой) смолы. Выход и состав полукоксовой смолы определяется типом горючего ископаемого. Полукокс (твердый остаток) используется в качестве бездымного топлива, а также, измельченный до определенного уровня, может служить отощающей добавкой к шихте для коксования.

Среднетемпературное коксование, как самостоятельный процесс, начало применяться в пятидесятые годы XIX в. Основным назначением этого процесса является получение бездымного топлива и углеродистого восстановителя при плавке цветных металлов и ферросплавов.

При термической переработке горючих ископаемых без доступа воздуха температура существенно влияет на выход и химический состав смолы и газа. При повышении температуры характерным для смолы является снижение содержания многоатомных фенолов, нафтеновых и нафтеново–ароматических углеводородов почти до нуля при одновременном увеличении в смоле ароматических углеводородов. Нафталин и одноатомные фенолы начинают появляться в смоле при средних температурах коксования, выход аммиака при этом максимальный.

Необходимо подчеркнуть, что при термическом разложении топлива выход смолы (при одной и той же температуре процесса) зависит прежде всего от содержания в нем водорода. Например, при полукоксовании сапропелитовых углей и сланцев, в органической массе которых содержится больше водорода, чем в гумусовых углях, получаются наиболее высокие выходы смолы.

Химический состав смол полукоксования значительно различается и определяется природой горючего ископаемого. При высокотемпературной переработке их состав нивелируется.

Особое место среди химических процессов переработки твердых топлив занимает процесс деструктивной гидрогенизации как по своему назначению, так и по технологическому оформлению. Основной целью процесса является получение искусственного жидкого топлива. Процесс осуществляется при высоком (более 100 атм) давлении водорода и повышенных (более 300 С) температурах в присутствии катализатора.

В предвоенные годы и до конца второй мировой войны характерным было промышленное использование процессов деструктивной гидрогенизации смол различного происхождения и углей. Это был период наибольшего их развития.

Так, в Германии 30-х гг. XX в. производство жидкого топлива гидрогенизацией угля достигало 400 тыс. т/год и синтезом Фишера−Тропша − 100 тыс. т/год. В 60−80-х гг. работали заводы по производству искусственного жидкого топлива (более 3 млн т в год) (ИЖТ) в ЮАР.

В настоящее время искусственное жидкое топливо в несколько раз дороже получаемого переработкой нефти.

В России и ряде других стран ведут интенсивные разработки дешевых и эффективных катализаторов, позволяющих снизить температуру и давление процесса, для гидрогенизации угля совместно с тяжелыми остатками нефти.

Для получения газов с высокой теплотой сгорания, а также газов для синтеза в настоящее время сохраняют значение способы газификации угля Винклера, Лурги и Копперс−Тотцека.