Сторінка
1

Вугілля та продукти його переробки

Якщо нафта і природний газ є основним джерелом насиче­них і ненасичених вуглеводнів, то відносно ароматичних вугле­воднів, безсумнівно, перевага належить вугіллю. Це тверде паливо посідає чільне місце в розвитку промисловості органічного синтезу як постачальник хімічної сировини. Його природні за­паси набагато перевершують запаси нафти і природного газу. В Україні вугледобування зосереджено в трьох басейнах: Донецькому та Львівсько-Волинському кам'яновугільних басейнах, Дніпровському буровугільному басейні.

Вугілля — це тверда горюча копалина органічного по­ходження, що утворилася з вимерлих рослин і планктону в результаті діяльності мікроорганізмів.

Масова частка вільного вуглецю у гірській породі доволі незначна (10 % у кам'яному вугіллі, кілька відсотків у бурому вугіллі). Викопне вугілля складається переважно із складних циклічних органічних сполук, що містять елементи: вуглець [Карбон], водень [Гідроген], кисень [Оксиген], азот [Нітроген], сірку [Сульфур], домішки неорганічних речовин (золу) та вологу. Масова частка золи та вологи може досягати 50 % і більше.

Основним способом переробки кам'яного вугілля є коксу­вання. Цей процес здійснюється на коксохімічних заводах, де вугільна шихта переробляється в спеціальних камерах при температурі до 1000—1200 °С. Камери відокремлені одна від одної опалювальними простінками, в каналах яких спалюють газоподібне паливо (коксовий або доменний газ) для підтри­мання високої температури. Кілька десятків таких камер утво­рюють батарею коксових печей. При нагріванні органічні речовини, що входять до складу кам'яного вугілля, зазнають складних хімічних перетворень, утворюючи леткі продукти, що збираються у газозбірнику. В камерах залишається кокс — твердий пористий матеріал, що складається з вуглецю та золи. Після завершення коксування кокс подають до башти гасіння, де його зрошують водою. Кокс використовують у металургійній промисловості як відновник для добування заліза з руд.

При охолодженні летких продуктів конденсуються кам'яно­вугільна смола, аміачна вода і залишаються газоподібні речовини — коксовий газ.

З кам'яновугільної смоли, вихід якої невисокий (до 4 %), фракціонуванням добувають велику кількість цінних орга­нічних речовин: бензол [бензен] і його гомологи, фенол, нафта­лін [нафтален], антрацен та інші важливі продукти, які знахо­дять застосування у виробництві вітамінів, духмяних речовин, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, барвників тощо.

Після фракціонування залишається чорна маса — пек, який використовується у шляховому будівництві, для виготовлення електродів, кровельних матеріалів, лаків (пековий лак), неза­мінних при фарбуванні залізних та дерев'яних конструкцій.

В аміачній воді містяться аміак та солі амонію, їх вилуча­ють з розчину і направляють на виробництво азотних добрив.

Коксовий газ після очищення у своєму складі містить 60 % водню, 25 % метане, 5 % оксиду вуглецю (II), 2 % етилену, 4 % азоту, 2 % оксиду вуглецю (IV), 2 % — інших газів. Він використовується як паливо в промисловості, а також як хімічна сировина. З коксового газу, наприклад, виділяють водень для різних синтезів.

Таким чином, з вугілля, завдяки значній різноманітності його складу, можна добувати незрівнянно ширший асортимент продуктів, ніж з нафти і природного газу.

Не можна не відзначити і негативний вплив коксохімічного виробництва на навколишнє середовище. Так, з однієї коксової печі при звичайному завантаженні шихти в атмосферу надхо­дить 3—5 кг вугільного пилу; 2,2 кг оксиду вуглецю (II); 1,6 кг пари кам'яновугільної смоли та масел; 0,57 кг вуглеводнів; під час вивантаження готового коксу — 2,8 кг пилу; 0,6 кг оксидів азоту.

Істотним процесом, що зумовлює міграцію хімічних речовин з коксових батарей у навколишнє середовище, є гасіння коксу. Коли вода стикається з розпеченим коксом, з башт гасіння виді­ляється багато водяної пари, яка містить велику кількість різноманітних домішок. Білі «султани» парогазової суміші, що періодично з'являються над баштами гасіння — характерна ознака «краєвиду» коксохімічного заводу.

Беззаперечно, деякі заходи, спрямовані на зменшення нега­тивного впливу на довкілля, проводяться. Так, за допомогою спеціальних вбирників уловлюється сірководень, що виділяє­ться з коксового газу. З нього добувають сірчану кислоту, яка використовується на коксохімічних заводах для виробництва сульфату амонію.

Проводиться постійна робота по вдосконаленню методів очи­щення стічних вод від небезпечних речовин. Так, біохімічний метод забезпечує глибоке очищення вод від фенолу. Перспек­тивним є використання озону для очищення вод від ціанідів і тіоціанатів (роданідів).

Великого значення для оздоровлення атмосфери набуває впровадження способу сухого гасіння коксу інертними газами, який значно скорочує небезпечні викиди в атмосферу. Ця новітня екологічно нешкідлива технологія все ширше викори­стовується на коксохімічних заводах України.

З екологічного погляду коксохімічне виробництво вимагає не лише технологічного поліпшення певних його ланок, а й до­корінної перебудови у повністю безвідхідне з комплексним використанням ресурсів на основі принципово нових технічних рішень.

Проблеми енергетики і зміна структуринародногосподарського використаннявуглеводневої сировини

Рівень матеріального добробуту суспільства в наш час визначається кількістю енергії, яка виробляється на душу населення. Опалення будинків, можливість використання швидкісного транспорту, випуск промислової продукції значною мірою залежать від доступності енергії. Енергетичні проблеми можуть стати реальним обмеженням для подальшого зростання матеріальної культури.