Термічна переробка вугілля

РЕФЕРАТ

З екології

на тему: «Торф як альтернатива вугілля»

Виконала студентка I курсу

Гусейнгулієва Джаміля

Спеціальності правознавство

Групи П₂ /2015 р.

Викладач: Українець І. В.

Оцінка __________

Підпис______________

Київ 2015

ПЛАН

1. Що таке торф……………………………………………………………….3

2. Як утворюється торф……………………………………………………3-4

3. Використання торфу………………………………………………………4

4. Класифікація торфу …………………………………………………........4

5. Зберігання торфу……………………………………………………..…4-5

6. Видобуток торфу………………………………………………………..4-5

7. Зберігання торфу………………………………………………………….5

8. Що таке кам’яне вугілля …………………………………………………5

9. Видобуток кам’яного вугілля…………………………………………….6

10. Використання кам’яного вугілля………………………………………6-7

Органічна речовина торф складається з рослинних залишків, що зазнали різну ступінь розкладання. Перегній (гумус) надає торфу темне забарвлення. Відносний вміст в загальній масі торфу продуктів розпаду рослинних тканин, що втратили клітинну структуру, називають ступенів розкладання торфу. Розрізняють торф слабо розкладені (до 20%), середньо розкладені (20-35%) i сильнорозкладені (понад 35%). За умів утворення и властивостями торф поділяють на верховий, перехідний и низовинний.

Торф – природа рослинного походження, утворена протягом тисяч років з недорозкладених рослинних залишків( трав, мохів та деревини), які внаслідок високої вологості та поганого доступу повітря мінералізувалися лише частково. Це не вугілля, але його можна назвати стадією в процесі отримання вугілля.

Походження торфу пов'язано з накопиченням залишків відмерлої рослинності, надземні органи якої гуміфіцируются и мінералізуються в поверхнево аеріруеміх шарі болота, званому торфогенним горизонтом, грунтовими безхребетних тварин, бактеріями и грибами. підземні органи, що знаходяться в анаеробній середовищі, консервуються в ній и утворюють структурні (волокниста) частину торфу.

Торфоутворення – неповне розкладання деревних, трав’яних рослин і мохів під дією бактерій і грибків – відбувається здебільшого в долішньому шарі торфу. До рослин, які відіграють основну роль в утворенні торфу, належать зелені (гіпнові) та білі (сфагнові) мохи, численні види осок, очерет, аїр, рогоза; з трав’янистих – хвощі, пухівки, шейхцерія, щабельник, бобівник. Важливе місце в утворенні торфу посідають деревні породи ( береза, вільха, верба), та напівчагарникові ( верес, лохина, багульник та ін.).

Унаслідок різноманіття рослин - торфоутворювачів і широкого діапазону умов торфонакопичування склад і властивості торфу змінюються у широких межах. Речовина торфу містить частково розкладені рослинні залишки, продукти їхнього розпаду у вигляді темної аморфної гумусової речовини і мінеральну частину. У природному стані торф містить 85-95 % води, а у твердій частині - до 50 % мінеральних сполук. Органічна речовина торфу містить 48-65 % вуглецю, 4,7-7,3 % водню, 24,7-45,2 % кисню, 0,2-1,2 % сірки і 0,5-4,0 % азоту.

Елементний склад відбиває природу вихідного рослинного матеріалу і характеру його зміни при торфоутворенні, а також визначає ботанічний склад торфу, а умови живлення і вид рослин торфоутворювачів визначають вид торфу.

Торф, що утворився з рослин переважно атмосферного (оліготрофного) живлення із вмістом рослинних залишків не менше 95 % називається верховим, а з рослин багатого (евтрофного) переважно ґрунтового живлення із вмістом таких рослинних залишків не менше 95 % - низинним. Торф у якому10-90 % залишків рослин одного типу, а інша частина іншого типу, а також є з залишки сфагнових мохів мезотрофного типу, називається перехідним.

Кожен тип складається з підтипів: лісового, лісоболотного і болотного, а підтипи поділяються на групи: деревну, деревинно-дров'яну, деревинно-мохову і мохову. Виділяють 20 видів низинного, 8 перехідного і 12 верхового торфу.

Рівень біохімічного розпаду рослин - торфоутворювачів характеризується ступенем розкладання, який показує частку безструктурного торфу, що втратила клітинну будову, речовини. Ступінь розкладання змінюється від 1 до 75 %.

На сьогодні торф використовують у сільському господарстві та тваринництві, лікуванні, біохімії та енергетиці. Розвиток сучасних виробничих технологій дозволяє створювати родючі грунти, де вирощують харчові рослини, видобувати добрива, стимулятори росту рослини, ізоляційні та пакувальні матеріали, вуглецевий відновлював металу. Торф використовують як підстилку у тваринництві. Здатність сухого торфу поглинати вологу та запахи дозволяє використовувати його як підстилку для худоби. Один кілограм легкого торфу утримує до 20 літрів води. Отриману після цього суміш можна компостувати без до оброблення. Ще однією перевагою використання торфу для підстилок є його бактерицидні властивості: торф запобігає багатьом хворобам у худоби.

Класифікація торфу:

· Фуксум-торф

· Фрезерній торф

· Мегалланікум-торф

· Торф вербовий

· Торф верховий

· Торф гіпновий

· Торф деревний

· Торф деревно-моховий

· Торф деревно-трав’яний

· Торф мезотрофний

· Торф моховий

· Торф низинний

· Торф перехідний

· Торф похований

· Торф сфагновий

· Торф травяний

· Торф тростинний

· Торф хвощевий

· Торф ялинковий

Основи сучасної технології видобутку Т. були закладені в 30-40-і рр. ХХ ст. Розвиток технології розробки торфовищ Т. ведеться в 4-х напрямах: машинно-формувальному, гідравлічному, екскаваторному й фрезерному.Розробляють торф відкритим способом, бо всі торф'яні родовища розташовані на земній поверхні.Існує дві основні схеми видобутку торфу: порівняно тонкими шарами з поверхні землі та глибокими кар'єрами на всю глибину торф'яного пласту.

За першою з цих схем торф виробляють вирізанням, а за другою — екскаваторним (або кусковим) способом. Відповідно й торф способом видобутку поділяють на витятий і кусковий.

Для транспортування торфу до місця сушки використовують аблегери.

Зберігають торф у штабелях і канавах або на місці видобутку. Фрезерний торф, що перебуває у великих штабелях, може за певних умов самонагріватися й займатися. При самонагріванні під дією актиноміцетів і інших грибів спочатку розкладаються вихідні складові частини торфу: геміцелюлози, пектини, клітковина, лігнін і інші, а потім під дією грибків і бактерій відбувається блокування продуктів первинного розпаду. У сильно нагрітому торфі з грибків присутні пеніцили, які в процесі росту виділяють багато тепла. Підвищення температури викликає хімічні процеси, у результаті яких торф у зоні найвищої температури перетворюється на напівкокс, зі вмістом летких більшим, ніж у штучно одержуваному торф’яному напівкоксі. У порівнянні з вихідним, торф’яний напівкокс характеризується меншою вологістю й підвищеним приблизно на 10% вмістом вуглецю. Вища теплота згоряння горючої частини такого напівкоксу досягає 26,4 МДж/кг. При потраплянні в зону напівкоксу з високою температурою (65 – 80°С) повітря (напр., сильний вітер, через тріщини в штабелях) відбувається самозаймання торфу. Для його запобігання спостерігають за температурою торфу й застосовують перевалку шарів перпендикулярно поздовжньої осі за допомогою машин, що сприяє охолодженню торфу, а також обкладку шарів лежалого торфу (караванів) шаром сирого торфу для ізоляції напівкоксу, що утворився, від атмосферного повітря.

Вугілля –це залишки древніх дерев і рослин, які росли в заболочених джунглях, в теплому, вологому кліматі сотні мільйонів років тому. Ці дерева і рослини з часом потрапили в болотяну воду. У процесі розкладання деревини бактеріями виходили гази, які зникли, і утворилася чорна суміш, основну частину якої склав вуглець. Згодом під тиском бруду і піску рідина з суміші йде, а в’язка маса твердне, перетворюючись на вугілля.

Спосіб видобутку вугілля залежить від глибини його залягання. Розробка ведеться відкритим способом, якщо глибина залягання вугільного пласта не перевищує 100 метрів. Часто буває так, що при все більшому заглибленні вугільного кар'єра далі вигідно вести розробку вугільного родовища підземним способом. Для добування вугілля з великих глибин використовуються шахти.

Застосування кам'яного вугілля дуже різноманітне. Воно застосовується як побутове, енергетичне паливо, як сировина для металургійної та хімічної промисловості, а також для добування з нього рідкісних елементів. Вугільна, коксохімічна промисловість, галузі важкої промисловості здійснюють переробку кам'яного вугілля методом коксування.

Основні напрямки хімічної переробки:

Екстракція

При обробці кам’яного вугілля розчинниками добуваються бітуми, кількість і склад яких залежать від хімічної природи як використаних розчинників, так і обробленого вугілля. Застосування розчинників, що киплять при температурі не вище 100 °С, дозволяє добувати компоненти вугільної речовини без зміни їх складу і твердих залишків, що має велике значення для вивчення хімічної структури вугілля.

Бітуми – це суміші смол, восків і жирів, які за складом поділяються на групи А, В і С. Виділення сумішей залежить від умов екстракції та хімічного складу розчинника.

Окислення

Окислення вугілля – складний фізико-хімічний процес, в результаті якого змінюються склад і властивості вихідної речовини. Волога, пористість, тріщинуватість, мінеральні домішки, зміна кліматичних умов підвищують окислюваність вугілля. Оскільки окислення вугілля – екзотермічний процес, вогнища місцевого перегріву приводять до виникнення пожежі. Окислення при підвищених температурах дозволяє отримати щавлеву, бензолкарбонову кислоту, а також водонерозчинні гумінові кислоти.

Газифікація

До процесів окисної переробки кам'яного вугілля відноситься газифікація, в результаті якої отримують необхідну сировину для виробництва синтетичного рідкого палива і ряду хімічних продуктів. Перспективність цього методу пояснюється і тим, що як вихідний матеріал для виробництва СО–Н₂ можуть використовуватися практично будь-які органічні продукти. В основі цього процесу, що полягає у взаємодії вугілля з киснем, повітрям, збагаченим киснем, діоксидом вуглецю, водяною парою або сумішшю цих речовин, лежить реакція неповного окислення вихідного органічного продукту. Зміна співвідношення цих компонентів, умов процесу та застосування каталізаторів дозволяють отримувати суміші СО і Н₂ різного складу (основні продукти), а також СО₂, СН₄ і С_nН_2n.

Коксування

При коксуванні 1 т вугілля утворюється 120 – 150 кг коксового газу, 10 – 11 кг сирого бензолу, 80 – 90 кг аміачної води та інші продукти, вихід яких залежить від типу вугілля, глибини його помелу, а також від параметрів процесу. Продукти, що виділяються при коксуванні вугілля, широко використовуються у виробництві пластмас, фарб, засобів захисту рослин, пластифікаторів і в'яжучих речовин, інгібіторів корозії металів, стабілізаторів, адсорбентів і вуглецевих матеріалів, в органічному синтезі для отримання гетероциклічних і ароматичних поліциклічних вуглеводнів, фенолів і основ.

Термічна переробка вугілля

Під термічною переробкою кам'яного вугілля (піролізом) розуміють процеси, що відбуваються при нагріванні вугілля за відсутності будь-яких реагентів. Під термічною переробкою розуміють часто і газифікацію вугілля, хоча при цьому використовуються і додаткові реагенти, найчастіше окислювачі, але іноді і водень або метан.

Термічна переробка твердих палив застосовується для отримання облагороджених вуглецевих твердих матеріалів, а також рідких і газоподібних продуктів. Як правило, термічну переробку кам'яного вугілля ведуть при відсутності каталізаторів. Відсутні також складні системи рециркуляції, що визначає достатню простоту апаратурного оформлення.

Гідрогенізація

На початку XX століття, коли відомі на той час нафтоносні родовища не могли задовольнити швидко зростаючі потреби промисловості і транспорту в рідкому паливі, велику увагу приділяли розвитку процесів переробки бурого і кам'яного вугілля, причому спочатку в промислових масштабах був реалізований метод деструктивної гідрогенізації. Саме гідрогенізацій ним процесам приділялося найбільше уваги в різних країнах при розподілі коштів на наукові розробки. І це не випадковість, адже гідрогенізація дозволяє здійснювати пряме перетворення вихідного вугілля в синтетичну нафту з більш високим енергетичним ККД, ніж при його переробці в процесах, де як первинна стадія використовується газифікація.

На відміну від процесів газифікації та термічної переробки деструктивна гідрогенізація є процесом прямого зрідження кам'яного вугілля в синтетичне рідке паливо і сировину для хімічної промисловості. У процесах термічної переробки вугілля також отримують рідкі продукти, але їх утворюється значно менше, ніж в умовах гідрогенізації, і представлені вони важкими для переробки смолами.

Поиск по сайту: