1. Як проходить процес піролізу вугілля.
2. Продукти піролізу кам'яного вугілля

під терміном піроліз кам'яного вугілля прийнято розуміти сукупність процесів, що відбуваються при нагріванні вугілля за умови відсутності будь-яких реагентів. Однак в останні роки під пиролизом кам'яного вугілля стали мати на увазі також і процеси, що відбуваються з впливом будь-якого додаткового реагенту (так звані гідропіроліз і окислювальний піроліз).

Часто під терміном піроліз розуміють і процедуру газифікації вугілля, хоча це не зовсім вірно, оскільки при цьому також використовуються додаткові реагенти.

Термічна переробка кам'яного вугілля широко застосовується для отримання різних вуглецевих твердих матеріалів, і рідких і газоподібних продуктів. У зв'язку з цим, в залежності від призначення кінцевих продуктів піролізу, вихідною сировиною для переробки може бути практично будь-яке вугілля. Це дуже зручно, оскільки все видобуте вугілля може йти на переробку, а не на завод з переробки твердих побутових відходів .

Процеси піролізу кам'яного вугілля застосовувалися людством ще з кінця XVIII. У той час вугілля переробляли для отримання таких матеріалів як:

• Кам'яновугільний кокс, який використовується в металургії
• Облагороджені вугілля для бездимного спалювання в печах
• Світильний газ, який використовується для освітлення вулиць

Зрозуміло, що технологія і процес піролізу кам'яного вугілля з тих пір практично не змінилася, а от обладнання, що використовується для даного процесу, навпаки, покращився. Сьогодні, в результаті тривалої еволюції апаратних і технічних рішень, процес піролізу вугілля відрізняється досить високими енергетичними і екологічними показниками.

Однак, в той же самий час слід враховувати і той факт, що продукти піролізу вугілля, особливо рідкі, містять в своєму складі велику кількість органічних сполук, які містять кисень, азот і сірку. З цієї причини рідкі продукти піролізу вугілля не можуть бути використані в якості синтетичного аналога рідкого вуглеводневого палива без додаткового очищення. Тому термічну переробку вугілля досить рідко використовують для отримання рідкого синтетичного палива в якості кінцевого продукту піролізу.

Як проходить процес піролізу вугілля.

Як ми вже згадували раніше, процес піролізу кам'яного вугілля заснований на нагріванні вугілля до певної температури без доступу кисню з метою його термічної деструкції. Під час даного процесу цьому протікають наступні групи хімічних реакцій:

• Деполимеризация органічної маси кам'яного вугілля з утворенням органічних молекул з меншою молекулярною масою
• Вторинні реакції перетворень утворюються в процесі піролізу продуктів, серед яких:
  • конденсації
  • полімеризація
  • ароматизація
  • алкілування

Обидві групи хімічних реакцій протікають як послідовно, так і паралельно. Кінцевим підсумком сукупності цих термохімічних перетворень є утворення рідких газоподібних і твердих продуктів.

Слід згадати, що піроліз кам'яного вугілля здійснюється в різних температурних інтервалах. вибір температури піролізу залежить типу продуктів, які необхідно отримати в кінцевому підсумку. Низькотемпературний піроліз (або напівкоксування) зазвичай проводиться при 500 - 600 градусів за шкалою Цельсія, а високотемпературний піроліз (або як його ще називають, коксування) - проводиться при 900 - 1100 градусів за шкалою Цельсія.

Продукти піролізу кам'яного вугілля

Отже, на самому початку своєї статті ми згадували про те, що шляхом піролізу з кам'яного вугілля можна отримати продукти наступних типів:

• тверді
• рідкі
• газоподібні

Тепер розглянемо кожну різновид продуктів піролізу докладніше.

При піролізі кам'яного вугілля отримують твердий кокс, який сьогодні використовується в основному в таких галузях як чорна і кольорова металургія. Кокс є більш досконалим твердим паливом, ніж кам'яне вугілля, тому саме його використовують для виплавки металів.

Однак кокс, хоча він і є основним продуктом піролізу кам'яного вугілля, це далеко не найцінніше, що можна отримати з цього природного викопного. Побічним продуктом цього процесу є парогазова суміш, яка містить безліч хімічних сполук. Дану суміш шляхом конденсації поділяють на рідку і газоподібну складову, з яких, в свою чергу, можна отримати більш ніж 250 хімічних сполук.

Основним рідким продуктом піролізу кам'яного вугілля є кам'яновугільна смола - чорний рідкий продукт, що представляє собою складну суміш органічних сполук. З кам'яновугільної смоли шляхом подальшої переробки отримують такі речовини як:

• феноли
• нафталін
• антрацен
• Різні гетероциклічні сполуки
• Технічні масла
• синтетичне паливо

Однак варто відзначити той факт, що отримуються шляхом піролізу кам'яного вугілля масла і рідке паливо є непридатними для використання в двигунах внутрішнього згоряння, оскільки вони містять в своєму складі багато домішок. З цієї причини дані продукти піролізу для подальшого використання потребують додаткової очистки. А це суттєво збільшує собівартість даних продуктів піролізу, роблячи їх виробництво не дуже рентабельним.

Газоподібним продуктом піролізу кам'яного вугілля є так званий піролізний газ, який представляє собою суміш горючих газів і різних хімічних сполук. У багатьох країнах світу піролізний газ сьогодні використовується як альтернативне джерело енергії, в першу чергу, теплової.

Якщо для нас ця технологія досить нова, то в деяких європейських країнах піролізний газ вже давно став звичним паливом. Крім цього, піролізний газ також як і кам'яновугільну смолу можна використовувати і для отримання різних хімічних сполук. Так, з даного газу виділяють бензол, фенол та інші речовини.