Презентація на тему «Кам’яне вугілля» (варіант 8)
Кам'яне вугілля
Виконала учениця
11-А класу
Загоруй Вікторія
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.
Кам'яне вугілля, як і нафта, не індивідуальна речовина. До його складу входять вільний вуглець (до 10%), органічні речовини, що містять Карбон, Гідроген, Оксиген, Сульфур, Нітроген, мінеральні речовини (вони залишаються у вигляді шлаку після спалювання вугілля). Вологість 1-12 %. Вища теплота згоряння в перерахунку на сухий беззольний стан 30,5-36,8 МДж/кг. Кам'яне вугілля належить до гумолітів; сапропеліти і гумітосапропеліти присутні у вигляді лінз та невеликих прошарків.
Характеристика
Утворення
Кам'яне вугілля утворилося з продуктів розкладу органічних залишків рослин, що зазнали зміни (метаморфізм) в умовах високого тиску навколишніх порід земної кори і порівняно високої температури.
Хімічна структура вугілля
Класифікація, різновиди
Кам'яне вугілля розділяють на блискуче, напівблискуче, напівматове, матове. У залежності від переважання тих або інших петрографічних компонентів виділяють вітренове, кларенове, дюрено-кларенове, кларено-дюренове, дюренове і фюзенове кам'яне вугілля. Серед структур органічної речовини вугілля виділено 4 типи (телінітова, посттелінітова, преколінітова і колінітова), які є послідовними стадіями єдиного процесу розкладання лігніно-целюлозних тканин.
Існує багато видів класифікації кам'яного вугілля: за речовинним складом, петрографічним складом, генетичні, хіміко-технологічні, промислові та змішані. Генетичні класифікації характеризують умови накопичення вугілля, речовинні і петрографічні — його речовинний та петрографічний склад, хіміко-технологічні — хімічний склад вугілля, процеси формування та промислової переробки, промислові — технологічне групування видів вугілля в залежності від вимог промисловості. Класифікації вугілля в пластах використовуються для характеристики вугільних родовищ.
Вугілля використовується як паливо, але не меншого значення надається хімічній переробці вугілля з метою вилучення величезної кількості цінних речовин.
Унаслідок нагрівання до 1000 ◦С без доступу повітря вугілля перетворюється на кокс. Цей продукт на 96-98% складається з вуглецю. Основна галузь застосування – металургія.
При охолодженні летких продуктів конденсуються кам'яновугільна смола, аміачна вода і залишаються газоподібні речовини — коксовий газ.
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.
Разом з коксом утворюються коксовий газ і кам'яновугільна смола, що є багатим джерелом різноманітних речовин,- з неї їх виділено близько 500. Перегонкою і хімічною обробкою кам'яновугільної смоли добувають ароматичні вуглеводні: толуол, нафталін, феноли, інші цінні речовини.
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.
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.
У розвитку синтетичної органічної хімії кам'яновугільна смола відіграла особливу роль. Як джерело хімічних сполук кам'яне вугілля почало використовуватись раніше, ніж нафта і природний газ. На основі продуктів, виділених із кам'яновугільної смоли, виникли цілі галузі хімічної промисловості – виробництво синтетичних барвників, лікарських препаратів, засобів захисту рослин, вибухових речовин тощо.
Кам'яновугільна смола виявилася доступною сировиною для виробництва всіх цих продуктів, що уможливило їх багатотоннажне виробництво. Отже, кам'яне вугілля – цінна хімічна сировина, яку вигідніше переробляти, ніж спалювати.
Використання
Кам'яне вугілля використовується як технологічна, енерго-технологічна і енергетична сировина, при виробництві коксу і напівкоксу з отриманням великої кількості хімічних продуктів (нафталін, феноли, пек тощо), на основі яких одержують добрива, пластмаси, синтетичні волокна, лаки, фарби і т.і.Один з найперспективніших напрямів використання кам'яного вугілля — скраплення (зрідження) — гідрогенізація вугілля з отриманням рідкого палива.При переробці кам'яного вугілля отримують також:активне вугілля, штучний графіт і т. д.;в промислових масштабах вилучається ванадій, ґерманій і сірка;розроблені методи отримання ґалію, молібдену, цинку, свинцю.Для задоволення потреб економіки Україна щорічно використовує близько 100 млн. т вугілля, з яких майже 80 млн. т видобувається вітчизняними підприємствами.
Великого значення набуває питання про добування рідкого палива(гасу, бензину) з вугілля. У наш час є кілька способів переробки вугілля в рідке паливо: 1) синтез; 2) екстракція або термічне розчинення вугілля; 3) гідрування; 4) гідроліз
У пошуках нових розв'язань енергетичних проблем заслуговує на увагу газифікація вугілля, тобто добування з вугілля не рідкого, а газоподібного палива, яке може бути використано також і як хімічна сировина для різноманітних синтезів.