|
-rasm. Toshko’mir pirolizi mahsulotlari
|
| bet | 9/19 | | Sana | 19.02.2024 | | Hajmi | 120,85 Kb. | | #158967 |
Bog'liq O‘zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazi-www.fayllar.org 2-lab, 4-лекция, OMKT (Amaliy mashg\'ulot)2-rasm. Toshko’mir pirolizi mahsulotlari
Yuqori haroratli ko'mir smolasi, toshko’mir pirolizining birlamchi mahsulotlarining chuqur termal o'zgarishi mahsuloti bo'lib, termodinamik jihatdan eng barqaror birikmalardan iborat. Shuning uchun yuqori haroratli qatronlar tarkibida faqat oz miqdorda parafin va sikloalkan uglevodorodlari, shuningdek, uzun yon zanjirli aromatik uglevodorodlar mavjud. Funktsional guruhlarga ega bo'lgan birikmalar, xususan, fenollar, yuqori haroratli ko'mir smolalarida ham past bo'ladi. Qatronlar unumi ko'mir kokslash mahsulotlarining taxminan 3,5% ni tashkil qiladi [2].
Ko'mir smolasining xarakteristikasi quyida keltirilgan:
• zichlik, g/sm3 - 1,18;
• namlik, % - 2,5;
• kontent, % :
toluolda erimaydigan moddalar - 6,0;
xinolinda erimaydigan moddalar - 2,0;
uglerod - 92;
vodorod - 5,5;
azot - 0,9;
kislorod - 1,6;
oltingugurt - 0,7;
xlor - 0,03;
kul - 0,15;
rux - 0,04;
naftalin - 11;
• distillash paytida fraksiyalarning unumi, %:
gacha 180 °C gacha - 5; - 230 °C - 9; - 270 °C - 10; 270 - 300 °C - 5; 300 - 360 °C - 21; pek, % - 50.
Ko'mir smolasi asosan bi- va polisiklik aromatik uglevodorodlar aralashmasidan, shuningdek, halqalarda geteroatomlarga ega bo'lgan polisiklik tizimlardan iborat. Ushbu moddalarning yig'indisi qatron tarkibiy qismlarining taxminan 95% ni tashkil qiladi. Ulardan tashqari smola tarkibida 1-2% fenollar, 2-3% organik asoslar, asosan, qator xinolin va akridin mavjud. Qatronlar tarkibidagi moddalarning umumiy soni 10 mingga yaqin, shundan 500 dan ortiq moddalar aniqlangan. Ko'mirni sanoatda qayta ishlashning eng rivojlangan texnologiyalari: piroliz, gidrogenlash va gazlashtirish[33]. Mavjud texnologiyalardan sanoat miqyosida eng samarali va o'zlashtirilgani piroliz bo'lib, u odatda inert, qaytaruvchi yoki oksidlovchi atmosferada yaqin tizimlarda ishlaydigan karbonlashtirish, gazlashtirish, yonish, suyultirish kabi ko'plab jarayonlarning umumiy bosqichidir. Jarayon turli bosimlarda va vaqt oralig’ida amalga oshiriladi. Dunyo bo’yicha toshko’mir smolalari miqdori ko’p bo'lib, ulardan kerakli moddalar ishlab chiqarishni tashkil qilish potentsial jihatdan mumkin. Sanoat miqyosida ko'mir smolasi uchta mahsulot guruhiga qayta ishlanadi:
sof va texnik aromatik uglevodorodlar - naftalin, alohida krezollar, ksilenollar va ularning texnik aralashmalari, fenollar, asoslar;
turli xil texnik moylar, moylash materiallari va qoplamalar;
uglerod - grafit materiallarini ishlab chiqarish uchun xom ashyo - ko'mir smolali qatron va koks.
Politsiklik birikmalarning eng muhim xususiyatlari ularning termal barqarorligi va oksidlanish barqarorligi, shuningdek, mikroorganizmlarga toksikligidir. Bu yog'ochni himoya qiluvchi turli xil himoya qoplamalar va antiseptik moylarni ishlab chiqarish uchun ko'mir smolasidan ishlangan mahsulotlarga asoslangan texnik aralashmalardan foydalanish imkonini beradi.
Katta ahamiyatga ega bo'lgan individual kresollar va ularning aralashmalari sintetik qatronlar, plastifikatorlar va polimerik materiallar uchun monomerlar, qishloq xo'jaligi uchun pestitsidlar, turli barqarorlashtiruvchi qo'shimchalar: antioksidantlar, polimerizatsiya ingibitorlari va boshqalar olinmoqda. Hozirgi vaqtda antratsen kichik miqdorda ajratilgan - antraxinon va uning asosida turli bo'yoqlar olish uchun xom ashyo. Bundan tashqari bir qator boshqa alohida moddalarni ishlab chiqarishni tashkil etish istiqbolli hisoblanadi, chunki alohida polisiklik aromatik uglevodorodlar va geterotsiklik birikmalar noyob kimyoviy xom ashyo bo'lib, xalq xo'jaligi uchun katta ahamiyatga ega. [34–35]. Ko'mir piroliz mahsulotlari koks (yoki ko'mir), suyuqliklar va gazlardir. Shuni ta'kidlash kerakki, ko'mirning termal parchalanish jarayoni turli harorat oralig'ida davom etadi. Jarayonning harorati oxirgi bosqichda olinadigan mahsulotlar turiga bog'liq. Ko'mirni isitishning yakuniy haroratiga qarab quyidagilar ajralib turadi: piyozni kokslash (past harorat) 480-600 °C, kokslash (o'rta harorat) 600-900 ° C va 900 °C dan yuqori piroliz (yuqori harorat). Piroliz jarayonidan so'ng ko'mir koks, yarim koks, suv, gazlar (H2, CO,H2S ,CH4 ), neft va smola (fenollar, geterotsiklik birikmalar, naftalin, antrasen) ga aylanadi. Ko'mirning termal parchalanishining yakuniy mahsulotining hosildorligi bog'liq ko'mirning xususiyatlari, xom ashyoni tayyorlash, piroliz rejimi, ko'mir tomonidan so'rilgan namlik va boshqalar bo'yicha elaklar. Ko'mirni yarim kokslash rejimiga mos keladigan termik ishlov berish jarayonida ko'mir massasining fizik-kimyoviy o'zgarishlari sodir bo'ladi, bu esa sezilarli darajada ta'sir qiladi[36]. Muhim rolni harorat, bosim, ko'mir zarralari hajmi, isitish tezligi, ushlab turish vaqti, reaktor turi va boshqalar o'ynaydi, ular umumiy uglerod konvertatsiyasini va uchuvchi moddalarning uzatilishini va natijada mahsulotning taqsimlanishini belgilaydi[37]. Gidrogenatsiya - bu ko'mirdan suyuq yoqilg'i va kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish imkonini beruvchi taniqli texnologiya. Ushbu texnologiya Janubiy Afrikada (Safsol kompaniyasi) eng intensiv qo'llanilgan, neft narxining oshishi ko'mirga boy mamlakatlarda suyultirish texnologiyalariga qiziqishning kuchayishiga yordam berdi[38]. Qayta ishlangan mahsulotlardan sintetik suyuq yoqilg'i ishlab chiqarish maqsadida ko'mirni qayta ishlashning bir necha yo'nalishlari mavjud. Bugungi kunga kelib, xom ko'mirdan GTL olishning eng ko'p o'rganilgan texnologiyalari ikkita jarayonga asoslangan: a) to'g'ridanto'g'ri suyultirish yoki gidrogenlash - bu vodorod bosimi ta'sirida (300 atmgacha) ko'mirning organik massasini aylantirish jarayoni. suyuq va gazsimon suyuq mahsulotlar, katalizator ishtirokida erituvchi muhitda 500°C gacha boÿlgan haroratda, so’ngra olingan suyuq mahsulotlarni gidrotozalash; b) uglevodorodlarning keyingi katalitik sintezi bilan sintez gazini olish uchun ko'mirni gazlashtirish bosqichidan iborat bilvosita suyultirish. Ko'mirdan suyuq mahsulotlarni olishning eng maqbul usuli to'g'ridan-to'g'ri gidrogenlash usuli hisoblanadi. Jarayon ko'mirga bosim ostida, yuqori haroratda suyuq mahsulotlar (pasta hosil qiluvchilar va katalizatorlar) yordamida molekulyar vodorod ta'sirida davom etadi. Gidrogenlash jarayonida ko'mir moddalari yo'q qilinadi va vodorod bilan to'yintiriladi (vodorodlanadi), suyuq mahsulotlar aralashmasi olinadi, ularning fraksiyon va kimyoviy tarkibi tabiiy neftga o'xshaydi, aromatik uglevodorodlar va geteroatomik birikmalarning ko'payishi bundan mustasno. Jarayon natijasida ko'mirning 90% ga yaqini suyuq mahsulotlar va gazga aylanadi va yuqori qaynaydigan fraktsiyalar (300-350 °C dan yuqori) jarayonda qayta ishlanadi va yakuniy mahsulot hisoblanadi. Bu qaynash nuqtasi 300-350 ° C gacha bo'lgan distillatdir (ya'ni, xom benzin, kerosin, dizel yoqilg'isi aralashmasi), uning chiqishi ko'mirning organik massasining 60-65% ni tashkil qiladi [39]. Suyuqlanish uchun metamorfizmning past darajali bitumli ko'mirlari va uglerod massasining 65-86% ni tashkil etadigan jigarrang ko'mirlar ishlatiladi.
Soʻnggi yillarda smoladan toza moddalar: qishloq xoʻjaligi uchun kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish uchun boshlangʻich komponentlar boʻlgan xinolidin, izoxinolin, shuningdek, uglevodorod smolalarini olish uchun ishlatiladigan inden ajratib olindi. Ushbu uchta modda - xinalidin, izoxinolin va inden - hozirgi vaqtda juda yuqori tozalikda olinadi va dori vositalarini sintez qilish uchun ishlatiladi[40]. Metamorfizmning past bosqichidagi jigarrang va qora ko'mirlarning suyuq mahsulotlarni olish uchun ishlatiladigan ko'mir moddalari qattiq yopiq tizimda o'zo'zidan bog'langan o'zaro ta'sirlar, reaktivlarning (vodorod, katalizator, erituvchi va boshqalar) kirib borishi bilan ifodalanadi. qiyin. Shu munosabat bilan, ko'mirni 1,0% yoki undan kam qoldiq namlik miqdorigacha quritish va uni 60-100 mkm gacha maydalash uchun ko'mirni suyultirish uchun tayyorlash bosqichida ko'mirni vorteks kameralarida yuqori tezlikda issiqlik bilan ishlov berish usuli qo'llaniladi. Bu usul ko'mirni inert muhitda soniyaning fraktsiyalarida qizdirish, uning o'ziga xos sirt maydoni va mikroporlar sonini dastlabki ko'mirga nisbatan 5-10 barobar oshirish, reaktivligini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Vorteks kameralarida ko'mirni issiqlik bilan ishlov berish uchun maxsus kapital qo'yilmalar ilgari ishlatilgan barabanli quritgichlarga qaraganda 22 baravar kamdir [41].
Ko'mir smolasi(TS) - kokslash jarayonida ko'mirning organik massasini yuqori haroratda parchalashning mahsuloti bo'lib, koks kameralaridan boshqa uchuvchi mahsulotlar bilan birgalikda ko'mir zaryadining og'irligidan 3-4% gacha hosil bo’ladi. Ko'mir smolasida 10000 tagacha birikmalar mavjud bo'lib, ulardan 300 ga yaqini aniqlangan. Ko'pchilik birikmalar smola tarkibida 1% dan kam miqdorda bo'ladi [42]. Asosiy komponentlar aromatik, geterotsiklik, oltingugurt, kislorod, azot o'z ichiga olgan uglevodorodlardir. Kimyogarlar uzoq vaqtdan beri TSga qiziqish bildirishgan. 1819 yilda smolada naftalin, keyinchalik antrasen (1833), anilin, fenol, xinolin (1834), benzol (1845), piridin (1854) topilgan. Uzoq vaqt davomida TS og'ir qo'shimcha mahsulot bo'lib, yoqilg'i sifatida ishlatilgan. Koks ishlab chiqarishning o'sishi TS ni qo'llashning yangi sohalarini izlash zarurligiga olib keldi. Birinchi hal qiluvchi qadam 1860 yilda Berlin yaqinida smola distillash zavodini qurgan Julius Rutgers tomonidan qo'yildi. Qatronlar distillash orqali temir yo'l shpallarini singdirish uchun ko'mir moylari olingan. 19-asr oxiri va 20-asrda organik kimyo sanoatining rivojlanishi bilan TS organik moddalarni olishning eng muhim manbasiga aylandi. Rossiyada va xorijda uni distillash (rektifikatsiya qilish) jarayonlari va keyinchalik ularni fizikaviy va kimyoviy usullar bilan qayta ishlashga asoslangan CUSni qayta ishlash texnologiyalari va sxemalari jadal ishlab chiqila boshlandi va joriy etila boshlandi. 20-asrning ikkinchi yarmida TSni qayta ishlash texnologiyasida keskin o'zgarishlar ro'y berdi, davriy sxemalardan keng voz kechish va maqsadli mahsulotlarni fraktsiyalardan, ham tijorat mahsulotlaridan, ham xom ashyo sifatida maksimal darajada olish bilan uzluksiz bo'lganlarga o'tish bilan. organik sintez sanoati uchun. Ko'mir zaryadini kokslash jarayonida hosil bo'lgan smolaning miqdoriy unumi va sifat tarkibi nafaqat uning tarkibiga kiradigan ko'mir navlari va uni kokslash shartlariga, balki zaryadda kimyoviy qo'shimchalar, ya'ni moddalar mavjudligiga ham bog'liq. sirt faol xususiyatlarga ega - SHSPK [43], HSTN [44], Proscan [45] Kuz GTUda ishlab chiqilgan. Qo'shimchalar quyi karboksilik kislotalarning natriy tuzlari, noorganik kislotalar va ularning aralashmalari, kaprolaktam va 4-izopropilaminodifenilamin sintezining qo'shimcha mahsulotlariga asoslangan.
Aniqlanishicha, qo'shimchalar nafaqat ko'mirning maydalanish xususiyatlarini, kokslanadigan ko'mir zaryadlarini olish jarayonlarini va sifatini yaxshilash uchun vositadir. koks [46] , balki saqlash va tashish jarayonida ko'mirning changlanishi, puflanishi, muzlashi, muzlashining oldini olish uchun og'ir muhitni optimallashtirish va flotatsion boyitish [47], shuningdek, tog '(ko'mir) ishlarining sementsiz qotib qolishi uchun biriktiruvchi moddalar[48], yonish jarayonida qattiq yoqilg'ining mineral aralashmalarini faollashtiruvchilar fraktsiyalar 300 - 320 3 - 4 marta eritiladi. Smola rentabelligi ~12% ga kamaydi [49]. Yuqorida aytib o'tilgan TS fraktsiyalarining miqdoriy unumining o'zgarishini natriy oksidining katalitik ta'siri bilan izohlash mumkin. ~ 8% bilan va Tadqiqot natijalari shuni ko'rsatdiki, ko'mirni isitish jarayonida ularning organic massasini kimyoviy qo'shimchalar bilan zaryadlangan holda plastik holatga o'tishi qo'shimchalarsiz tezlikda, 50, zaryadlarga qaraganda C dan kamroq yuqori sur'atda davom etadi va muddatidan oldin tugaydi. Qatronning taxminan 50% ni qaynamaydigan fraksiya - pik tashkil etadi, bu polikondensatlangan polisiklik aromatik uglevodorodlar va ularning polimerizatsiya mahsulotlari aralashmasidir. Qatronlar sifatining uni qayta ishlash nuqtai nazaridan eng muhim ko'rsatkichlari xinolinda erimaydigan komponentlar, namlik va kul miqdori hisoblanadi.
Ushbu ko'rsatkichlar quyidagilarga ta'sir qiladi:
- qatronlarni tozalash bosqichlari soni bo'yicha;
- distillash qoldig'i sifatida pik sifati bo'yicha[50-51].
Bu koks kamerasidagi ko'mir yukining qalinligi bo'yicha zaryadning bir tekis qizdirilishiga yordam berdi va koks kamerasi devorlaridan ko'mir yukining o'rtasiga harorat jabhasining siljishini tezlashtirdi. Qo'shimchalarsiz va Proskan qo'shilgan holda eksperimental zaryadlarni kokslashda koksning elak tarkibini o'rganish shuni ko'rsatdiki, qo'shilgan zaryaddan 60 mm dan ortiq sinfdagi koks unumi undan ~ 10% yuqori bo'lgan. qo'shimchalarsiz zaryad. Shu bilan birga, 40-60 va 25-40 mm sinflardagi koks rentabelligining biroz pasayishi 10-25 mm sinf ulushining bir oz ortishi tufayli kuzatildi, bu qo'shimchaning afzalliklarida ijobiy omil hisoblanadi. Aralashmalarning tarkibidagi kimyoviy moddalar TS ning alohida fraksiyalari unumiga ta'sir qilishi aniqlandi: 180 oC gacha bo'lgan fraktsiyaning rentabelligi ~ 18% ga, 180 – 210oC fraktsiyasining rentabelligi ~ 11% ga 700 C dan yuqori haroratlarda natriy karbonatning termal parchalanishi paytida, o'z navbatida, karboksilik kislotalarning Na-tuzlarining parchalanish mahsuloti va qo'shimchalarda mavjud bo'lgan erkin natriy gidroksidning parchalanish mahsuloti natriy oksidi olinadi [52-53].
|
| |
