Przeczytaj
Piroliza
Piroliza to proces prowadzący od rozkładu cząsteczek złożonych związków chemicznych do związków o mniejszej masie cząsteczkowej, pod wpływem podwyższonej temperatury i bez obecności tlenu lub innego czynnika utleniającego.
Podział pirolizy ze względu na na temperaturę procesu:
Piroliza substancji organicznych prowadzi do otrzymania stałej pozostałości, tzw. karbonizatu i wydzielenia części lotnych w postaci smoły pirolitycznej i gazu pirolitycznego. W skali przemysłowej celem procesu pirolizy materiałów organicznych jest przetwarzanie surowców (węgla, biomasy) do użytecznych form energii, recykling surowcowy (polimery odpadowe) oraz wytwarzanie półproduktów będących surowcami do dalszego ich wykorzystania.
Przebieg pirolizy węgla
Możesz spotkać się też z nazwami: sucha destylacja węgla, koksowanie węgla czy odgazowanie węgla - każde z tych określeń opisuje proces polegający na ogrzewaniu węgla w temperaturze 900 – 1200°C, bez dostępu powietrza. Proces przeprowadza się w zakładach przemysłowych - koksowniach.
Proces technologiczny produkcji koksu składa się z trzech etapów:
Proces koksowania przy systemach zasypowych trwa od 14 – 16 godzin, zaś przy systemach ubijanych od 18 - 24 godzin.
Parametry jakościowe węgli kamiennych - wyróżnikwyróżnik według normy PN‑82‑G-97002.
Typ węgla - nazwa | Wyróżnik |
---|---|
węgiel płomienny | 31 |
węgiel gazowo‑płomienny | 32 |
węgiel gazowy | 33 |
węgiel gazowo‑koksowy | 34 |
węgiel ortokoksowy | 35 |
węgiel metakoksowy | 36 |
węgiel semikoksowy | 37 |
węgiel chudy | 38 |
węgiel antracytowy | 41 |
antracyt | 42 |
Do przemiany węgla kamiennego w koks może dojść także bez ingerencji człowieka, a w wyniku działania procesów geologicznych, np. plutonizmu lub wulkanizmu. Przykładem takiej formacji, utworzonej w wyniku aktywności wulkanicznej, jest część pokładów czeskiego zagłębia węglowego, gdzie doszło do miejscowego utworzenia się koksu w warstwach, między którymi przemieszczał się rozżarzony materiał skalny. Pokłady te można odnaleźć w kopalni Ostrawa i Odra oraz w szybach wiertniczych we Frenštácie.
Produkty pirolizy i ich zastosowanie
Piroliza węgla prowadzi do powstawania
koksu;
smoły;
wody pogazowej;
gazu koksowniczego;
dodatkowo odzyskuje się benzol i amoniak.
Szkielet materiału organicznego w wyniku podwyższania temperatury ulega termicznej dekompozycji z wydzieleniem związków o mniejszej masie cząsteczkowej.
Wydajność procesów koksowania w przeliczeniu na suchą masę węgla wynosi:
Produkt | Zawartość % |
Koks | 70‑80 |
---|---|
Gaz koksowniczy | 3‑5 |
Woda pogazowa | 3‑5 |
Smoła | 2,5‑4,5 |
Benzol | 0,8‑1,4 |
Amoniak | 0,2‑0,4 |
Koks
Jest szaro‑czarnym, porowatym ciałem stałym o charakterystycznym zapachu gazów koksowniczych. Jest to paliwo o wyższej wartości opałowej od zwykłego węgla kopalnego (zawartości węgla pierwiastkowego w koksie może wynosić nawet 90–95%), co jest wynikiem usunięcia z węgla, podczas pirolizy gazów, cieczy i innych substancji zanieczyszczających.
Koks wykorzystywany jest przede wszystkim w wytopie żelaza w wielkich piecach w hutach (spełnia trzy podstawowe zadania: jest paliwem, reduktorem oraz pełni funkcję „rusztowania”, pozwalającego na przepuszczanie gazów powstających podczas procesu). Stosuje się go także jako wysokiej jakości paliwo do opalania kotłów grzewczych oraz w odlewniach metali. Wyróżnia się następujące rodzaje koksu: koks wielkopiecowy, koks metalurgiczny, koks odlewniczy, koks opałowy.
Zastosowanie koksu:
koks wielkopiecowy - paliwo bezdymne o wysokiej wartości opałowej 30‑33 ;
reduktor, czynnik zapewniający gazoprzepuszczalność wsadu;
do produkcji żelazostopów (, , );
koks odlewniczy (paliwo, czynnik zapewniający gazoprzepuszczalność wsadu);
do wytopu metali nieżelaznych , , (paliwo, reduktor, czynnik zapewniający gazoprzepuszczalność wsadu);
materiał opałowy w kotłowniach, warsztatach oraz gospodarstwach indywidualnych;
do produkcji karbidu;
do produkcji wapna palonego.
Smoła pirolityczna
Powstająca podczas pirolizy węgla kamiennego, jest ciemnobrunatną cieczą o ostrym, drażniącym zapachu. Stanowi bardzo złożoną mieszaninę związków organicznych, głównie węglowodorów aromatycznych i związków heterocyklicznych, a także związków zawierających azot (pirydyna, akrydyna), tlen (głównie fenole) czy siarkę (siarkowodór, tiofeny, tiofenole).
Schemat przedstawia otrzymywanie produktów destylacji smoły koksowniczej. Smoła węglowa - produkty destylacji: 1. Olej lekki 1.1. benzen i homologi 2. Olej karbolowy 2.1. fenole 2.2. zasady pirydynowe 2.3. inden 2.4. kumaron 2.5. żywice 3. Olej naftalenowy 3.1. naftalen 4. Olej płuczkowy 4.1. acetanaften 4.2. fluoren 4.3. difenyl 5. Olej antracenowy 5.1. antracen 5.2. fenantern 5.3. karbazol 5.4. chryzen 5.5. piren 6. Pak 6.1. koks pakowy.
Klasycznym sposobem przerobu smoły jest proces destylacji smoły węglowej, w jej wyniku można uzyskać szereg cennych produktów, między innymi: benzen i jego pochodne, zasady pirydynowe, naftalen, antracen, oleje smołowe, smoły preparowane czy koks pakowy.
Gaz koksowniczy/gaz świetlny/gaz pirolityczny
W niższych temperaturach rozkładu wydzielają się znaczne ilości dwutlenku węgla i tlenku węgla, podczas gdy w wyższych temperaturach rośnie wydzielanie wodoru i metanu. W zależności od składu różna jest wartość opałowa gazu (7‑30 ). Stosuje się go do otrzymania amoniaku oraz w hutnictwie.
Woda pogazowa
Stanowi mieszaninę zawierającą amoniak (), sole amonowe , , , , , ), pirydynę, fenole i inne związki. Jest surowcem do otrzymywania amoniaku i siarczanu(VI) amonu.
Przeprowadź poniższe doświadczenie zgodnie z poniższą instrukcją. W celu przeprowadzenia eksperymentu przygotuj: węgiel kamienny, probówkę, gumowy korek z rurką, palnik, drewnianą łapę, łuczywko.
Słownik
inaczej rektyfikacja, z punktu widzenia inżynierii procesowej jest procesem, w którym mieszanina ciekła jest rozdzielana na frakcje o różnej (zwykle zbliżonej) lotności
procesy polegające na przeróbce węglowodorów o długich łańcuchach węglowych - np. zawartych w nafcie (powyżej 12 at. C) w cząsteczce na mieszaninę węglowodorów o łańcuchach krótszych, takich które występują w benzynie. Następuje rozerwanie wiązań typu C – C w cząsteczce węglowodoru, a produktami procesu są alkany i alkeny
zgodnie z umownym podziałem związków chemicznych ze względu na liczbę atomów wchodzących w skład pojedynczych cząsteczek, są to związki liczące powyżej 1000 atomów
to ilość energii cieplnej, która wytwarza się podczas jego spalania; najczęściej węgiel odznacza się kalorycznością rzędu 25‑30 , natomiast minimalna kaloryczność koksu opałowego wynosi 28
liczba dwucyfrowa, w której pierwsza cyfra oznacza rodzaj paliwa, zaś druga stopień uwęglenia zależny od zawartości części lotnych i zdolności spiekania (najczęściej stosowane są węgle typów: 31, 32, 34, 35)
Indeks dolny Źródło: stat.gov.pl Indeks dolny koniecŹródło: stat.gov.pl
Bibliografia
Dudek H. Magnez. Pierwiastek energii, Warszawa 1999.
Papierkowski A., Znaczenie magnezu w praktyce lekarskiej. Część I. Przyczyny i objawy zaburzeń gospodarki magnezowej, „Medycyna Rodzinna” 2002, 1, s. 31–34.
Szymczyk H., Magnez – pierwiastek niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu, „Farmacja Współczesna” 2016, 9, s. 217‑223.