¿Qué carbón se puede obtener de él? ¿Qué se hace del carbón?
Los usos del carbón son variados. Se utiliza como combustible doméstico, energético, materia prima para industrias metalúrgicas y industria química, así como para extraer de él elementos raros y traza. Las industrias del carbón, del coque, química y las industrias pesadas procesan el carbón mediante el método de coquización. La coquización es un método industrial de procesamiento de carbón calentándolo a 950-1050 C sin acceso de aire. Los principales productos químicos del coque son: gas de coquería, productos del procesamiento del benceno bruto, alquitrán de hulla y amoníaco.
Los hidrocarburos se eliminan del gas de los hornos de coque lavándolos en depuradores con aceites de absorción líquidos. Después de la destilación del aceite, la destilación de la fracción, la purificación y la rectificación repetida, se obtienen productos comerciales puros, como benceno, tolueno, xilenos, etc. De los compuestos insaturados contenidos en el benceno bruto se obtienen resinas de cumarona, que se utilizan para la producción de barnices, pinturas, linóleo y en la industria del caucho. El ciclopentadieno, que también se obtiene del carbón, es también una materia prima prometedora. Carbón– materias primas para la producción de naftaleno y otros hidrocarburos aromáticos individuales. Los productos de procesamiento más importantes son las bases piridinas y los fenoles.
El carbón fue el primer material fósil que la gente utilizó como combustible. El uso del carbón como energía permitió el rápido avance de la industria y, en algún momento, el carbón representó la mitad de la producción energética mundial. El carbón es una roca sedimentaria que se formó como resultado de la descomposición natural de plantas antiguas. En los depósitos, el carbón se presenta en forma de capas. El carbón contiene una gran cantidad de carbono y sustancias volátiles con una pequeña proporción de impurezas minerales.
Mediante el procesamiento se pueden obtener en total más de 400 productos diferentes, cuyo coste, en comparación con el coste del propio carbón, aumenta entre 20 y 25 veces, y los subproductos obtenidos en las plantas de coque superan el coste del coque. sí mismo.
La combustión (hidrogenación) del carbón para formar combustible líquido es muy prometedora. Para producir 1 tonelada de petróleo se consumen entre 2 y 3 toneladas de carbón. El grafito artificial se obtiene del carbón. Se utilizan como materias primas inorgánicas. Al procesar carbón a partir de él en escala industrial Se extraen vanadio, germanio, azufre, galio, molibdeno, zinc y plomo. Las cenizas de la combustión del carbón, los desechos de la minería y el procesamiento se utilizan en la producción de materiales de construcción, cerámica, materias primas refractarias, alúmina y abrasivos. Para aprovechar de forma óptima el carbón, se enriquece (eliminando impurezas minerales).
El carbón contiene hasta un 97% de carbono; se puede decir que es la base de todos los hidrocarburos, es decir. Se basan en átomos de carbono. A menudo nos encontramos con carbono amorfo en forma de carbón. En estructura, el carbono amorfo es el mismo que el grafito, pero en un estado de molienda extremadamente fina. Uso práctico Las formas amorfas del carbono son variadas. El coque y el carbón se utilizan como agentes reductores en metalurgia para la fundición de hierro.
El carbón es una parte integral de nuestra vida. Amplia gama de aplicaciones en prácticamente todas las industrias. economía nacional del carbón implica su posterior extracción y procesamiento.
Los carbones tienen un alto poder calorífico, contienen hasta un 32% de sustancias volátiles y, por tanto, se encienden bien.
En Inglaterra, en el siglo XVII, el carbón comenzó a utilizarse como coque en la fundición de hierro fundido. Más adelante, en el siglo XIX, el carbón se utilizó para el transporte. Actualmente, el carbón se utiliza en la producción de electricidad, coque metalúrgico y en la fabricación de diversos productos.
Las cuencas de carbón más grandes de Rusia en términos de volumen de depósitos de carbón producidos son las cuencas de Tunguska, Kuznetsk y Pechora. En Kazajstán - Karaganda. En los EE. UU., las cuencas de los Apalaches y Pensilvania. En Alemania, el Ruhr y muchos otros, muchos países tienen grandes depósitos de carbón.
Así, vemos que el carbón es una parte integral de nuestra vida. El uso del carbón en casi todos los sectores de la economía nacional presupone su posterior extracción y procesamiento, lo que sin duda oculta perspectivas que aún nos son ocultas.
El carbón comenzó a surgir en nuestro planeta hace aproximadamente 360 millones de años. Los científicos llamaron a esta era el período Carbonífero o Carbonífero. Luego aparecieron los primeros reptiles terrestres y las primeras plantas grandes. Sus cuerpos y troncos se descompusieron tras la muerte de animales y plantas, y un increíble porcentaje de oxígeno sólo ayudó a acelerar este proceso. Ahora nos contentamos con un insignificante 20% de oxígeno, pero luego los animales respiraron profundamente: ¡el porcentaje de oxígeno en la atmósfera del Carbonífero alcanzó el 50%! Se trata de una cifra enorme, y a ella le debemos la actual riqueza de depósitos de carbón de nuestro planeta.
Pero el carbón no lo es todo. Después del procesamiento, tal cantidad de diferentes sustancias útiles¡Y productos que ni siquiera puedes imaginar! Según las estimaciones más conservadoras, ¡el número de tipos de productos de procesamiento de carbón llega a 600!
Obtención de productos de procesamiento de carbón.
Productos recibidos diferentes caminos. Dependiendo del producto final deseado. Por ejemplo, para obtener productos limpios (esto incluye productos primarios del procesamiento del carbón) (coque, amoníaco, tolueno, benceno) se utilizan aceites de lavado líquidos. Dispositivos especiales aseguran el sellado de los productos y los protegen de la descomposición prematura. El procesamiento primario también incluye el método de coquización: ¡el carbón se calienta a una temperatura de +1000 o C! El acceso al oxígeno también está completamente bloqueado.
Después de todos estos procedimientos, cualquier producto primario se somete a una purificación adicional. Los productos de procesamiento de carbón también incluyen:
- naftalina;
- fenol;
- hidrocarburo;
- alcohol salicílico;
- dirigir;
- vanadio;
- germanio;
- azufre;
- zinc.
Como puedes ver, los productos son sumamente variados. Sin ellos, nuestra vida no sería tan sencilla.
Ámbito de aplicación de los productos de procesamiento de carbón.
Tomemos, por ejemplo, la cosmetología (quizás el área más útil para que la gente utilice productos de procesamiento de carbón). Para tratar la piel grasa y el acné se utilizan cremas, sueros, mascarillas, lociones y tónicos con la adición de azufre, ácido y zinc. El azufre elimina la inflamación existente, el zinc previene la posible aparición de nuevas inflamaciones, el ácido salicílico se utiliza en lociones, espumas y geles de lavado. Los productos de procesamiento del carbón han salvado a más de un millón de adolescentes y jóvenes del ridículo de sus pares.
Para tratar quemaduras y lesiones se utilizan compuestos de plomo y zinc; los productos de zinc y arcilla del carbón son ideales para la psoriasis (aunque sólo en las primeras etapas, mientras que la enfermedad tiene una forma cutánea clara y aún no se ha extendido a los huesos).
Del carbón se obtienen excelentes sorbentes, que se utilizan en medicina para tratar enfermedades de los intestinos y el estómago, incluidas enfermedades tan graves como la disbacteriosis. Los sorbentes a los que se añade zinc se utilizan para tratar la caspa y la seborrea grasa y tienen mucho éxito. Las sustancias picrinas sin terminar (explosivos) son buenas para la cicatrización de heridas.
Pero eso no es todo. Existe un procedimiento llamado hidrogenación: con su ayuda, se produce combustible líquido a partir del carbón. Y los productos de combustión formados durante este proceso son materias primas ideales para diversos materiales de construcción, incluidos los resistentes al fuego. De esta manera se produce especialmente la cerámica.
En la industria pesada, el carbón también ha encontrado un uso excelente: es indispensable para fundir diversos metales y mineral de hierro. Lo único que es un poco extraño es que el costo de casi todos los productos de procesamiento de carbón excede significativamente el costo. Por supuesto, se necesita dinero para todos los materiales, equipos, locales, pago por el trabajo de los artesanos involucrados en el procesamiento: estos son los costos naturales de producir productos. Pero el coste de algunos componentes supera en cientos de veces el coste del carbón, lo que ya suscita algunas sospechas.
Por supuesto, usted sabe que el carbón se utiliza como combustible tanto en la vida cotidiana como en la industria. El carbón fue el primer material fósil que la gente utilizó como combustible. Fue el carbón lo que permitió la revolución industrial. En el siglo XIX se utilizaba mucho carbón para el transporte. En 1960, el carbón proporcionaba aproximadamente la mitad de la producción energética mundial. Sin embargo, en 1970 su participación había caído a un tercio: el carbón como combustible fue reemplazado por otras fuentes de energía, en particular petróleo y gas.
Sin embargo, el uso del carbón no se limita a esto. El carbón es una valiosa materia prima para la industria química y industria metalúrgica.
La industria del carbón utiliza carbón coquizable. Las plantas de coque consumen hasta 1/4 del carbón producido. La coquización es un proceso de procesamiento del carbón calentándolo a 950-1050°C sin oxígeno. Cuando el carbón se descompone, se forma un producto sólido: coque y productos volátiles: gas de coque.
El coque constituye entre el 75 y el 78% de la masa del carbón. Se utiliza en la industria metalúrgica para fundir hierro y también como combustible.
El gas de coquería constituye el 25% de la masa del carbón procesado. Los productos volátiles que se forman durante la coquización del carbón se condensan con vapor de agua, lo que da como resultado la liberación de alquitrán de hulla y agua de alquitrán.
El alquitrán de hulla representa del 3 al 4% del peso del carbón y es una mezcla compleja de sustancias orgánicas. Actualmente, los científicos han identificado sólo el 60% de los componentes de la resina, ¡lo que equivale a más de 500 sustancias! De la resina se obtienen naftaleno, antraceno, fenantreno, fenoles y aceites de hulla.
El amoníaco, los fenoles y las bases de piridina se separan del agua de alquitrán (constituye entre el 9 y el 12 % de la masa del carbón) mediante destilación al vapor. A partir de compuestos insaturados contenidos en el benceno bruto se obtienen resinas de cumarona, que se utilizan para la producción de barnices, pinturas, linóleo y en la industria del caucho.
El grafito artificial se obtiene del carbón.
El carbón también se utiliza como materia prima inorgánica. Del carbón se extraen metales raros como el vanadio, el germanio, el galio, el molibdeno, el zinc, el plomo y el azufre cuando se procesan a escala industrial.
Las cenizas de la combustión del carbón, los desechos de la minería y el procesamiento se utilizan en la producción de materiales de construcción, cerámica, materias primas refractarias, alúmina y abrasivos.
En total, mediante el procesamiento del carbón se pueden obtener más de 400 productos diferentes, cuyo coste es entre 20 y 25 veces mayor que el coste del propio carbón, y los subproductos obtenidos en las plantas de coque superan el coste del coque. sí mismo.
Por cierto...
El carbón está lejos de ser el mejor combustible. Tiene un gran inconveniente: su combustión produce muchas emisiones, tanto gaseosas como sólidas (cenizas), contaminantes. ambiente. La mayoría de los países desarrollados tienen requisitos estrictos sobre el nivel de emisiones permitido al quemar carbón. La reducción de emisiones se logra mediante el uso de varios filtros.
Si te preguntas qué se produce a partir del carbón y del petróleo, puedes llegar a la conclusión de que es mucho. Estos dos fósiles sirven como principales fuentes de hidrocarburos. Todo debe considerarse en orden.
Aceite
Si comprendemos mejor lo que se obtiene del carbón y el petróleo, vale la pena mencionar la fracción diésel del refinado de petróleo, que suele servir como combustible para los motores diésel. El fuel oil contiene hidrocarburos de alto punto de ebullición. A partir del fueloil se obtienen habitualmente diversos aceites lubricantes mediante destilación a presión reducida. El residuo que queda tras el procesamiento del fueloil suele denominarse alquitrán. De él se obtiene una sustancia como el betún. Estos productos están destinados a ser utilizados en Construcción vial. El fueloil también se utiliza a menudo como combustible para calderas.
Otros métodos de procesamiento
Para comprender por qué el petróleo es mejor que el carbón, es necesario comprender a qué otros tratamientos se somete. El petróleo se procesa mediante craqueo, es decir, la transformación termocatalítica de sus partes. El craqueo puede ser de uno de los siguientes tipos:
- Térmico. En este caso, los hidrocarburos se descomponen bajo la influencia de temperaturas elevadas.
- Catalítico. Se lleva a cabo en condiciones alta temperatura, sin embargo, también se añade un catalizador, gracias al cual es posible controlar el proceso, así como dirigirlo en una determinada dirección.
Si hablamos de por qué el petróleo es mejor que el carbón, hay que decir que durante el proceso de craqueo se obtienen sustancias orgánicas que se utilizan ampliamente en la síntesis industrial.
Carbón
El procesamiento de este tipo de materias primas se realiza en tres direcciones: hidrogenación, coquización y combustión incompleta. Cada uno de estos tipos implica el uso de un proceso tecnológico especial.
La coquización implica mantener las materias primas a una temperatura de 1000-1200 o C, donde no hay acceso al oxígeno. Este proceso permite transformaciones químicas complejas, que dan como resultado la formación de coque y productos volátiles. El primero, enfriado, se envía a empresas metalúrgicas. Los productos volátiles se enfrían, tras lo cual se obtiene el alquitrán de hulla. Todavía quedan muchas sustancias sin condensar. Si hablamos de por qué el petróleo es mejor que el carbón, cabe señalar que a partir del primer tipo de materia prima se obtienen muchos más productos terminados. Cada una de las sustancias se envía a una producción específica.
Actualmente, incluso se produce petróleo a partir del carbón, lo que permite obtener un combustible mucho más valioso.