Сжигание топлива обеспечивает энергией тепловые электростанци,.
промышленные предприятия, транспорт, быт. Растет значение топлива как химического сырья. Развитие угольной и ядерной энергетики даст в будущем возможность прекратить потребление нефти природного газа в энергетических целях и полностью передать эти виды топлива в сферу промышленности как сырье для химической промышленности, а также для синтеза белков и жиров.
Существуют следующие методы переработки твердого топлива: пиролиз (сухая перегонка), газификация и гидрирование.
Пиролиз осуществляется при нагревании топлива без доступа духа. В результате протекают физические процессы (испарение влаги) и химические процессы превращение компонентов топлива с получением ряда химических продуктов. Характер протекания процесса зависит от вида перерабатываемого топлива. В основном все они требуют подвода тепла извне. Нагрев реакционных аппаратов производится горячими дымовыми газами, которые передают тепло топливу через стенку аппарата или при непосредственном соприкосновении с топливом.
Газификация - процесс переработки топлива, при котором пическая часть его превращается в горючие газы в присутствии возд) ха, водяного пара, кислорода и других газов. Этот процесс экзотермический. Температура газификации составляет 900-1100 °С.
Гидрирование - переработка твердого топлива, при которой под лиянием высокой температуры при действии водорода и в присутствии катализаторов происходят химические реакции, приводящие к образованию продуктов, более богатых водородом, чем исходное сырье. Качество и количество продуктов, полученных при гидрировании зависит от вида перерабатываемого топлива, от условий проведения процесса и ряда других факторов.
Методы переработки жидкого топлива (нефти) делят на две группы: физические и химические.
физические методы переработки основаны на использовании физических свойств фракций, входящих в состав нефти. Химические реакции при этих методах переработки не протекают. Наиболее распространенным физическим методом переработки нефти является ее перегонка, при которой нефть разделяют на фракции.
Химические методы переработки основаны на том, что под влиянием высоких температур и давления в присутствии катализаторов углеводороды, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах, претерпевают химические преврашения, в результате которых образуются новые вещества. Это термический и каталитический крекинги.
Термический крекинг - химический метод переработки нефти, суть которого заключается в расщеплении длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в высококинящие фракции, на более короткие молекулы легких, низкокипящих продуктов. Термический крекинг протекает при высоких температурах (450-500 °С) и повышенном давлении. Термический крекинг, проводимый при температуре 670-1200 0С и при атмосферном давлении, называется пиролизом.
Каталитический крекинг основан на применении катализатора, который позволяет снизить температуру крекинга и не только увеличить количество получаемых продуктов, но и улучшить их качество. Катализаторами служат глины типа бокситов, ц также синтетические алюмосиликаты. Температура крекинга - 450-500 "С. Процесс идет при повышенном давлении.
Разновидностью каталитического крекинга является риформинг. Катализатором служит платина, нанесенная на окись алюминия.
Вышеописанные методы переработки естественных топлив позволяют получать искусственные топлива и различные нефтепродукты.
В результате коксования углей получают следующие продукты:
1. Кокс - продукт темно-серого цвета, пористость которого составляет 45-55 %, содержит 97-98 % углерода. В зависимости от назначения делится на:
а) доменный кокс (диаметр более 40 мм);
б) литейный кокс (диаметр от 25 мм);
в) коксовый орешек (диаметр 10-25 мм) применяется для производства
ферросплавов;
г) коксовая мелочь (диаметр менее 10 мм) применяется для агломерации;
д) кокс, не пригодный для технических нужд из-за содержат золы, серы и низких
механических свойств и используется только в качестве топлива.
2. Обратный коксовый газ содержит 60 % водорода и 25 % метана, остальное - азот, окись углерода, углекислый газ, кислород, непредельные углеводороды. Применяется для подогрева воздушного дуть в доменных печах, для обогрева сталеплавильных, коксовых и других печей; служит также сырьем для производства водорода и аммиака.
3. Сырой бензол состоит из бензола, толуола, ксилола, сероуглерода, фенолов и др. Вещества, входящие в состав сырого бензола, широко используются в производстве полимеров, красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ, ядохимикатов и др.
4. Каменноугольная смола является смесью ароматических углеводородов. Ее используют для производства красителей, химически волокон, пластических масс, в фармацевтической промышленности, а также для производства различных технических масел.
В результате прямой перегонки нефти получают продукты, разде ляемые на три группы: топливные фракции, масляные дистилляты и гудрон.
Топливные фракции (температура кипения от 150 до 400 0С) - это бензины, лигроины, керосины, газойль и мазут. Масляные дистилляты – это фракции с температурой кипения от 350 до 550°С; применяются для получения смазочных и специальных масел. Гудрон - полупродукт для получения битумов и кокса.
При крекинге получают: крекинг-бензины, крекинг-газы и крекщ остаток (смолистые и асфальтовые вещества).
Коксохимическая и нефтеперерабатывающая отрасли промьшленности
характеризуются высокой материало- и энергоемкостью. Затраты на сырье составляют 5075 %. Следовательно, основным фактором, влияющим на себестоимость, является снижение затрат на выпускаемой продукции, которое можно осуществить совершенствованием технологических процессов переработки нефти и кокса, применением каталитических процессов, более совершенных аппаратов и комплексной автоматизации, что ведет к сокращению капитальных затрат, затрат на энергию и пар, повышение производительности труда.
Полимерами называются продукты химического соединения одинаковых молекул в виде многократно повторяющихся звеньев. Молекулы полимеров состоят из десятков и сотен тысяч атомов. К полимерам относятся: целлюлоза, каучуки, пластмассы, химические волокна, паки, клеи, пленки, различные смолы и др.
По своему происхождению полимерные материалы делятся на природные и синтетические. К природным относятся: крахмал, канифоли, белки, натуральный каучук и др. Основную массу полимерных материалов, применяемых в современной промышленности, составляют синтетические полимеры. Они получаются с помощью реакций полимеризации (без образования побочных продуктов), например получение полиэтилена, и поликонденсации (с образованием побочных продуктов), например получение фенол форм альдегид ных смол.
Получение полимеров по реакции полимеризации осуществляется следующим процессом. В реакцию полимеризации вступают органические вещества, содержащие в молекуле двойные связи (например, этилен СН2 = СН2). Под воздействием света, тепла, давления или в присутствии катализаторов молекулы веществ за счет раскрытия двойных связей соединяются друг с другом, образуя полимер, химический состав которого в случае полимеризации этилена может быть выражен формулой: (– СН2 – СН2 –)n, где п – степень полимеризации. т. е. число, показывающее, сколько молекул мономера объединилось при полимеризации в молекулы полимера.
При получении полимеров по реакции поликонденсации в реакцию вступают два мономерных продукта с образованием полимера и побочного продукта.
Среди полимерных материалов особое место принадлежит пластмассам. Это материал, в состав которого а качестве основного компонента входят высокомолекулярные синтетические смолы. Их получают путем химического синтеза простейших веществ, извлекаемых из столь доступного сырья, как уголь, известь, воздух, нефть, природные газы.
Главное преимущество использования пластмасс по сравнению c другими материалами - это простота переработки их в изделия. Присущие им пластические свойства позволяют c помощью пресс-автоматов, автоматов для литья и др. изготавливать в час сотни деталей сложных конфигураций. При этом расход материалов минимальный (практически нет отходов), уменьшается количество станков и обслуживающего персонала, сокращается расход электроэнергии. Ввиду этого требуется значительно меньше капиталовложений в организацию производства изделий из пластмасс.
Все вышеперечисленные достоинства пластмасс определили высокую техникоэкономическую эффективность их использования и способствовали тому, чтобы в современном производстве эти материалы стали не только заменителями дорогостоящих металлов и сплавов, но и самостоятельными уникальными конструкционными материалами.
Пластмассы широко применяются в народном хозяйстве: в машиностроении, приборостроении, электро- и радиотехнике, быту т. п. Они сочетают в себе ряд ценных свойств: являются хорошим диэлектриками, теплоизоляционными материалами, могут быть оптически- и радиопрозрачными, упругими или эластичными. Они имеют низкую плотность, высокую коррозионную стойкость, легко формуются в изделия, могут заменять металлы и сплавы, имеют невысокую стоимость.
Методы переработки пластмасс и изготовления пластмассовых изделий зависят от отношения пластмасс к температуре. Выделяют термопластичные и термореактивные пластмассы.