Химическая формула угля: Ваш браузер не поддерживается

Содержание

118 элементов. Часть шестая: самая большая химия

Элемент: углерод (Carbon)

Химический символ: C

Порядковый номер: 6

Год открытия: известен с древности, признан элементом в 1778

Стандартная атомная масса: 12.0096

 Температура возгонки: 3915 К

Тройная точка: 4600 К

Плотность при стандартных условиях: около 2 г/cм3 (аморфная форма), 2.267 г/см3 (графит), 3.515 г/см3

Скорость звука в углероде: 18350 м/с (в алмазе)

Число стабильных изотопов: 2

Кристаллическая решётка: кубическая, гранецентрическая (алмаз), гексагональная (лонсдейлит)

Долгие годы для любителей химии не было лучше книжки про элементы, чем двухтомник «Популярная библиотека химических элементов». Замечательное издание, с которым нельзя не сверяться, делая новый корпус текстов про элементы. И, когда речь заходит об углероде – и тем более, на сайте Mendeleev. info – нельзя не процитировать начало шестой главы:

«Углерод встречается в природе как в свободном, так и в соединенном состоянии, в весьма различных формах и видах. В свободном состоянии углерод известен по крайней мере в трех видах: в виде угля, графита и алмаза. В состоянии соединений углерод входит в состав так называемых органических веществ, т.е. множества веществ, находящихся в теле всякого растения и животного. Он находится в виде углекислого газа в воде и воздухе, а в виде солей углекислоты и органических остатков в почве и массе земной коры. Разнообразие веществ, составляющих тело животных и растений, известно каждому. Воск и масло, скипидар и смола, хлопчатая бумага и белок, клеточная ткань растений и мускульная ткань животных, винная кислота и крахмал – все эти и множество иных веществ, входящих в ткани и соки растений и животных, представляют соединения углеродистые. Область соединений углерода так велика, что составляет особую отрасль химии, т.е. химии углеродистых или, лучше, углеводородистых соединений».

Что же, все, надеюсь, узнали «Основы химии» Дмитрия Ивановича Менделеева. Конечно, авторы «Популярной библиотеки» не могли не поправить нашего соотечественника и не сказать, что уголь, конечно, есть графит, но к нему добавились еще две аллотропные модификации.

Кто же мог подумать, что со времен издания книги именно за них будет присуждено две Нобелевские премии (по физике 2010 и по химии 1996 года). Впрочем, на этом не заканчиваются ни аллотропные модификации (ох, далеко не заканчиваются!), ни Нобелевские премии, которые связаны с углеродом (даже если не считать органическую химию).

Каменный уголь (антрацит)


Да, углерод человечество знает издревле. Как минимум, в форме алмаза и сажи. «И угля!» — добавите вы. Не совсем так: обычный каменный уголь – это как бы «не до конца графит». И не совсем углерод. Посмотрите на рисунок ниже: примерно из вот таких молекул и состоит каменный уголь.

Структура каменного угля


Давайте все-таки сначала разберемся с аллотропными формами шестого элемента таблицы Менделеева, который стал считаться самостоятельным элементом в XVIII веке. Сначала в 1772 году Антуан Лавуазье, сжегший одно и то же количество угля и алмаза, и получивший одно и то же количество углекислого газа, показал, что алмаз – это форма угля, а затем в 1779 году Карл Шееле добавил к формам углерода графит, который почему-то считался соединением свинца.

Антуан Лоран Лавуазье


Итак, есть алмаз, есть графит. Одни и те же атомы углерода, но расположенные совершенно иначе: в алмазе атомы имеют sp3-гибридизацию (все учили в школе?) и расположены в идеальной кристаллической решетке. Потому любой алмаз – это, по сути, одна молекула. И твердость соответствующая – 10 по шкале Мооса. В графите атомы имеют гибридизацию sp2 и расположены слоями, которые находятся сравнительно далеко друг от друга. Как итог, графит – прекрасный проводник и очень хрупок, имеет твердость 1-2.

Анимация кристаллической решетки алмаза


Аморфный углерод тоже оказался отдельным веществом, совсем не графитом. Более того, еще в 1967 году IMA (International Mineralogy Association) официально признала существование лонсдейлита, «гексагонального алмаза» – еще одной sp3-модификации углерода. Эта форма получила имя в честь Кейтлин Лонсдейл, кристаллографа, которая еще в 1928 году методом рентгеновской дифракции показала, что молекула бензола – плоская.

Структура лонсдейлита


Еще в «Популярной библиотеке химических элементов» с гордостью сообщалось о создании в СССР еще двух форм углерода – карбина и поликумулена. То есть линейных форм с sp-гибридицацией. В карбине декларировалось «бесконечное» чередование одинарной и тройной связи, в поликумулене все связи были двойными. Оказалось, что не все так просто. То за карбин принимали фуллерены, о которых речь пойдет позже, то еще что-то. Однако эти молекулы действительно существуют. Правда, обычно они получаются короткими – 40-50 атомов (для карбина пока что рекорд – 44 атома). Но в 2016 году удалось вырастить цепочку из 6000 тысяч атомов углерода, соединенных двойной связью – правда, только внутри нанотрубки.

Маленький перешеек – молекула карбина


Этим химики, конечно же, не ограничились. В том же десятилетии, когда была издана «Библиотека», состоялось прорывное открытие. В 1984 году Эрик Ролфинг, Дональд Кокс и Эндрю Кальдор испаряли лазером углерод в сверхзвуковом потоке гелия. До конца распознать структуру получившихся кластеров удалось только в следующем году. Гарольд Крото, Джеймс Хит, Шеан О’Брайен, Роберт Кёрл и Ричард Смелли повторили эксперименты и поняли, что в результате получается замкнутый «шарик» углерода формулы С60, до боли похожий на футбольный мяч. Новую формулу назвали букминстерфуллерен, в честь архитектора Букминстера Фуллера, который использовал схожие конструкции в своем творчестве. Эффект от открытия был ошеломляющим: недаром в 1991 году фуллерен стал «молекулой года».

Одна из конструкций Фуллера


Достаточно быстро нашлись и другие фуллерены – С70 и С540… Крото, Кёрл и Смелли получили заслуженную Нобелевскую премию.

Гарольд Крото


Дальше настал час выпускников нашего МФТИ, Андрея Гейма и Константина Новоселова. Обладая очень нестандартным экспериментальным мышлением (Гейм даже Шнобелевскую премию получил за эксперименты по левитации лягушки), они решили попытаться оторвать один слой графита. Причем банально – руками. Оказалось, что если к карандашному стержню прилепить скотч и дернуть, есть шанс получить Нобелевскую премию по физике 2010 года за создание и изучение графена – уникальной двумерной формы углерода.

Кроме всего вышеописанного, выяснилось, что одномерные листы углерода можно скручивать в трубки. Так получилась еще одна форма – углеродные нанотрубки. При этом и графен, и фуллерены, и нанотрубки сразу же нашли себе сотни применений в науке и технологии.

Восемь аллотропных модификаций углерода:
a) Алмаз,
b) Графит,
c) Лонсдейлит,
d) C60,
e) C540,
f) C70,
g) Аморфный углерод,
h) Однослойная углеродная нанотрубка.


Но если вы думаете, что обычным графеном, фуллеренами и нанотрубками все обошлось, то вы тоже сильно ошибаетесь. Теперь ученые изучают «нанопочки» – nanobuds. Это если вы к нанотрубке так или иначе прикрепите фуллерен – или несколько фуллеренов. И даже это уже используется – как нанопереключатель. Есть и другие дискутируемые формы углерода – например, экзотические астралены.

Астрален


Впрочем, и в самом графене есть чем заняться. Интересно, что с разницей в полтора месяца вышло два интервью с первооткрывателями графена, в которых затрагивалось развитие этой темы.

Вот что мне, например, сказал в своем интервью Константин Новоселов:

«Очень популярным оказалось направление, в котором мы складываем двумерные материалы в так называемые гетероструктуры, то есть кладем один лист [графена]на другой. Этим стали заниматься лет семь назад, но только сейчас мы научились управлять свойствами этих материалов. Обычно свойствами управляют за счет температуры, воздействия магнитного поля, а здесь мы управляем свойствами за счет взаимодействия между двумя слоями. Например, вы берете их, складываете, а затем поворачиваете. Поворачиваете на один градус — у вас одни свойства, на полградуса — кардинально другие. Например, при повороте на полградуса у вас в руках сверхпроводник, а еще на полградуса — изолятор».

Константин Новоселов


А вот что в интервью физтеховскому журналу «За науку» (к созданию которого автор тоже приложил свою руку) говорит другой автор открытия, Андрей Гейм:

 

«То, чем я сейчас занимаюсь, я называю «Графен 3.0». Графен — первый вестник из нового класса материалов, у которых нет толщины. Ничего тоньше, чем один атом, не сделаешь. Графен был снежком, который впоследствии превратился в лавину научных исследований. Область развивалась шаг за шагом, на сегодня люди занимаются двухмерными материалами уже больше 10 лет. Здесь мы были пионерами.

После нам стало интересно, как эти материалы складывать друг на друга, то есть собирать многослойные структуры. Я назвал это «Графен 2.0», поскольку это было разумным развитием идеи, этим занимались те же самые люди, а экспериментальная и теоретическая работы очень похожи.

Мы по-прежнему занимаемся тонкими материалами, но за последние несколько лет я немного «отпрыгнул» в сторону от своей специальности — квантовой физики, особенно электрических свойств твердых веществ, — и занимаюсь молекулярным транспортом. Мне интересно, как меняются свойства воды, свойства потока гелия или чего угодно, если их пустить не в обычные трубы, а в трубы в несколько атомов. Мы научились вместо графена делать пустое место, антиграфен. Свойства полостей, как они разрешают молекулам течь, — новая экспериментальная система, никто этого не делал. Существует куча интересных явлений, которые мы опубликовали, но нужно развивать эту область, посмотреть, как свойства воды меняются, если её ограничить».

Андрей Гейм. Фото: МФТИ


Кроме того, нужно не забывать и о газообразных формах углерода – атомарном углероде и диуглероде. Они не встречаются при нормальных условиях, однако испарившийся углерод содержит в среднем около 28% странного вещества со структурной формулой :С=С:. Впрочем, в звездных атмосферах и атмосферах экзопланет его тоже хватает. Более того, свет слабых комет в основном обусловлен именно переизлученным димерами С2 светом.

Маленькое отступление: мы сейчас поговорили только об аллотропных формах углерода – и уже наговорили на средний размер статьи об химических элементах, не поговорив ни о применении, ни о происхождении самого элемента, ни об его химии. Сразу скажем – о химии углерода говорить мы не будем. Потому что вся органическая химия и вся биохимия – это химия углерода. И даже в начале 90-х годов, когда я учился органике, курс общей органической химии составлял ровно 12 толстенных томов. И это мы молчим о биохимии.

Что же касается происхождения, то, разумеется, углерод появляется в термоядерных реакциях в звездах. Более того, так называемый цикл CNO, в котором атомы углерода, азота и кислорода являются формально катализаторами превращения водорода в гелий – это один из основных процессов в звездах. Но несмотря на то, что часть этого цикла называется «углеродным циклом» или циклом Бете, мы расскажем подробнее о нем в следующей главе, про азот.

Схема CNO-цикла


Применять углерод человечество начало еще тогда, когда оно не стало человечеством. Уголь и сажа использовались и как топливо, и как краситель. Затем именно на угле были выплавлены первые металлы и сплавы, на угле заработала паровая машина… Бриллианты радовали дам, потом начали резать стекло…

Но давайте мы расскажем вам о способе использования углерода в качестве часов.

Идея метода датирования содержащих органику археологических и палеонтологических находок, предложенная Уиллардом Либби в 1946 году, весьма изящна. Она базируется на нескольких опорных положениях.

Уиллард  Франк Либби


Во-первых, все мы в значительной мере состоим из атомов углерода. Во-вторых, мы постоянно находимся в состоянии углеродного обмена с окружающей средой, и те атомы, которые сейчас находятся в нас, некоторое время назад были в составе растений, а еще некоторое время назад были в углекислом газе, который растения поглотили из атмосферы в процессе фотосинтеза. В-третьих, в природе существует три изотопа углерода. Стабильные 12С и 13С и радиоактивный 14С с периодом полураспада в 5730 ± 40 лет. Этот изотоп образуется в верхних слоях атмосферы, и за счет перемешивания атмосферы и постоянного поглощения растениями, в живых организмах его содержание примерно одинаковое.

Но вот организм умирает. Углеродный обмен останавливается, и радиоактивный изотоп начинает распадаться по бета (-)-распаду со скоростью 3,56 ± 0,07 распада в минуту на грамм углерода. Таким образом, если взять пробу из глубины образца и при помощи масс-спектрометра померять соотношение атомов 12С и 14С, то можно узнать время, которое прошло со времени прекращения углеродного обмена. То есть когда умерло животное или человек, кости которого нашли археологи. Когда был срезан лен, из которого была сделана найденная в гробнице древняя одежда. И так далее. Конечно, оценки здесь будут приблизительные, но тем не менее, время до 60 000 лет таким образом измерить можно. Неудивительно, что Либби получил в 1960 году Нобелевскую премию по химии.

Применению углерода (даже в элементарном виде) можно посвятить не одну книгу. Даже если брать по одному тому на каждый из основных видов его аллотропных модификаций. Алмаз? Не только украшение, но и резаки, подложка для микроэлектроники, ультрафиолетовые светодиоды. Графен? Сверхпроводники, гибкие экраны, сенсоры, электроды в суперконденсаторах. Графит? Не только карандаши и проводящие вкладыши в «рогах» троллейбуса, но и смазка, теплозащита для космических аппаратов, замедляющие стержни в атомных реакторах и даже эталон длины для электронных микроскопов.

Можно с полной ответственностью сказать, что именно сейчас химия (а заодно и физика) углерода как элемента переживает второе рождение.

 

Текст: Алексей Паевский

 

Что такое активированный уголь, все об активированном угле

Что такое активированный уголь

Активированный уголь с точки зрения химии – это одна из форм углерода с несовершенной структурой, практически не содержащая примесей, таких как: водород, азот, галогены, сера и кислород.
Несовершенная форма характеризуется высокой степенью пористости с порами, размер которых колеблется в широком диапазоне с пределами, различающимися более чем в 106 раз – от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».

Внешний вид — черные аморфные гранулы или порошок, карбонизированного углеродистого материала различного размера и формы.

По своему химическому составу активированный уголь сходен с графитом, материалом, используемым в обычных карандашах. Активированный уголь, алмаз, графит – все это формы углерода, практически не содержащие примесей.

Межмолекулярное притяжение, существующее в порах угля, приводит к возникновению адсорбционных сил, которые по своей природе сродни силе гравитации с той лишь разницей, что действуют они на молекулярном, а не на астрономическом уровне. Называются они Ван-дер-Ваальсовы силы.
Эти силы вызывают реакцию, подобную реакции осаждения, при которой адсорбирующие вещества могут быть удалены из водных или газовых потоков.
Химические реакции и химические связи также могут возникать между адсорбирующими веществами и поверхностью активированного угля или неорганическими примесями. Эти процессы называются химической адсорбцией или хемосорбцией.
Однако именно процесс физической адсорбции происходит при взаимодействии активированного угля и адсорбирующего вещества.

 

Структура пор активированного угля

В активированных углях различают три категории пор: микро-, мезо- и макропоры. Микро- и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированных углей. Соответственно, именно они вносят наибольший вклад в их адсорбционные свойства. Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры — для адсорбции более крупных органических молекул.

Определяющее влияние на структуру пор активированных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля — большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для активированных углей на основе древесины.



Карбонизированная древесина

Активированный каменный уголь

Активированный кокосовый уголь

 

Адсорбция

Молекулы удаляемых загрязнителей удерживаются на поверхности активированного угля межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса. Таким образом, активированные угли удаляют загрязнители из очищаемых веществ (в отличие, например, от обесцвечивания, когда молекулы цветных примесей не удаляются, а химически превращаются в бесцветные молекулы).
Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут также влиять такие факторы, как размер молекул адсорбата, размер пор и гранул угля, температура и pH раствора.

 


Макропоры
(> 500 Å)

 


Мезопоры
(20 — 500 Å)

 


Микропоры
(< 20 Å)
 

 

Хемосорбция

Некоторые вещества слабо адсорбируются на поверхности обычных активированных углей. К числу таких веществ относятся аммиак, диоксид серы, пары ртути, сероводород, формальдегид, хлор, цианистый водород.
Для эффективного удаления таких веществ используются активированные угли, импрегнированные специальными химическими реагентами.

 

В настоящее время активированный уголь, в основном выпускается в следующих 4 формах.

Формы активированного угля

    гранулированный активированный уголь
    порошковый активированный уголь
    экструдированный активированный уголь (экструдер)
    ткань пропитанная активированным углем





гранулированный активированный уголь

формованный экструдированный активированный уголь

порошковый активированный уголь

адсорбционная угольная ткань

 

Важно знать: приминение активированного угля.

Водород вместо нефти, газа и угля — новый тренд в Европе | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В Европе явно назревает водородный бум. Во всяком случае, в разных странах к нему начинают активно готовиться. В последнее время в СМИ появляется все больше сообщений о пилотных проектах с водородом — и все чаще мелькает химическое обозначение этого газа: h3.

Кто претендует на титул «водородная держава №1»

Так, в Германии сооружается крупнейшая в мире установка по его производству методом электролиза и стартует эксперимент по частичному замещению водородом природного газа в отоплении жилья. Над этим же, над заменой метана на h3 в газопроводной сети, работают и в Великобритании. В Нидерландах и Бельгии собираются протестировать речное судно на водородном топливе и создать для него систему заправки. 

Себастьян Курц обещает превратить Австрию в мирового лидера в области водородных технологий

В Австрии три ведущих концерна готовят сразу несколько совместных пилотных проектов, в том числе по использованию водорода вместо угля при производстве стали, а бывший и, вероятно, будущий канцлер, консерватор Себастьян Курц в ходе избирательной кампании выдвигает лозунг превращения своей страны в «водородную державу №1». На эту же роль претендует и Франция. Да и Германия вполне сможет побороться за такой титул.  

Пригородные электрички на водороде: лидирует ФРГ 

Ведь два пока единственных в мире водородных поезда Coradia iLint эксплуатируются именно в Германии. Более того, они уже успешно отработали свои первые 100 тысяч километров. Это произошло в июле, спустя десять месяцев после начала регулярной перевозки пассажиров по стокилометровому маршруту между городами Бремерхафен, Куксхафен, Букстехуде и Бремерфёрде. 

До конца 2021 года на этой не электрифицированной железнодорожной линии на северо-западе страны в федеральной земле Нижняя Саксония собираются полностью отказаться от дизельных локомотивов, заменив их на 14 поездов, вырабатывающих электроэнергию в топливных элементах в ходе химической реакции между водородом и кислородом. Вместо выхлопов получается вода.

Пригородная водородная электричка Coradia iLint эксплуатируется в Германии с сентября 2018 года

Такие же водородные электрички решили использовать и в федеральной земле Гессен. В мае выпускающий их французский концерн Alstom получил заказ объемом в 500 млн евро на 27 поездов, которые с 2022 года планируется использовать для пригородного сообщения с горным массивом Таунус к северо-западу от Франкфурта-на-Майне.

В результате ФРГ станет бесспорным мировым лидером в области водородного железнодорожного транспорта. Тем более, что интерес к инновационным поездам Alstom проявляют и другие федеральные земли. С некоторыми из них, сообщил глава германского филиала концерна Йорг Никутта (Jörg Nikutta) агентству dpa, он ведет сейчас «активные переговоры».  

Эксперименты с водородом в газовой сети

Немцев и в целом европейцев водород привлекает, прежде всего, из экологических соображений. При использовании h3 в атмосферу не выделяется углекислый газ CO2, самый большой виновник в парниковом эффекте и глобальном потеплении, так что более широкое внедрение водородных технологий поможет странам ЕС выполнить обязательства, взятые на себя в рамках Парижского соглашения по климату (Германия, к примеру, их пока не выполняет).

Но есть и экономический интерес. Он связан с тем, что использование такого возобновляемого источника энергии, как водород, снижает потребность в ископаемых энергоносителях, чаще всего импортируемых (в том числе из России). Например, в нефти и нефтепродуктах, на которых работают, скажем, дизельные локомотивы в том же Таунусе на не электрифицированных маршрутах.   

Впрочем, немецкая компания Avacon, начинающая пилотный проект по примешиванию к природному газу до 20 процентов водорода, в своих заявлениях говорит исключительно о защите климата. Эксперимент призван доказать, что к используемому для отопления газу можно добавлять не до 10 процентов h3, как предписывают действующие нормы, а в два раза больше. В результате сократится выброс CO2, поскольку будет сжигаться меньше углеводородного топлива.

Масштабы эксперимента скромные: он проводится в одном из районов городка Гентхин в восточногерманской земле Саксония-Анхальт. Выбрали это место потому, что имеющаяся здесь газовая инфраструктура по своим техническим характеристикам наиболее типична для всей сети компании Avacon. «Поскольку зеленый газ будет играть все более важную роль, мы хотим переоснастить свою газораспределительную сеть так, чтобы она была приспособлена к приему как можно более высокой доли водорода», — поясняет стратегическую цель эксперимента член правления Avacon Штефан Тенге (Stephan Tenge).   

Power to Gas: возобновляемая энергия, электролиз, «зеленый водород«

Под «зеленым газом» он подразумевает «зеленый водород»: так принято называть тот h3, который образуется наряду с кислородом O2 при электролизе обычной воды. Процесс этот технически весьма простой, но очень энергоемкий. Однако если использовать для него излишки электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников — ветер и солнце, то получается безвредное для климата топливо, произведенное без выбросов в атмосферу CO2.

НПЗ Shell в Весселинге: здесь будет крупнейшая в мире установка P2G по производству водорода

Собственно, начавшееся уже несколько лет назад распространение в Европе этой технологии, получившей название Power to Gas (P2G), и лежит в основе растущего европейского интереса к водороду. Так, в конце июня британо-нидерландский концерн Shell при финансовой поддержке Евросоюза (ЕС предоставил 10 из 16 млн евро) начал в Германии на территории своего нефтеперерабатывающего завода в Весселинге под Кёльном строительство крупнейшей в мире установки по производству водорода методом электролиза. До сих пор его получают здесь из природного газа.

После ввода в эксплуатацию во второй половине 2020 года мощность установки, сообщает Shell, составит ежегодно 1300 тонн водорода, который будет использоваться главным образом в производственных процессах на самом НПЗ. Но часть пойдет на то, чтобы превратить территорию между Кёльном и Бонном в модельный регион по внедрению h3, в том числе как топлива для автобусов, грузовых и легковых автомобилей, возможно — для судов, ведь Рейн в непосредственной близости.      

Будет ли Великобритания отапливаться водородом?

Тем временем в третьем по размерам британском городе Лидсе энергетическая компания Northern Gas Networks готовит пилотный проект под многозначительным названием h31, который схож с тем, что проводится в немецком Гентхине, но значительно превосходит его по масштабам. Конечная цель: во всем городе полностью перевести отопление с природного газа, метана, на водород. Морские ветропарки для его производства методом электролиза имеются.

А соответствующие нагревающие воду бойлеры вот уже три года разрабатывает в английском городе Вустере филиал немецкой фирмы Bosch Termotechnik. Его глава Карл Арнцен (Carl Arntzen) рассказал газете Die Welt, что правительство Великобритании до самого последнего времени собиралось снижать значительные выбросы CO2 путем перевода отопительных систем по всей стране с газа на электричество, однако в этом году министерство экономики очень заинтересовалось водородной идеей.

Перед Northern Gas Networks и другими британскими газовыми компаниями это открывает перспективу перепрофилировать и тем самым сохранить имеющуюся газораспределительную систему, которая в случае электрификации отопления оказалась бы ненужной.

Водородные автомобили: высоки ли их шансы? 

Пока британское правительство только присматривается к водороду, лидер австрийских консерваторов Себастьян Курц идеей его широкого внедрения уже настолько увлекся, что сделал ее одним из своих предвыборных лозунгов. Его шансы выиграть в сентябре парламентские выборы и вновь возглавить правительство весьма высоки. И тогда, надо полагать, различные водородные проекты могут рассчитывать на активную поддержку Вены.

А конкретные проекты уже есть, поскольку три ведущие промышленные компании страны — энергетическая Verbund AG, нефтегазовая OMV и металлургическая Voestalpine — решили совместно форсировать внедрение в Австрии водородных технологий. Первый совместный проект стоимостью 18 млн евро (12 млн из них предоставил ЕС) будет реализован в Линце уже к концу 2019 года: там речь идет о замене угля на водород при производстве стали. А НПЗ Schwechat близ Вены планирует для собственных нужд наладить производство h3 методом электролиза — как Shell близ Кёльна.

Увлечение водородом обрело в Европе уже такие масштабы, что консалтинговая компания Boston Consulting Group (BCG) сочла нужным предупредить об опасности завышенных ожиданий и ошибочных инвестиций. Наилучшие перспективы «зеленый водород» имеет в промышленности, а также на грузовом, воздушном и водном транспорте, рассказал газете Handelsblatt Франк Клозе (Frank Klose), соавтор только что опубликованного исследования BCG.

А вот у легковых машин на водороде шансы на успех (пока, во всяком случае) представляются минимальными, хотя японская компания Toyota и собирается расширять их выпуск. На 1 января 2019 года в Германии, к примеру, было зарегистрировано всего-то 392 автомобиля, работающего на h3. У электромобилей, не говоря уже о гибридах, перспективы явно лучше. 

______________

Подписывайтесь на наши каналы о России, Германии и Европе в | Twitter | Facebook | YouTube | Telegram 

Смотрите также:

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электростанция из аккумуляторов

    Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Большие батареи на маленьком острове

    Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Главное — хорошие насосы

    Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Место хранения — норвежские фьорды

    Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электроэнергия превращается в газ

    Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Водород в сжиженном виде

    Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    В чем тут соль?

    Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Каверна в роли подземной батарейки

    На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Крупнейший «кипятильник» Европы

    Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Накопители энергии на четырех колесах

    Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

    Автор: Андрей Гурков

процесс образования, использование в промышленности

Уголь в различных своих модификациях может иметь цвет от коричневого до черного. Он является хорошим топливом, поэтому его используют в преобразовании тепловой энергии в электрическую. Образуется он в результате накопления растительной массы и прохождения в ней физико-химических процессов.

Различные модификации угля

Накопление древесной массы в болотистой почве приводит к образованию торфа, который является предшественником угля. Формула торфа достаточно сложная, кроме того, для этой разновидности угля не существует конкретного стехиометрического соотношения. Сухой торф состоит из атомов углерода, водорода, кислорода, азота и серы.

Далее торф при длительном воздействии высокой температуры и больших давлений, возникающих в результате протекания геологических процессов, претерпевает ряд следующих угольных модификации:

  1. Бурый уголь или лигнит.
  2. Битум.
  3. Каменный уголь.
  4. Антрацит.

Конечным продуктом этой цепи преобразований является твердый графит или графитоподобный уголь, формула которого представляет собой чистый углерод C.

Древесина карбонового периода

Около 300 млн лет назад в карбоновый период большая часть суши нашей планеты была покрыта гигантскими папоротниковыми лесами. Постепенно эти леса вымирали, и древесина накапливалась в болотистых почвах, на которых они произрастали. Большое количество воды и грязи создавали препятствия для проникновения кислорода, поэтому мертвая древесина не разлагалась.

В течение длительного времени вновь отмершая древесина покрывала более старые слои, давление и температура которых постепенно увеличивались. Сопутствующие геологические процессы в конечном итоге привели к образованию залежей угля.

Процесс карбонизации

Термин «карбонизация» подразумевает метаморфические преобразования углерода, связанные с увеличением толщины древесных пластов, тектоническими движениями и процессами, а также с увеличением температуры в зависимости от глубины напластований.

Увеличение давления в первую очередь изменяет физические свойства угля, химическая формула которого остается неизменной. В частности, изменяется его плотность, твердость, оптическая анизотропия и пористость. Увеличение же температуры изменяет саму формулу угля в сторону увеличения содержания углерода и уменьшения кислорода и водорода. Эти химические процессы приводят к увеличению топливных характеристик угля.

Каменный уголь

Эта модификация угля очень богата углеродом, что приводит к высокому коэффициенту теплоотдачи и обуславливает ее использование в энергетической промышленности к качестве основного топлива.

Формула каменного угля состоит из битумных субстанций, дистилляция которых позволяет выделить из него ароматические гидрокарбонаты и вещество, известное под названием кокс, которое широко используется в процессах металлургии. Помимо битумных соединений, в каменном угле много серы. Этот элемент является главным источником загрязнения атмосферы при сжигании угля.

Каменный уголь имеет черный цвет и медленно горит, создавая пламя желтого цвета. В отличие от бурого угля, его теплота сгорания больше и составляет 30-36 МДж/кг.

Формула угля имеет сложный состав и содержит множество соединений углерода, кислорода и водорода, а также азота и серы. Такое разнообразие химических соединений стало началом развития целого направления в химической промышленности – карбохимии.

В настоящее время каменный уголь практически вытеснен природным газом и нефтью, однако два важных его направления использования продолжают существовать:

  • основное горючее на тепловых электростанциях;
  • источник кокса, получаемого путем бескислородного горения каменного угля в закрытых домнах.

Из чего состоит уголь? Какова химическая формула угля

Особенности разных видов топлива

Рассмотрим два основных, наиболее распространенных, вида твердотопливного сырья — дрова и уголь.
Дрова содержат значительное количество влаги, поэтому сначала происходит испарение влаги, на что потребуется определенное количество энергии. После испарения влаги начинается интенсивное горение дров, но, к сожалению, процесс длится недолго.

Поэтому, чтобы его поддерживать, требуется регулярное подкладывание дров в топку. Температура возгорания древесины составляет около 300°С.

По количеству выделяемого тепла и длительности горения уголь превосходит древесину. В зависимости от возраста ископаемого материала минерал подразделяется на виды:

  • бурый;
  • каменный;
  • антрацит.

Особенности сжигания углей

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

Если уголь используется в твердотопливном котле, тогда нельзя допустить вскипание теплоносителя. Основная опасность связана с тем, что предохранительный клапан может просто не сработать, а это чревато большим взрывом. К тому же смесь воды и горячего пара плохо воздействует на функциональные способности циркуляционного насоса. Специалистами были разработаны два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

  1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
  2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Рассматривая, при какой температуре горит тот или иной вид топлива, следует учитывать, что приводятся цифры, достижимые только в идеальных условиях. В домашней печи или твердотопливном котле такие условия создать невозможно, да и не нужно. Кирпичный или металлический теплогенератор не рассчитан на такой уровень нагрева, а теплоноситель в контуре быстро закипит.

Поэтому температура сгорания топлива определяется режимом его сжигания, то есть, от количества воздуха, подаваемого в топочную камеру. Ископаемый и древесный энергоноситель лучше всего горит, если подача воздуха достигает 100%. Для ограничения воздушного потока используется задвижка или заслонка, благодаря чему поддерживается оптимальная для печи температура сгорания топлива — около 800-900°С.

Сжигание углей в котле

При сжигании энергоносителя в котле нельзя допускать вскипание теплоносителя в водяной рубашке — если предохранительный клапан не сработает, произойдет взрыв. Кроме того, смесь пара и воды губительно действует на циркуляционный насос в системе отопления.

Чтобы контролировать процесс горения, используются следующие способы:

  • энергоноситель загружается в топку и регулируется подача воздуха;
  • угольная крошка или топливо кусочками подается дозировано (по той же схеме, что и в пеллетных котлах).

Состав топлива разных видов

Бурый уголь относится к молодым залежам, поэтому в нем содержится наибольшее количество влаги (от 20% до 40%), летучих веществ (до 50%) и небольшое количество углерода (от 50% до 70%). Температура горения у него выше, чем дерева, и составляет 350°С. Теплота сгорания — 3500 ккал/кг.
Наиболее распространенным видом топлива является каменный уголь. В нем содержится небольшое количество влаги (13-15%), а содержание горючего элемента углерода превышает 75%, в зависимости от сорта.

Средняя температура возгорания — 470°С. Летучих газов в каменном угле 40%. При сгорании выделяется 7000 ккал/кг.

К самым старым залежам твердотопливного ископаемого относится антрацит, залегающий на значительной глубине. В нем практически нет летучих газов (5-10%), а количество углерода варьируется в пределах 93-97%. Теплота сгорания находится в пределах от 8100 до 8350 ккал/кг.

Отдельно необходимо отметить древесный уголь. Его получают из древесины путем пиролиза — сжигания при высокой температуре без доступа кислорода. Готовый продукт отличается высоким содержанием углерода (от 70% до 90%). При сжигании древесного топлива выделяется около 7000 ккал/кг.

Об особенностях использования торфяных брикетов можно прочитать в данной статье:

Разновидности угля

Существует несколько видов этого топлива, температура угля при горении у каждого типа будет разной. По происхождению различают уголь, полученный из древесины, и ископаемые экземпляры.

Ископаемое топливо сотворила сама природа. В его состав входят растительные компоненты, которые подвергались изменениям, находясь под толщей земли.

К этой категории относятся следующие типы угля:

  • антрацит;
  • бурый;
  • каменный.

Выделяют 3 вида угля

Природные ископаемые

Самая молодая разновидностей ископаемых — бурый уголь. Этот вид топлива состоит из большого количества примесей и отличается высоким уровнем влаги (до 40%). При этом содержание углерода может доходить до 70%.

Из-за высокой влажности этот уголь имеет невысокую температуру горения и низкую отдачу тепла. Температура горения составляет 1900 градусов, а возгорание происходит при 250 градусах. Бурую разновидность редко используют для печей в частных домах, поскольку она сильно уступает дровам по качеству.

Однако высоким спросом пользуется бурый уголь в виде брикетов. Такой теплоноситель проходит специальную доработку. Его влажность понижается, а потому топливо становится более эффективным.

Данный уголь имеет высокую влажность
Каменные ископаемые старше бурых. В природе они содержатся очень глубоко под землей. Этот теплоноситель может содержать до 95% углерода и до 30% летучих примесей. При этом ископаемое имеет невысокое содержание влаги — максимум 12%.

Находясь в печи, температура горения угля составляет 1000 градусов, а в идеальных условиях может достигать отметки в 2100 градусов. Его достаточно сложно разжечь, для этого нужно нагреть ископаемое до 400 градусов. Каменный теплоноситель — самая популярная разновидность топлива для обогрева зданий и частных домов.

Антрацит — древнейшее ископаемое, практически не содержащее примесей и влаги. Количество углерода в топливе более 95%. Температура сгорания составляет 2250 градусов при подходящих условиях. Для воспламенения необходимо создать температуру минимум 600 градусов. Необходимо применять дрова для того, чтобы создавать нужный нагрев.
Интересно: температура горения дров в печке.

Данный уголь не имеет влаги

Продукты производства

Древесный уголь не является природным ископаемым, поэтому его выделяют в отдельную категорию. Этот продукт получается в результате обработки древесины. Из нее удаляют лишнюю влагу и меняют структуру. При правильном хранении влажность в древесном топливе равна 15%.

Для того чтобы топливо воспламенилось, его необходимо нагреть до 200 градусов. Следует учитывать то, что температура горения древесного угля может отличаться в зависимости от условий и вида древесины, например:

  • для ковки металла подойдут березовые угли — при качественной подаче воздуха, они будут гореть при 1200-1300 градусах;
  • в отопительной котле или в печи температура древесного угля при горении составит 800-900 градусов;
  • в мангале на природе показатель будет равен 700 градусов.

Топливо, полученное из древесины, очень экономично. Его требуется гораздо меньше, чем дров. Этот производственный продукт идеально подойдет для приготовления мяса в мангале.

В этом видео вы узнаете, чем отличается каменный уголь от древесного:

Процесс горения

В зависимости от вида и сорта топливо делится на короткопламенное и длиннопламенное. К короткопламенным относится антрацит и кокс, древесный уголь.
При сжигании антрацит выделяет много тепла, но для его розжига требуется обеспечить высокую температуру более легко воспламеняемым топливом, например, дровами. Антрацит не выделяет дыма, горит без запаха, пламя у него низкое.

Длиннопламенные виды топлива сгорают за два этапа. Сначала выделяются летучие газы, которые сгорают над слоем угля в пространстве топки.

После выгорания газов начинает сгорать оставшееся топливо, превратившееся тем временем в кокс. Кокс горит на колосниках коротким пламенем. После выгорания углерода остается зола и шлаки.

Варианты угля

Зимой вопрос обогрева жилых помещений особенно актуален. В связи с систематическим ростом стоимости теплоносителей, людям приходится искать альтернативные варианты выработки тепловой энергии.
Оптимальным способом для решения сложившейся проблемы будет подбор твердотопливных котлов, которые имеют оптимальные производственные характеристики, отлично сохраняют тепло.

Удельная теплота сгорания каменного угля представляет собой физическую величину, показывающую, какое количество тепла способно выделяться при полном сгорании килограмма топлива. Для того чтобы котел работал длительное время, важно правильно подбирать к нему топливо. Удельная теплота сгорания каменного угля высока (22 МДж/кг), поэтому данный вид топлива считается оптимальным для эффективной работы котла.

Температура горения древесного угля значительно выше, поэтому данный вариант топлива является отличной альтернативой для обычных дров. Отметим и прекрасный показатель теплоотдачи, продолжительность процесса горения, незначительный расход топлива. Существует несколько разновидностей угля, связанных со спецификой добычи, а также глубиной залегания в земных недрах: каменный, бурый, антрацит.

У каждого из указанных вариантов есть свои отличительные качества и характеристики, которые позволяют использовать его в твердотопливных котлах. Температура горения угля в печи будет минимальной при использовании бурого, так как в его составе содержится достаточно большое количество разнообразных примесей.

У каменного угля температура воспламенения достигает 400 градусов. Причем теплота сгорания угля данного вида довольно высока, поэтому данный вид топлива широко используют для обогрева жилых помещений.

Максимальная эффективность у антрацита. Среди недостатков такого топлива выделим его высокую стоимость. Температура горения угля данного вида достигает 2250 градусов. Подобного показателя нет ни у одного твердого топлива, добываемого из земных недр.

Сжигание

Рассмотрим процесс сгорания топлива в обычной печке, которую используют для отопления частных домов. Она состоит из основных частей:

  • топки;
  • поддувала;
  • дымохода с трубой.

Топка соединяется с поддувалом через специальную решетку (колосники), расположенные внизу топки. На колосники укладывается топливо, а из поддувала через колосники воздух поступает в топку.

Свойства конструкции углевыжигательной печи, основанной на использовании пиролиза

Индивидуальной категорией необходимо отметить кокс. Такой вид топлива не считается ископаемым. Он, скорее, олицетворяет течение прогресса, потому как полностью выполняется человеком. Для его возгорания достаточно маленькой температуры в 100-200°C. При этом в процессе горения кокса она может достигать порядка 800-900°C, что обуславливает хорошие качества выделения тепла. Как же делают этот удивительный продукт? Этот процесс весьма прост. Заключается он в специализированной деревообработке, позволяющей значительно видоизменить ее структуру, выделив из нее влажность. Для реализации этой сложной задачи применяют углевыжигательные печи. Как становится ясно из их названия, назначение данных устройств состоит в выполнении предназначений деревопереработки. Печи для изготовления кокса имеют конкретную структуру и похожие конструкционные элементы.

Рабочий принцип такого приспособления построен на воздействии процесса пиролиза на древесину, который и создает роль ее изменения. Газогенераторная печь для изготовления кокса состоит из 4 центральных элементов:

  • укрепленное основание;
  • топка;
  • отсек вторичной переработки;
  • дымотвод.

Чертежи данного устройства предоставляют возможность проследить, какие собственно процессы протекают изнутри конструкции. Попадая в топку, дрова начинают поэтапно истлевать. Данный процесс обусловлен отсутствием кислорода в камере сгорания, нужного для поддерживания настоящего огня. В процессе тления выделяется большое количество тепла, а жидкость, которая есть в дереве, улетучивается. Выдиляющийся в результате подобного влияния дым проникает в отсек вторичной переработки, где полностью горит, вырабатывая тепло.

Подобным образом углевыжигательная печь делает одновременно несколько задач. Первая из них дает прекрасную возможность создавать кокс, вторая — обеспечивает помещение необходимым числом тепла. Однако процесс изменения дров считается очень щекотливым, потому как малейшая задержка может привести к полному их сгоранию. Благодаря этому в нужный момент обуглившиеся заготовки нужно достать из печи.

Благодаря этому процесса мы сможем получить замечательный материал, который поможет полностью нагреть помещение зимой. Углевыжигательные печи при этом играют очень важную роль, потому как в природе кокс почти не встречается.

Формулы горения

Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения)
При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.

Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.

На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.

Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.

Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.

Сжигание — кокс

Схема абсорбера для кондукто-метрического титрования.  

Сжигание кокса продолжают обычно 10 — 15 мин. Затем трубку с аскаритом снимают и взвешивают на аналитических весах с той же точностью.  

Сжигание кокса ведут с недостатком воздуха, поэтому в дымовых газах содержится большое количество окиси углерода. Этот прием дает возможность увеличить скорость выжига, сократить подачу воздуха в регенератор, снизить выделение тепла при сгорании кокса, улучшить отвод избыточной теплоты и уменьшить площадь поперечного сечения аппарата.

Дли сжигания кокса Представляет собой кварцевую трубку длиной 800 мм, нагреваемую тремя печами. Длина первых двух печей ( зона горения) по 125 мм, а третьей ( зона дожига) — 250 мм. Температура в печах поддерживается соответственно равной 590, 870 и 870 С.  

Скорость сжигания кокса повышается с увеличением.  

При сжигании кокса образуются дымовые газы, содержащие значительное количество окиси углерода и имеющие высокую температуру. В котле-утилизаторе П-1 этот газ сжигается, и за счет физического и химического тепла дымовых газов вырабатывается водяной пар. Количество пара превышает необходимое для нужд установки термоконтактного крекинга, и, следовательно, эта установка служит как бы дополнительной котельной для нефтеперерабатывающего завода.  

При сжигании кокса лодочку вводят сразу же в зону наибольшего накала муфеля.  

Изменение содержания золы и металлов ( в вес. % — Ю 4 на кокс от температуры прокаливания.  

При сжигании кокса значительная часть ванадия и никеля остается в золе. При содержании в золе V2O5 более 1 0 % экономически целесообразно извлекать из нее ванадий в том случае, если количество золы составляет 100 — 150 т / сут. Показана возможность и целесообразность извлечения никеля и ванадия в виде сплава с железом. Первая установка по извлечению ванадия ( 544 кг / сут) из золы с котельной установки, сжигающей нефтяной кокс из венесуэльской нефти с высоким содержанием ванадия, сооружена в Канаде.  

Схема установки термоконтактного крекинга ( коксования в кипящем слое.  

При сжигании кокса образуются дымовые газы, содержащие значительное, количество окиси углерода и имеющие высокую температуру. В котле-утилизаторе П-1 этот газ сжигается и вырабатывается водяной ftap. Количество пара превышает необходимое для нужд установки термоконтактного крекинга, и, следовательно эта установка служит как бы дополнительной котельной для НПЗ.  

Воздух для сжигания кокса подается в регенератор по расположенным внутри него вертикальным патрубкам, присоединенным к внешнему коробчатому коллектору. Этот коллектор помещен над регенератором. Патрубки погружены в слой катализатора примерно на одну треть высоты зоны сжигания.  

Шарошки для чистки косых ходов.  

Горелки для сжигания кокса и расплавления золы ( рис. 103) изготовлены из труб, расположенных одна в другой; наружная труба диаметром 31 — 37 мм и внутренняя — 12 мм.  

Рассматривается вариант сжигания кокса с таким малым содержанием серы, учет которого несущественно изменил бы конечные результаты расчета.  

Применение

Основным использованием топлива является его сжигание для выделения тепла. Тепло используется не только для отопления частного дома и приготовления пищи, но и в промышленности для обеспечения технологических процессов, происходящих при высокой температуре.
В отличие от обычной печки, где процесс поступления кислорода и интенсивность горения слабо регулируется, в промышленных печах особое внимание уделяется контролю над подачей кислорода и поддержанием равномерной температуры горения.

Рассмотрим основную схему сгорания угля.

  1. Идет нагревание топлива и испарение влаги.
  2. С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он дает основное тепло.
  3. Уголь превращается в кокс.
  4. Процесс горения кокса сопровождается выделением тепла, достаточного для запуска коксования следующей порции топлива.

В промышленных котлах горение кокса разделяется по разным камерам от горения коксового газа. Это позволяет осуществлять приток кислорода для кокса и газа с разной интенсивностью, добиваясь необходимой скорости горения и поддержания необходимой температуры.

Максимальная температура горения угля (видео)

На сегодняшний день, такое применение разнообразного твердого топлива, в виде древесины, угля или торфа, является популярным. Его используют не только в быту для обогрева или приготовления пищи, но во многих отраслях промышленности.

Комментарии

0 Даниил 16.02. 2018 13:06 Никогда об температуре горения не задумывался, но на практике антрацит показал себя лучше всего. Горит дольше и очень мало после него жужалки, в отличии от обычного угля. В результате антрацит и экономнее, отлично горит и мало после него отходов.
Цитировать

Обновить список комментариев RSS лента комментариев этой записи

Использование древесного угля

Древесный уголь в быту используется для приготовления мяса на мангале.
Благодаря высокой температуре горения (около 700°С) и отсутствию пламени обеспечивается равномерный жар, достаточный для приготовления мяса без обугливания.

Также его применяют как топливо для каминов, приготовления пищи на небольших печах.

В промышленности его используют как восстановитель при производстве металла. Незаменим древесный уголь при производстве стекла, пластмасс, алюминия.

Изготовить древесный уголь возможно и самостоятельно. Подробности:

Применение бурого угля и древесного: области использования

Бурый уголь является самым дешевым среди других видов топлива. Его поэтому широко применяют в быту и некоторой промышленности. Например, в химической промышленности, для получения сажи, бензина, полукокса, горного воска, а так же их переработки.

Древесный уголь, как и бурый, очень востребованный. Его используют в быту, для поджарки мяса на гриле или мангале. Так же применяют такой вид топлива и для каинов или небольших печей, на которых можно готовить разную пищу.

Это топливо принесло очень большую пользу в сфере экологии. Древесный уголь, сегодня, считается экологически чистым топливом и при этом совсем безопасным. Поэтому его широко используют во многих отраслях промышленности.

Использование данного угля в промышленности:

  • При производстве очень редких и ценных металлов;
  • Используют в противогазах в качестве улавливателя вредных веществ;
  • Очищают газовые выбросы и стоки;
  • Принимают при отравлении в медицине;
  • Как подкормка рогатому скоту в сельском хозяйстве;
  • Отличное удобрение для почвы;
  • В качестве восстановителя.

Древесный уголь способен сгорать без образования золы и пламени, выделяя при этом ровный жар. Температура его горения не всегда постоянна, она может варьироваться. Березовые угли, например, можно использовать даже в кузнечном деле, так как они способны достичь температуры сгорания 1200 – 1300 градусов.

Особенности сжигания углей

Подобное устройство имеет конструктивные особенности, предполагает проведение реакции пиролиза угля. Древесный уголь не относится к полезным ископаемым, он стал продуктом человеческой деятельности.

Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением достаточного количества тепловой энергии. Какова технология создания такого удивительного продукта? Суть заключается в определенной обработке древесины, благодаря чему происходит существенное изменение ее структуры, выделение из нее избыточной влаги.

  • камеры сгорания;
  • укрепленного основания;
  • дымохода;
  • отсека вторичной переработки.

При соблюдении технологической цепочки получается отличный материал, использовать который можно для полноценного обогрева жилых помещений во время зимнего отопительного сезона. Безусловно, температура горения каменного угля будет выше, но не во всех регионах такое топливо доступно по цене.

Горение древесного угля начинается при температуре 1250 градусов. Например, плавильная печь работает именно на древесном угле. То пламя, которое образуется при подаче в печь воздуха, с легкостью расплавляет металл.

Бурые угли

Бурые угли

Каменные угли

Каменный уоль

Антрацит

Активированный уголь

Активированный уголь — это тип угля с высокой удельной поверхностью пор, из-за чего он обладает даже большей адсорбционной способностью, чем древесный. В качестве сырья для его получения используются древесный и каменный угли, а также скорлупа кокосовых орехов. Исходный материал подвергают процессу активации. Суть его состоит в том, чтобы вскрыть закупоренные поры действием высокой температуры, растворами электролитов или водяным паром.

В ходе процесса активации меняется лишь структура вещества, поэтому химическая формула активированного угля идентична составу сырья, из которого тот был изготовлен. Влажность активированного угля зависит от удельной поверхности пор и обычно составляет менее 12%.

Химический процесс

После попадания в камеру происходит постепенное тление дров. Данный процесс происходит благодаря наличию в топке достаточного количества газообразного кислорода, поддерживающего горение. По мере тления наблюдается выделение достаточного количества тепла, превращение избыточной жидкости в пар.

Дым, выделяющийся в процессе реакции, идет в отсек вторичной переработки, там он полностью сгорает, происходит выделение тепла. Углевыжигательная печь выполняет несколько важных функциональных задач. С ее помощью образуется древесный уголь, а в помещении поддерживается комфортная температура.

Но процесс получения подобного топлива является достаточно деликатным, и при малейшем промедлении возможно полное сгорание дров. Необходимо в определенное время извлекать из печи обуглившиеся заготовки.

Древесный уголь

Этот тип угля не является ископаемым, поэтому он имеет некоторые особенности своего состава. Производят его путем нагрева сухой древесины до температуры 450-500 oC без доступа воздуха. Этот процесс называют пиролизом. В ходе него из древесины выделяется ряд веществ: метанол, ацетон, уксусная кислота и другие, после чего она превращается в уголь. Кстати, горение древесины — это тоже пиролиз, но из-за наличия кислорода воздуха загораются выделяющиеся газы. Именно этим и обуславливается наличие языков пламени при горении.

Древесина не является однородной, в ней очень много пор и капилляров. Подобная структура отчасти сохраняется и полученном из нее угле. По этой причине он обладает хорошей адсорбционной способностью и применяется наряду с активированным углем.

Влажность этого типа угля совсем небольшая (около 3%), но при длительном хранении он поглощает влагу из воздуха и процентное содержание воды повышается до 7-15%. Содержание неорганических примесей и летучих веществ регламентируется ГОСТами и должно составлять не более 3% и 20% соответственно. Элементный состав зависит от технологии получения, и примерно выглядит так:

  • Углерод 80-92%.
  • Кислород 5-15%.
  • Водород 4-5%.
  • Азот ~0%.
  • Сера ~0%.

Химическая формула угля древесного показывает, что по содержанию углерода он близок к каменному, но вдобавок имеет лишь незначительное количество ненужных для горения элементов (серы и азота).

Показатели качества каменного угля | Влажность. Зольность. Сера.

Влажность (Moisture, Total Moisture, TM) — обозначается буквой W, измеряется в процентах от общей массы угля. Определяется по ГОСТ 11014-81, ГОСТ 27314-91 (ИСО Э 89-81). Любое ископаемое твердое топливо при залегании в недрах содержит некоторое количество влаги. Влажность угля зависит от его метаморфизма, степени окисленности, петрографического состава и некоторых других факторов. Даже для одного и того же типа топлива это содержание может быть различным, так как оно зависит от условий бегания, от наличия подземных вод, складок местности и пр. Повышенное содержание влаги в угле вызывает снижение теплоты сгорания топлива, смерзаемость угля в вагонах и на складах, трудности при погрузке, разгрузке, сортировке и т.д. Очень сухой уголь сильно пылит, что приводит к его потерям и загрязнению окружающей среды. Различают следующие виды влаги:

  • влага топлива в рабочем состоянии (W/) — содержание всей влаги в добываемом, отгружаемом или используемом топливе. Рабочая влага бурых угле может составлять от 20 до 40 %, достигая 60 % в рыхлых землистых разностях, каменных углей от 6 до 18 %, антрацитов 2-5 %.
  • влага воздушно-сухого топлива (Wj,) — показывает сколько влаги содержится в угле, высохшем на воздухе. Эта величина зависит от зрелости угля. Кроме того, равновесная влага меняется в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха.
  • аналитическая влажность (Wa) — содержание влаги в топливе крупностью менее 0,2 мм доведенного до равновесного состояния с влажностью лабораторного помещения. Она необходима только для пересчетов показателей качества угля при проведении испытаний.

Зольность (Ash Content) — обозначается буквой А, измеряется в процентах от общей массы угля. Определяют показатель зольности аналитической пробы угля (Аа) по ГОСТ 11022-95 (ИСО 1171-81), затем пересчитывают его на сухую массу (Ad), на воздушно-сухое топливо (Aad) или на рабочее топливо (Аг). Этот показатель характеризует наличие в угле минеральных компонентов или, точнее говоря, это количество твердых веществ, оставшихся после сжигания угля. При сжигании в реальных топках часть этих веществ улетает с дымовыми газами (летучая зола), а часть спекается в пористую массу — шлак. Чем больше показатель зольности, тем хуже качество угля. Для энергетических углей высокая зольность означает низкую теплоту сгорания, высокие затраты на доставку каждой калории тепла плюс затраты на обработку и хранение золошлаковых материалов, остающихся после сжигания. Для коксующихся углей повышение зольности ведет к снижению спекаемости и коксуемости угля, вызывает рост зольности кокса и, как следствие, падение производительности доменной печи и снижение качества чугуна. Поэтому стремятся снизить зольность угля путем селективной выемки, породовыборки, рассева или обогащения. Для энергетических целей используют угли с зольностью от 6 до 20 % (иногда промпродукты обогащения зольностью 30-40 %), для коксования — только концентраты зольностью ниже 10 %.

Выход летучих веществ (Volatile Matter, УМ) — обозначается буквой V, измеряется в процентах от общей массы угля. Определяется для аналитической пробы угля (Va) по ГОСТ 6382-90 (ИСО 562-74) или ГОСТ 7303-90, затем пересчитывается на сухую массу (V*) или сухую беззольную массу (Vdaf). В некоторых странах применяют показатель выхода летучих веществ на воздушно-сухое топливо (Vad). Показатель выхода летучих веществ показывает количество выделившихся летучих веществ после прокаливания угля без доступа воздуха при температуре 900 °С. Показатель необходим не только коксохимикам для расчета выхода кокса, но и для определения «возраста» угля. Показатель Vdaf характеризует химическую зрелость угля или, как часто называют, возраст угля. Выход летучих веществ колеблется от 3 — 4 % для антрацитов, до 50 % у бурых углей. Некоторые угли имеют выход летучих веществ еще выше — до 85 %.

Теплота сгорания (Calorific Value) — показатель, обозначаемый буквой Q, измеряется в ккал/кг, кДж/кг или в Btu/lb (британские тепловые единицы на фунт) и определяется по ГОСТ 147-95 (ИСО 1928-76). Он характеризует энергетическую ценность угля. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания учитывает затраты на испарение собственной влаги топлива и по значению всегда ниже высшей теплоты сгорания примерно на 10 % для каменных и на 25 % для бурых углей. Чаще всего используют показатель низшей теплоты сгорания рабочего топлива (Qr,). Низшая теплота сгорания на рабочее топливо для энергетических каменных углей составляет 5500-7500 ккал\кг. Для бурых углей эта величина значительно ниже — 4000 — 5500 ккал\кг. Этот показатель в значительной мере зависит от влажности и зольности угля. В то же время, высшая теплота сгорания сухого беззольного топлива (Qsdaf) — это практически постоянная величина для угля одной марки из одного месторождения. Она зависит только от степени углефикации. Ее можно рассчитать на основе элементарного состава угля.

Содержание серы (Sulfur) — показатель, обозначающийся буквой S, измеряется в процентах от общей массы угля. Содержание серы пересчитывают на рабочее топливо и на сухую массу. Чаще всего используют показатель содержания общей серы (St) в угле, который определяют по ГОСТ 2059-95 (ИСО 351-84). Сера содержится во всех видах твердого топлива, причем содержание общей серы колеблется от 0,1 до 12 %. Общая сера в углях представлена четырьмя формами: сульфидной, органической, сульфатной и элементарной. Определение форм серы проводят по ГОСТ 30404-94 (ИСО-157-75). Изменение содержания общей серы в неокисленных углях связано в основном с сульфидной (пиритной) ее формой при незначительной роли других разновидностей. Сера в углях независимо от направления их использования относится к числу вредных примесей. Присутствие серы в углях вызывает износ технологического оборудования, ухудшает качество продуктов переработки углей, приводит к загрязнению окружающей среды.

 

ООО «КемУглеСбыт»,  Продам уголь только высококачественный марок: Др. ДПК. ДОМ. ДОМСШ. ДПКО.АО.АК.ТПК.ССПК.ССОМ.ТОМ. Отгрузку осуществляем со склада производителя от 1 вагона по России. Вся наша угольная продукция соответствует требованиям ГОСТ РФ, ее качество подтверждено сертификатами и паспортами.

 

 

  • Телефон:

    +7 (3842) 67-00-75

    +7 (923) 519-63-91

  • Контактное лицо: Владимир Николаевич
  • Email: [email protected] com

Бурый уголь | Полезные ископаемые | Кобринский район

Бурый уголь

Бурые угли это одни из самых
молодых сортов каменных углей, с малой степенью углефикации,
переходной вид от торфа к каменному углю. Содержание золы в
составе бурых углей колеблется от 6 до 45%. Теплота сгорания
варьируется от 2500 до 5000 ккал/кг. В свежедобытом буром
угле содержится большое количество влаги (до 60%). На
открытом воздухе влага испаряется, и её содержание снижается
до 30%. При воздействии атмосферных осадков бурые угли
быстро выветриваются и превращаются в мелкую пыль. При
длительном хранении бурые угли самовоспламеняются.

Усреднённый химический состав бурого угля:
углерод 69%; водород 5,2%; кислород 25%; азот 0,8%.

Почему называются бурые? Потому что на цвет
эти угли имеют бурую окраску. Если классифицировать их по
внешнему виду, то можно выделить следующие виды бурого угля:
землистый бурый уголь – это рыхлый, мелкокусковый и легко
рассыпающийся материал; плотный бурый уголь: в основном состоит
из блестящих и матовых кусков; лигнит – это плотные образования,
которые сохранили древесную клеточную структуру; смолистый бурый
уголь – очень плотный, темно-бурый и даже черный, в изломе
блестящий наподобие смолы; листоватый, бумажный бурый уголь, или
дизодил, представляет тонкослоистую истлевшую растительную
массу, легко делящуюся на тонкие листики; торфяной уголь, как бы
войлочный, похожий на торф, часто содержит много посторонних
примесей и иногда переходит в квасцовую землю. Содержание
горючих элементов и золы колеблется у различных бурых углей в
широких пределах;

В зависимости от содержания влаги можно
выделить 3 группы бурых углей: Б1 – влажность более 40%; Б2 –
влажность 30-40%; Б3 – влажность менее 30%.

В чистом виде бурые угли применяются для
бытовых нужд населения, для энергетических нужд и слоевого
сжигания в котельных установках с колосниковыми топками,
пылевидного сжигания в стационарных котельных установках,
производства строительных материалов (цемент, известь, кирпич),
производства жидкого и газообразного топлива, активированных
углей, агломерирования (окускования) и иногда даже для
коксования. Окисленные угли используются для производства
гуминовых препаратов (удобрений, горного воска и углещелочных
реагентов).

Пласты бурого угля имеют линзовидный
характер, мощность изменяется от 1 до 30 м. В последнее время
идёт развитие применения бурого угля как сырья для производства
синтетического жидкого топлива, а также для газификации с
последующим получением топлив и различных кислородосодержащих
соединений. Основные формирования бурого угля начались в
мезозойском и кайнозойском периодах 250 – 65 млн. и 65 – 2 млн.
лет назад соответственно.

Месторождения бурого угля часто располагаются
рядом с каменноугольными. Как сырье, бурый уголь из-за своей
дешевизны считается перспективным топливом: запасы угля
залегают, как правило, на небольшой глубине 100 метров и более,
поэтому бурый уголь добывают самым простым и дешевым открытым
способом, в разрезах.

Однако по своим качественным характеристикам
такие как формула угля, теплота сгорания, зольность и
влагосодержание бурый уголь уступает каменному углю: имеет
большое содержание летучих веществ, за счет этого, как уже было
сказано, бурый уголь склонен к самовоспламенению. Традиционное
слоевое сжигание бурого угля приводит к загрязнению окружающей
среды окислами азота, серы и другими вредными веществами.

Бурые угли перевозятся всеми видами
транспорта. В зимний период эти угли подвергаются смерзанию при
перевозке и производитель должен принимать профилактические меры
предотвращающие их смерзание (сушку, перемораживание,
омасливание). Нерассортированные и рассортированные угли
транспортируются навалов в открытых транспортных средствах.
Рассортированные угли допускается транспортировать в упаковке.

Хранение топлива осуществляется на специально
оборудованных складах. Угли, поступающие на склад укладываются в
штабеля. Укладку угля в штабеля производят слоями. Хранить бурые
угля желательно в защищённом от солнечных лучей и атмосферных
осадков месте.

Месторождения в районе деревень:
Быстрица, Лепесы, Луцевичи, Подберье и др.

Наука о том, что делает уголь таким грязным — Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную для всех читателей в течение ограниченного времени.
Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Миру не терпится избавиться от потребности в угле. Без резкого сокращения использования угля мало шансов достичь целевых показателей выбросов парниковых газов и избежать самых катастрофических последствий изменения климата.

И устранение этого материала — это не только парниковые газы: при добыче угля и его последующем сжигании образуются другие токсины, загрязняющие наш воздух, воду и почву.

Почему уголь такой грязный? Чтобы понять, нам нужно надеть лабораторные халаты и немного заняться химией.

Парниковая арифметика

Проблема парниковых газов относительно проста. Все ископаемые виды топлива состоят в основном из углерода и водорода. При сгорании углерод превращается в диоксид углерода, а водород — в воду. Каждая из этих реакций производит немного разное количество тепла.

C + O 2 → CO 2 выделяет 393 кДж тепла

H 2 + 0. 5 O 2 → H 2 O выделяет 242 кДж тепла

Больше всего нас беспокоит двуокись углерода, парниковый газ, улавливающий солнечное тепло в нашей атмосфере. Это означает, что более качественное ископаемое топливо — то, которое будет производить наименьшее количество выбросов CO 2 для генерирования того же количества тепла — будет содержать много атомов водорода на каждый атом углерода.

В этой битве одержал победу природный газ.Он содержит в основном метан, простое химическое вещество с формулой CH 4 . Это означает, что на каждый атом углерода приходится четыре атома водорода, максимум, который может вместить один атом углерода.

Химическая формула угля намного сложнее (как мы увидим позже). Это потому, что, в отличие от природного газа, уголь представляет собой смесь многих тысяч химических веществ. Но чтобы понять, как выделяется тепло, мы можем упростить формулу угля до CH (это один атом водорода на каждый атом углерода).

В результате уголь производит вдвое больше углекислого газа на единицу тепловой энергии по сравнению с природным газом.

Boggy start

Помимо влияния парниковых газов на изменение климата, у угля есть и другие проблемы. Это связано с тем, как материал был сформирован.

«Уголь — это самое сложное твердое вещество, которое мы когда-либо находили и анализировали», — говорит Джонатан Мэтьюз, ученый-уголь из Университета Пенсильвании.

Много миллионов лет назад какое-то природное явление — может быть, наводнение, может быть, тайфун — похоронило огромные леса под водой. По мере того, как новые слои почвы откладывались на верхушках деревьев, лишая их доступа воздуха, погребенная древесина медленно превращалась в торфяные болота.Накапливалось все больше и больше слоев наносов, увеличивая давление и температуру под ними, пока, наконец, болото не превратилось в уголь.

Я намеренно не понимаю «многие миллионы», потому что залежи угля в разных регионах могут иметь разный возраст. Уголь в Соединенных Штатах был создан в течение каменноугольного периода, который длился от 360 до 300 миллионов лет назад. С другой стороны, австралийский уголь образовался в пермский период, от 300 до 250 миллионов лет назад.

Так как уголь изначально образовывался из растений, он содержит в основном углерод, водород, кислород и азот. Уголь помог создать отрасль химии, основанную на углероде, которую мы называем «органической химией». Когда уголь нагревают в отсутствие воздуха, его сложная смесь распадается на более простые формы. Эти химические вещества, такие как бензол, толуол, нафталин, антрацен и фенол, составляют основу парфюмерии, взрывчатых веществ и лекарств.

Растения также содержат множество других элементов периодической таблицы в гораздо меньших количествах.Важно отметить, что во время своего образования уголь может поглощать и другие элементы, обнаруженные в окружающих его отложениях грязи или загрязненной воде. В зависимости от геологии региона типы и количество этих элементов варьируются; более половины периодической таблицы элементов было обнаружено в различных типах угля.

«Процесс образования угля усложняет процесс», — говорит Мэтьюз. «Вот почему почти каждый найденный уголь химически уникален».

При сжигании угля многие из этих элементов выбрасываются в атмосферу вместе с другими газами.Они могут путешествовать на многие мили, прежде чем попадут на растения или в почву, где они могут попасть в деревья или посевы и в конечном итоге быть съедены людьми. Некоторые из этих элементов также могут попадать в легкие человека, где ядовитые элементы, такие как олово, кадмий и ртуть, могут нанести реальный вред нервной, пищеварительной и иммунной системам.

Несмотря на правила, действующие в угольной промышленности, эти металлы часто попадают в окружающую среду. Более 40% всех выбросов ртути в США по-прежнему приходится на угольные электростанции.В 2014 году только в США в результате деятельности, связанной с углем, было выделено 40 тонн свинца, 30 тонн мышьяка и 4 тонны кадмия.

Smoggy end

Однако все эти химические загрязнители составляют лишь часть проблемы. Более заметным проявлением воздействия угля на окружающую среду является смог: результат химической реакции горения угля. Поскольку уголь представляет собой сложную смесь химических веществ, он горит не так чисто, как природный газ: не весь углерод и водород превращаются в двуокись углерода и воду.Вместо этого угольный дым содержит несгоревшие или полуобгоревшие частицы углерода, оксида серы, оксидов азота и множество сложных органических молекул, образующихся в процессе сгорания.

У каждого из них есть свой способ причинения вреда. Давайте рассмотрим их по одному.

Сажа: Несгоревшие или полуобгоревшие частицы угля можно отнести к категории сажи. Его внешний вид (и в значительной степени его химический состав) похож на сажу, содержащуюся в дымоходах камина: мелкий черный порошок.Сажа, которая может переносить любое количество перечисленных выше загрязнителей, вредна для легких. Но он еще более опасен, потому что он достаточно мал, чтобы попасть в кровоток при вдохе. Это может даже оказаться в мозгу. Уголь и другое твердое топливо, используемое в домах, является основной причиной смертей в результате загрязнения воздуха в Индии. Известно, что в Индии сажа покрывает ледники, которые затемняют их, чтобы удерживать больше тепла от солнца и быстрее таять.

Оксид серы: При высоких температурах внутри печи сера в угле и кислород в воздухе объединяются с образованием оксида серы, который вызывает раздражение при вдыхании.Когда он соединяется с водой, он образует серную кислоту, вызывая кислотный дождь. В 1960-х и 1970-х годах серные дожди были обычным явлением в США и других странах. С тех пор на большинстве электростанций потребовалось установить оборудование, которое выводит выбросы серы из дымовой трубы, но некоторое количество серы все еще ускользает в атмосферу.

Оксиды азота: Как и сера, азот в угле соединяется с кислородом воздуха с образованием смеси оксидов азота. Это раздражители, которые могут вызвать респираторные заболевания, например пневмонию. Оксиды азота также химически активны, что означает, что они смешиваются с другими загрязнителями в атмосфере, создавая новые, такие как озон.

Летучие органические соединения (ЛОС): При добыче угля и сжигании угля выделяются вредные углеродные соединения, которые остаются в атмосфере в виде газов. Это то, с чем оксиды азота могут реагировать с образованием озона и других загрязнителей. Эти химические вещества вредны для людей, других животных и растений.

Окись углерода: Иногда вместо соединения углерода с кислородом с образованием углекислого газа он реагирует с образованием окиси углерода — ядовитого газа.

За прошедшие годы нормативные акты на угольных электростанциях помогли сократить некоторые из этих загрязнителей. Однако индийские угольные электростанции серьезно отстают. В 2015 году правительство установило крайний срок на 2017 год для электростанций по установке оборудования, которое сократит выбросы серы и азота. Лишь немногие электростанции уложились в срок, поэтому теперь правительство продлило его до 2022 года. Эта задержка, вероятно, приведет как минимум к 26 000 преждевременных смертей и потере многих миллионов рабочих дней каждый год.

В более развитых странах уже установлены эти скрубберы, а некоторые из них даже идут дальше. Две угольные электростанции, одна в Канаде и одна в США, теперь улавливают большую часть производимого ими углекислого газа. В обоих случаях захваченный углекислый газ закачивается в землю для добычи нефти. Как только технология станет достаточно дешевой, эмитенты смогут просто закопать углекислый газ под землей, не субсидируя процесс продажей нефти.

При этом никакое регулирование не сможет полностью устранить вредные выбросы при сжигании ископаемого топлива.Их вред можно будет оставить позади, только если мы перестанем извлекать их из земли.

Нефть и уголь

Нефть и уголь

Нефть и уголь


Химия нефтепродуктов

Термин petroleum происходит от латинского слова petra ,
«скала» и олеум «масло». Он используется для описания широкого
ряд углеводородов, которые находятся в виде газов, жидкостей или твердых тел под поверхностью
Земля.Двумя наиболее распространенными формами являются природный газ и сырая нефть.

Природный газ представляет собой смесь легких алканов. Типичный образец
природный газ, когда он собирается у источника, содержит 80% метана (CH 4 ), 7%
этан (C 2 H 6 ), 6% пропана (C 3 H 8 ), 4% бутана
и изобутан (C 4 H 10 ) и 3% пентанов (C 5 H 12 ).
Углеводороды C 3 , C 4 и C 5 удаляются до
газ продан.Таким образом, товарный природный газ, поставляемый потребителю, в первую очередь
смесь метана и этана. Пропан и бутан, удаленные из природного газа,
обычно сжижается под давлением и продается как сжиженный углеводородный газ ( LPG ).

Природный газ был известен в Англии еще в 1659 году. Но он не заменил угольный газ в качестве
важным источником энергии в Соединенных Штатах до окончания Второй мировой войны, когда сеть
газопроводов.К 1980 году годовое потребление природного газа выросло до
более 55000 миллиардов кубических футов, что составляет почти 30% всей энергии США.
потребление.

Первая нефтяная скважина была пробурена Эдвином Дрейком в 1859 году в Титусвилле, штат Пенсильвания. Он произвел
до 800 галлонов в день, что намного превышало спрос на этот материал. К 1980 г.
потребление нефти достигло 2,5 миллиарда галлонов в день. Около 225 миллиардов баррелей
нефть добывалась нефтяной промышленностью с 1859 по 1970 год.Еще 200 миллиардов
баррелей было добыто в период с 1970 по 1980 год. Общие доказанные мировые запасы сырой нефти
в 1970 году оценивались в 546 миллиардов баррелей, возможно, еще от 800 до 900 миллиардов баррелей.
баррелей нефти, которые еще предстоит найти. Для нефти потребовалось 500 миллионов лет.
под земной корой накапливаться. При нынешних темпах потребления мы могли бы
исчерпать мировые запасы нефти к 200-летию первой нефтяной скважины.

Сырая нефть представляет собой сложную смесь, содержащую от 50 до 95% углеводородов.
по весу.Первый шаг в переработке сырой нефти включает разделение нефти на разные
углеводородные фракции перегонкой. Типичный набор нефтяных фракций приведен в
таблица ниже. Поскольку существует ряд факторов, влияющих на температуру кипения
углеводородов эти нефтяные фракции представляют собой сложные смеси. Более 500 различных
углеводороды были обнаружены, например, в бензиновой фракции.

Нефтяные фракции

Дробь Диапазон кипения ( o C) Число атомов углерода
природный газ <20 C 1 по C 4
петролейный эфир 20–60 C 5 по C 6
бензин 40-200 C 5 до C 12 , но в основном C 6 до C 8
керосин 150–260 в основном C 12 до C 13
мазут > 260 C 14 и выше
смазочные материалы > 400 C 20 и выше
асфальт или кокс остаток полициклический

Около 10% продукта перегонки сырой нефти составляет фракция, известная как прямогонная
бензин
, который служил удовлетворительным топливом в первые дни
двигатель внутреннего сгорания. По мере развития автомобильного двигателя его увеличивали.
за счет увеличения степени сжатия. Современные автомобили работают при степени сжатия около 9: 1,
Это означает, что смесь бензина и воздуха в цилиндре сжимается в девять раз.
до того, как он воспламенится. Прямогонный бензин горит неравномерно в двигателях с высокой степенью сжатия,
создание ударной волны, которая заставляет двигатель «стучать» или «гудеть». В качестве
Нефтяная промышленность созрела, она столкнулась с двумя проблемами: увеличение выхода бензина
из каждого барреля сырой нефти и снижение склонности бензина к детонации, когда он
сгорел.

Связь между детонацией и структурой углеводородов в бензине
вкратце изложены в следующих общих правилах.

  • Разветвленные алканы и циклоалканы горят более равномерно, чем алканы с прямой цепью.
  • Короткие алканы (C 4 H 10 ) горят более равномерно, чем длинные алканы (C 7 H 16 ).
  • Алкены горят более равномерно, чем алканы.
  • Ароматические углеводороды горят более равномерно, чем циклоалканы.

Наиболее часто используемым показателем способности бензина гореть без детонации является его октановое число .
номер
. Октановые числа сравнивают склонность бензина к ударам по
тенденция смешения двух углеводородов
гептан и 2,2,4-триметилпентан или изооктан для детонации. Гептан (C 7 H 16 ) представляет собой длинную прямую цепь
алкан, который горит неравномерно и сильно стучит. Сильно разветвленный
алканы, такие как 2,2,4-триметилпентан, более устойчивы к детонации.Бензины, которые
соответствует смеси 87% изооктана и 13% гептана, дается октановое число 87.

Есть три способа сообщить октановое число. Измерения проводились на высокой скорости и
высокая температура сообщается как моторное октановое число . Измерения проводились под
относительно мягкие условия двигателя известны как октановое число по исследовательскому методу . Дорожный указатель
октановое число
, указанное на бензонасосах, является средним из этих двух.Дорожный указатель
октановые числа для некоторых чистых углеводородов приведены в таблице ниже.

Октановое число углеводородов

Углеводород Дорожный индекс Октановое число
Гептан 0
2-метилгептан 23
Гексан 25
2-метилгексан 44
1-гептен 60
Пентан 62
1-пентен 84
Бутан 91
Циклогексан 97
2,2,4-Триметилпентан (изооктан) 100
Бензол 101
Толуол 112

К 1922 году был открыт ряд соединений, способных повышать октановое число.
бензина.Добавление всего 6 мл тетраэтилсвинца (показано на рисунке ниже) в
галлон бензина, например, может увеличить октановое число на 15-20 единиц. Этот
открытие дало начало первому «этиловому» бензину и позволило нефтяному
промышленность по производству авиационных бензинов с октановым числом выше 100.

Еще один способ увеличения октанового числа — термический риформинг . В
высокие температуры (500-600C) и высокое давление (25-50 атм), алканы с прямой цепью
изомеризоваться с образованием разветвленных алканов и циклоалканов, тем самым увеличивая октановое число
бензина.Проведение этой реакции в присутствии водорода и катализатора, такого как
смесь кремнезема (SiO 2 ) и оксида алюминия (Al 2 O 3 ) приводит к
каталитический риформинг , позволяющий производить бензин с еще более высоким октановым числом
числа. Добавки для термического или каталитического риформинга и бензина, такие как тетраэтилсвинец
увеличить октановое число прямогонного бензина, полученного при перегонке
сырая нефть, но ни один из этих процессов не увеличивает выход бензина из барреля нефти.

Данные таблицы фракций бензина позволяют предположить, что мы
может увеличить выход бензина за счет «крекинга» углеводородов, которые в конечном итоге
во фракциях керосина или мазута на более мелкие части. Термическое растрескивание
был открыт еще в 1860-х годах. При высоких температурах (500C) и высоком давлении (25
атм) длинноцепочечные углеводороды распадаются на более мелкие части. Насыщенный C 12
углеводород в керосине, например, может распасться на два фрагмента C 6 .Поскольку общее количество атомов углерода и водорода остается постоянным, один из
продукты этой реакции должны содержать двойную связь C = C.

Присутствие алкенов в бензинах термического крекинга увеличивает октановое число (70)
по сравнению с прямогонным бензином (60), но он также приводит к термическому крекингу
бензин менее устойчив к длительному хранению. Поэтому термическое растрескивание было заменено
каталитическим крекингом , который использует катализаторы вместо высоких температур
и давления для расщепления длинноцепочечных углеводородов на более мелкие фрагменты для использования в бензине.

Около 87% сырой нефти, переработанной в 1980 году, пошло на производство топлива, такого как
бензин, керосин и мазут. Остальная часть пошла на нетопливные цели, такие как нефть.
растворители, промышленные смазки и воски или как исходные материалы для синтеза нефтехимических продуктов .
Нефтепродукты используются для производства синтетических волокон, таких как нейлон, орлон и дакрон,
и другие полимеры, такие как полистирол, полиэтилен и синтетический каучук.Они также служат
в качестве сырья при производстве хладагентов, аэрозолей, антифризов, моющих средств,
красители, клеи, спирты, взрывчатые вещества, средства от сорняков, инсектициды и репелленты от насекомых.
H 2 выделяется при превращении алканов в алкены или при превращении циклоалканов в
преобразованные в ароматические углеводороды, могут быть использованы для производства ряда неорганических
нефтехимические продукты, такие как аммиак, нитрат аммония и азотная кислота. В результате большинство
удобрения, а также другие сельскохозяйственные химикаты также относятся к нефтехимии.


Химия угля

Уголь можно определить как горящую осадочную породу. Он был сформирован
разложение растительного вещества, и это сложное вещество, которое можно найти во многих
формы. Уголь делится на четыре класса: антрацитовый, битуминозный, полубитуминозный и
лигнит. Элементный анализ дает эмпирические формулы, такие как C 137 H 97 O 9 NS
для каменного угля и C 240 H 90 O 4 NS для высокосортных
антрацит.

Уголь антрацит представляет собой плотную твердую породу угольно-черного цвета с металлическим оттенком.
блеск. Он содержит от 86% до 98% углерода по весу, горит медленно, бледно.
голубое пламя и очень мало дыма. Битуминозный уголь , или мягкий уголь, содержит
69% и 86% углерода по весу и является наиболее распространенной формой угля. полубитуминозный
уголь
содержит меньше углерода и больше воды, и поэтому является менее эффективным источником
высокая температура. Бурый уголь , или бурый уголь, представляет собой очень мягкий уголь, содержащий до 70%
вода на вес.

Общее потребление энергии в США в 1990 г. составляло 86 x 10 15 кДж.
Из этого общего количества 41% приходится на нефть, 24% — на природный газ и 23% — на уголь. Уголь уникальный
в качестве источника энергии в Соединенных Штатах, однако, поскольку ни один из 2118 миллиардов
фунтов стерлингов, использованных в 1990 году, было импортировано. Кроме того, доказанные запасы настолько велики, что мы можем
продолжать использовать уголь на этом уровне потребления как минимум 2000 лет.

На момент написания этого текста уголь был наиболее экономичным топливом для отопления.
Стоимость угля, доставленного на физический завод Университета Пердью, составила 1,41 доллара за миллион.
кДж тепловой энергии. Эквивалентная стоимость природного газа составила бы 5,22 доллара и №2.
мазут стоил бы 7,34 доллара. Хотя уголь дешевле природного газа и нефти, он
труднее справиться. В результате на протяжении долгого времени предпринимались попытки превратить
уголь в газообразное или жидкое топливо.


Газификация угля

Еще в 1800 году уголь газ производился путем нагревания угля в отсутствие
воздуха. Угольный газ богат CH 4 и выделяет до 20,5 кДж на литр газа.
сгорел. Угольный газ или городской газ ,
как это было также известно стало настолько популярным
что в большинстве крупных и многих малых городов есть газовый дом, в котором он
сгенерированы, и газовые горелки были настроены на сжигание топлива, которое произвело 20.5 кДж / л. Газ
фонари, конечно же, со временем были заменены электрическими. Но угольный газ все еще был
использовался для приготовления пищи и отопления, пока не стал более эффективным природный газ (38,3 кДж / л).
легко доступны.

Немного менее эффективное топливо, известное как водяной газ , может быть получено
взаимодействие углерода в угле с паром.

C ( с ) + H 2 O ( г ) CO ( г ) + H 2 ( г ) H o = 131.3
кДж / моль rxn

При сжигании водяного газа выделяются CO 2 и H 2 O с выделением примерно 11,2 кДж.
на литр израсходованного газа. Обратите внимание, что энтальпия реакции приготовления воды
газ положительный, что означает, что эта реакция эндотермическая. В результате
подготовка водяного газа обычно включает в себя чередование струй пара и воздуха или
кислород через слой раскаленного угля. Экзотермические реакции угля и кислорода
для производства CO и CO 2 обеспечивают достаточно энергии, чтобы запустить реакцию между паром
и уголь.

Водяной газ, образующийся при реакции угля с кислородом и паром, представляет собой смесь CO, CO 2 ,
и H 2 . Отношение H 2 к CO может быть увеличено путем добавления воды в
эту смесь, чтобы воспользоваться преимуществом реакции, известной как сдвиг водяного газа
реакция
.

CO ( г ) + H 2 O ( г ) CO 2 ( г ) + H 2 ( г ) H o = -41.2
кДж / моль rxn

Концентрация CO 2 может быть уменьшена за счет реакции CO 2
с углем при высоких температурах с образованием CO.

C ( с ) + CO 2 ( г ) 2 CO ( г ) H o = 172,5
кДж / моль rxn

Водяной газ, из которого был удален CO 2 , называется синтезом .
газ
, потому что он может использоваться в качестве исходного материала для различных органических и
неорганические соединения.Его можно использовать как источник H 2 для синтеза
аммиак, например.

N 2 ( г ) + 3 H 2 ( г ) 2 NH 3 ( г )

Его также можно использовать для производства метилового спирта или метанола.

CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 3 OH ( л )

Затем метанол можно использовать в качестве исходного материала для синтеза алкенов, ароматических
соединения, уксусная кислота, формальдегид и этиловый спирт (этанол).Синтез-газ также может
использоваться для производства метана или синтетического природного газа (SNG).

CO ( г ) + 3 H 2 ( г ) CH 4 ( г ) + H 2 O ( г )

2 CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 4 ( г ) + CO 2 ( г )

Сжижение угля

Первый шаг к производству жидкого топлива из угля связан с производством
синтез-газ (CO и H 2 ) из ​​угля. В 1925 году Франц Фишер и Ганс Тропш
разработали катализатор, который превращал CO и H 2 при 1 атм и температуре от 250 до 300 ° C в
жидкие углеводороды. К 1941 году заводы Фишера-Тропша произвели 740 000 тонн нефти.
продукции в год в Германии.

Технология Фишера-Тропша основана на сложной серии реакций, в которых используется H 2
для восстановления CO до CH 2 групп, связанных с образованием длинноцепочечных углеводородов.

CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) (CH 2 ) n ( л ) + H 2 O ( г ) H o = -165
кДж / моль rxn

Вода, образующаяся в этой реакции, соединяется с CO в реакции конверсии водяного газа с образованием
форма H 2 и CO 2 .

CO ( г ) + H 2 O ( г ) CO 2 ( г ) + H 2 ( г ) H o = -41,2
кДж / моль rxn

Таким образом, общая реакция Фишера-Тропша описывается следующим уравнением.

2 CO ( г ) + H 2 ( г ) (-CH 2 -) n ( л ) + CO 2 ( г ) H o = -206
кДж / моль rxn

В конце Второй мировой войны технология Фишера-Тропша изучалась в большинстве
индустриальные страны.Однако низкая стоимость и высокая доступность сырой нефти привели к
снижение интереса к жидкому топливу из угля. Единственные коммерческие предприятия, использующие это
технологии сегодня находятся в комплексе Sasol в Южной Африке, который использует 30,3 миллиона тонн
уголь в год.

Другой подход к жидкому топливу основан на реакции между CO и H 2
с образованием метанола, CH 3 OH.

CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 3 OH ( л )

Метанол можно использовать непосредственно в качестве топлива или преобразовать в бензин с
катализаторы, такие как цеолитный катализатор ZSM-5, разработанный Mobil Oil Company.

По мере того, как поставки нефти сокращаются, а ее стоимость продолжает расти, постепенное
наблюдается сдвиг в сторону жидкого топлива из угля. Примет ли это форму
возврат к модифицированной технологии Фишера-Тропша, конверсия метанола в бензин,
или другие альтернативы, только время покажет.


Органическая химия: структура и номенклатура углеводородов

Состав и номенклатура
Углеводороды |
Изомеры
| Реакции алканов, алкенов и алкинов
| Углеводороды
| Нефть и уголь
|
Хиральность и оптическая активность


Периодический
Стол |
Периодическая таблица |
Глоссарий
| Классные Апплеты

Обзор темы


Gen Chem
|
Главная страница справки по общей химии
|
Поиск:
веб-сайт общей химии.

Процесс сжигания угля и его продукты

Топливо — это любое сочетание органических и неорганических материалов. Горение — это быстрая химическая реакция, при которой топливо реагирует с кислородом с выделением тепла.

Предстоящий тренинг по химической очистке котлов и оборудования электростанций

  • Горение — это быстрая химическая реакция, при которой топливо реагирует с кислородом с выделением тепла.

  • Топливо — это любое сочетание органического и неорганического материала, которое во время химической реакции или превращения выделяет большое количество тепла

  • Вещества, которые горят на воздухе для выделения тепла, называются горючими веществами

    .

  • Для горения необходим воздух

  • Минимальная температура, при которой улавливается топливо, называется температурой воспламенения.

  • Различные виды топлива имеют разные температуры воспламенения, например: температура возгорания масла меньше угольной

  • Вещества с очень низкой температурой воспламенения называются легковоспламеняющимися веществами, например Бензин, СНГ, КПГ и т. Д.

Есть три вида топлива

  • Твердое топливо, например Древесина, уголь

  • Жидкое топливо e. грамм. керосин, бензин, дизельное топливо, масло

  • Газообразное топливо, например СУГ, КПГ, биогаз, водород

Для сгорания необходимы следующие три условия

  • Топливо
  • Воздух (для подачи кислорода)
  • Нагрев (для повышения температуры выше или равной температуре воспламенения)

Существует три типа горения, как показано ниже:

  1. Быстрое сгорание: это сгорание, при котором топливо сгорает быстро и выделяет тепло с помощью внешнего тепла.

  2. Самовозгорание: это горение, при котором топливо сгорает самопроизвольно без какого-либо внешнего тепла.

  3. Взрыв: это горение, при котором топливо внезапно сгорает и выделяет тепло с помощью внешнего тепла или давления.

Пламя:

  • Пламя — зона горения
  • Пламя имеет три зоны, как показано ниже:
  1. Внутренняя зона: Есть несгоревшие пары топлива
  2. Средняя зона: Здесь происходит частичное сгорание паров топлива
  3. Внешняя зона: здесь происходит полное сгорание паров топлива

Характеристики хорошего топлива

  • Характеристики хорошего топлива следующие:
  • Есть в наличии
  • Дешёвый
  • Легко хранить и транспортировать
  • Горит с умеренной скоростью, поэтому горение легко контролировать
  • Вырабатывает большое количество тепла
  • Не оставляет нежелательных веществ после горения
  • Не вызывает загрязнений

Характеристики угля

Уголь обладает многими характеристиками хорошего топлива, поэтому в Индии около 58% электроэнергии вырабатывается путем сжигания угля.

Уголь во многом отличается от других видов топлива, как показано ниже:

  • Обычно в топливе, отличном от угля, есть определенные углеводороды, что означает, что C и H в топливе не очень много.
  • Уголь является гетерогенным топливом и имеет только предполагаемую структуру C и H и сильно варьируется от шахты к шахте и даже в одной шахте от пласта к пласту.
  • C и H в угле можно узнать только после проведения окончательного анализа, причем поведение этих углеводородов будет зависеть от их реакционной способности и от того, как этот уголь образуется.
  • Завершение сжигания угля будет зависеть от того, как углеродные кольца сформированы и связаны.
  • Некоторые угли горят медленно и требуют большего времени пребывания в печи
  • Для процесса сгорания наиболее важны температура, турбулентность и время

  • Температура: Топливо должно достигнуть температуры воспламенения и для стабильного пламени эту температуру необходимо поддерживать. Для угля температура возгорания находится в диапазоне от 400 до 425 градусов по Цельсию

    .

  • Турбулентность: турбулентность помогает каждой частице быстро контактировать с необходимой молекулой кислорода для быстрого сгорания с минимальным избытком воздуха

  • Время: в зависимости от размера частиц топлива требуется некоторое время для полного сгорания.На этот раз время полного сгорания сокращается за счет турбулентности и повышения температуры

  • Горение — это быстрая химическая реакция между топливом и кислородом. Во время горения горючие элементы угля, такие как углерод, сера, водород, соединяются с кислородом и выделяют тепло вместе с соответствующими оксидами. Источник кислорода — воздух. По объему в воздухе присутствует 21% кислорода, по массе — 23,2%

При сжигании угля с выделением тепла происходят следующие химические реакции:

  • C + O2 = CO2 + 8084 ккал / кг углерода (33940 кДж / кг)

  • S + O2 = SO2 + 2224 ккал / кг серы (9141 кДж / кг)

  • 2 ч3 + O2 = 2 ч3О + 28922 ккал / кг водорода (142670 кДж / кг)

  • 2C + O2 = 2CO + 2430 ккал / кг углерода (10120 кДж / кг)

  • При сжигании угля получают следующие продукты:

  • Зола (зольный остаток и зола-унос)

  • CO2

  • CO

  • SO2

  • h3O

  • NOX

  • Взвешенные твердые частицы

Вредное воздействие процесса сжигания угля

Сжигание угля вызывает следующие вредные эффекты:

  • Неполное сгорание угля дает окись углерода (CO), которая является ядовитым газом

  • При полном сгорании угля образуется двуокись углерода (CO2), которая вызывает повышение температуры воздуха. Это называется глобальным потеплением. Это вызывает таяние полярных льдов, повышение уровня моря и затопление прибрежных территорий.

  • SOX — диоксид серы (SO2), триоксид серы (SO3)

    .

  • NOX — это оксид азота (N2O), оксид азота (NO), диоксид азота (N2O). Образование NOX при сжигании угля — сложный процесс. Оксид азота образуется из атмосферного азота, известного как термический NO, и химически связанного азота в топливе, известного как химический NO

    .

  • Производятся оксиды серы (SOX) и оксиды азота (NOX), которые растворяются в дождевой воде и образуют кислотные дожди, вредные для сельскохозяйственных культур, почвы и разрушающие здания.

  • Принимая во внимание все вышеперечисленное вредное воздействие сжигания угля, оптимизацию использования угля, т.е. уголь, необходимый на единицу выработки, необходимо минимизировать в максимально возможной степени за счет принятия всех доступных технологических разработок. Это также приведет к снижению удельной стоимости генерации.

Химический состав угля и его негативное влияние

Мы с другом не можем найти точный химический состав угля ни в книгах, ни в Интернете, и хотели бы знать, не могли бы вы нам помочь? Кроме того, мы будем очень признательны, если вам известна какая-либо информация, которая может помочь нам в отношении ископаемых видов топлива и их негативных последствий.- Амелия Р., Квинсленд, Австралия

Амелия, вы задаете хороший вопрос, потому что, хотя многие люди озабочены производством углерода при использовании угля, состав угля вызывает множество других плохих последствий, которые, как правило, скрыты от общественности. На австралийском веб-сайте, который излагает основы, говорится об этом так:

«Уголь — это горючая углеродистая порода, образованная из накопленных растительных веществ, которые подвергались изменениям в результате разложения и различного количества тепла и давления в течение миллионов лет. Слоистые с другими осадочными породами… Уголь широко варьируется по своему составу. Он состоит в основном из колец из шести атомов углерода, соединенных вместе в чрезвычайно сложную композицию слоистых структур, содержащих в себе не только водород, но и значительные количества кислорода и азота. В состав также входят различные количества серы и других загрязнителей окружающей среды. До одной десятой общей массы угля может составлять материал, не имеющий топливной ценности… Уголь обычно анализируется на содержание влаги, летучих веществ, связанного углерода и золы.Содержание серы и азота имеет важное значение, поскольку выбросы их химических оксидов при сжигании угля могут вызвать кислотные дожди. Неконтролируемые выбросы привели к значительному ущербу лесам и озерам в Европе, США и Канаде ».

Удаление горных вершин — это форма открытой добычи, которая уже охватывает 800 квадратных миль только на востоке США. Прямым следствием этого типа добычи является то, что с горных вершин в Западной Вирджинии и Кентукки образовалось 6000 «засыпок долин» обломками. С 1980 года, по данным Национальной горнодобывающей ассоциации, только 5% разрушенных земель было возвращено для какого-то «экономического развития», такого как среда обитания диких животных.

«Отстойник» — это способ, которым некоторые угольные компании обращаются с отходами, образующимися при промывке угля. Твердые отходы (камни и почва) используются для уничтожения жидких отходов в бывших долинах. Известно, что эти водохранилища становятся источником утечек токсичных веществ. Кроме того, обрушение плотины — исторический факт.Еще один способ борьбы с отстоем — это поместить его в старые подземные угольные шахты, однако это загрязняет грунтовые воды для питья. Другие проблемы, которые представляют опасность для угля, — это переработка — очень ядовитая — и транспортировка.

Согласно экологическим группам в моем штате Вирджиния, «Самый большой источник загрязнения ртутью в Вирджинии — угольные электростанции. Фактически, согласно EPA, 19 электростанций Вирджинии были ответственны за 69 процентов выбросов ртути в штате, что намного выше среднего показателя по стране. Угольные электростанции крупных коммунальных предприятий являются крупнейшим источником токсичной ртути в Вирджинии. Уже сейчас каждая четвертая женщина, прошедшая тестирование в Вирджинии, имела достаточно высокий уровень ртути, чтобы подвергнуть ребенка риску неврологического развития.

Согласно сообщению коммунального предприятия Восточного побережья, цитируемому в статье Washington Post, «в период с 1999 по 2005 годы, как отмечают официальные лица Pepco, цена на уголь выросла на 150 процентов, цены на нефть выросли на 300 процентов, а стоимость природного газа — на 400 процентов».

Я всегда отмечаю, что еще до того, как изменение климата вошло в нашу глобальную осведомленность, мы знали, что при сжигании угля помимо углерода выделяются канцерогены, ртуть и регулируемые выбросы в соответствии с Законом о чистом воздухе (NOx, SO2 и твердые частицы).Обработка угля требует много энергии и воды, а воздействие на землю разрушительно. Хотя смертельные случаи на шахтах всегда очевидны, налогоплательщики США по-прежнему покрывают часть расходов, связанных с болезнью коричневых и черных легких. Я лично встречался с шахтерами и видел непосредственные последствия сноса вершин гор с точки зрения разрушительных потоков и рек, сельскохозяйственных угодий, домов и сообществ. Когда я слышу сторонников чистого угля, даже среди экологического сообщества, я напоминаю им, что они сосредоточены только на углероде, а не на множестве других негативных воздействий.

В своих выступлениях я раздаю уголь, этот горючий углеродсодержащий состав из горных пород, который мы добываем, сжигаем и сбрасываем, образовавшиеся при этом отходы. Чем больше мы знакомим себя и наших детей с его составом и понимаем, как его использование и преобразование негативно влияет на здоровье человека, окружающую среду и наш глобальный климат, тем быстрее мы понимаем, что нам нужно спешить, чтобы избавиться от этого ресурса так же быстро, как и человек. возможный.

Структура (а) бурый уголь (C 39 H 35 O 10 NS) (б) битуминозный уголь…

Контекст 1

. .. структуры трех различных типов угля взяты из литературы 41-44 и представлены на рис. 1. Восемнадцать молекул антрацита, 45 молекул битуминозного угля и 16 молекул лигнита. были случайным образом помещены в периодический ящик размером 60 Â 60 Â 60 Â 60 60 Å, 56 Â 56 Â 56 Â 56 Â 56 Å и 44 Â 44 Â 44 Å 44 Â 44 Å с плотностями 0,08 г см À3, 0,1 г см À3 и 0,2 г см À3 соответственно. Различное количество молекул угля было взято так, чтобы …

Контекст 2

… CO 2 и CO оказались равными 7,26 мол.% И 14,52 мол.% Для лигнита; и (6,45 мол.% и 8,42 мол.%) для битуминозного угля соответственно. Это выше по сравнению с антрацитовым углем из-за более высокого содержания кислорода в низкосортных углях. 12 Следовательно, очевидно, что во время разложения уголь с более высоким содержанием кислорода выделяет больше CO и CO 2. На рис. 10 показано количество CO и CO 2, выделившихся во время пиролиза при разной температуре. Сюжет Вант Хоффа i.е. На рис. 10 показан линейный график зависимости CO и CO 2 от температуры. Согласно экспериментальной тенденции, для всех образцов угля обнаружена линейная зависимость выделения CO. 12 Это означает, что кислородсодержащая группа легко …

Контекст 3

… Это выше по сравнению с антрацитовым углем из-за более высокого содержания кислорода, присутствующего в низкосортных углях. 12 Следовательно, очевидно, что во время разложения уголь с более высоким содержанием кислорода выделяет больше CO и CO 2. Инжир.10 показывает количество CO и CO 2, выделяющихся во время пиролиза при разной температуре. График Вант-Хоффа, т.е. фиг.10, показывает линейный график зависимости CO и CO 2 от температуры. Согласно экспериментальной тенденции, для всех образцов угля обнаружена линейная зависимость выделения CO. 12 Это означает, что кислородсодержащая группа легко разлагается при пиролизе при 3500 K с образованием CO 2. В таблице 4 представлены продукты пиролиза при 3500 K, из которых видно, что …

Коэффициенты выбросов углекислого газа для угля

пользователя

Б.

Д. Хонг и Э. Р. Слатик

Примечание: Эта статья изначально была опубликована в Energy Information
Администрация, Ежеквартальный отчет по углю,
Январь-апрель 1994 г.
, DOE / EIA-0121 (94 / Q1) (Вашингтон, округ Колумбия, август 1994 г.),
С. 1-8.

Введение

Уголь является важным источником энергии в Соединенных Штатах, и страна использует это ископаемое топливо для производства электроэнергии.
растет.Однако при сжигании угля в атмосферу на единицу тепла добавляется значительное количество углекислого газа.
энергии больше, чем сжигание других ископаемых видов топлива. (1) Из-за растущей обеспокоенности возможными последствиями глобального
потепление, которое может быть частично вызвано увеличением содержания двуокиси углерода в атмосфере (основного парникового газа), а также из-за
необходимость точных оценок выбросов углекислого газа, Управление энергетической информации (EIA) разработало факторы
для оценки количества диоксида углерода, выделяемого в результате U. S. потребление угля.

Коэффициенты выбросов углекислого газа для углей США ранее были доступны из нескольких источников. Однако эти коэффициенты выбросов
имеют недостатки, потому что они основаны на анализе всего нескольких проб угля. В большинстве случаев ко всем углям применяются единые коэффициенты,
независимо от ранга (т. е. антрацит, битум, полубитуминозный или бурый уголь) или географического происхождения. Потому что отдельные факторы
не учитывают различия между углями, они не отражают меняющийся «состав» углей в U.S. потребление угля, которое имело место в прошлом и будет происходить в будущем. В отсутствие стандартизации факторы, доступные ранее, также сильно отличаются от каждого
Другой. (2)

Коэффициенты выбросов EIA повысят точность оценок выбросов углекислого газа, особенно на уровне штатов и регионов, поскольку они отражают разницу в соотношении углерода и теплосодержания в зависимости от вида угля и государства происхождения.
Коэффициенты выбросов EIA взяты из файла EIA Coal Analysis File, большой базы данных анализов проб угля. Коэффициенты выбросов
значительно варьируются в зависимости от сорта угля, что подтверждает давно признанный результат, а также в пределах каждого сорта в зависимости от государства происхождения. Эти выводы
были проверены статистически.

Были разработаны два типа коэффициентов выбросов диоксида углерода. Во-первых, это базовые коэффициенты выбросов, охватывающие различные марки угля по государству происхождения. Эти базовые коэффициенты выбросов считаются «фиксированными» в обозримом будущем, пока не будут получены более точные данные.
имеется в наличии. Во-вторых, это коэффициенты выбросов для использования при оценке выбросов диоксида углерода от потребления угля государством, с
деталь потребляющего сектора.Эти коэффициенты выбросов основаны на составе потребляемого угля и основных коэффициентах выбросов по сортам угля.
и государство происхождения. Эти коэффициенты выбросов могут меняться со временем, отражая изменения в составе потребляемого угля.

Коэффициенты выбросов EIA не только позволят более точно оценить выбросы углекислого газа, чем раньше,
но они также обеспечат последовательность в оценках. Аналитики в области энергетики и окружающей среды найдут коэффициенты выбросов EIA полезными для
анализ и мониторинг выбросов углекислого газа при сжигании угля, независимо от того, оцениваются ли они государством происхождения
уголь, государство-потребитель или сектор потребления.

Сжигание угля и двуокись углерода
Выбросы

Количество тепла, выделяемого при сжигании угля, в значительной степени зависит от количества углерода, водорода и кислорода, присутствующих в
уголь и, в меньшей степени, содержание серы. Следовательно, отношение углерода к теплосодержанию зависит от этих теплопроизводящих
компоненты угля, и эти компоненты варьируются в зависимости от сорта угля.

Углерод, который на сегодняшний день является основным компонентом угля, является основным источником тепла, генерируя около 14 500 британских тепловых единиц (британских тепловых единиц).
за фунт.Типичное содержание углерода в угле (в сухом виде) колеблется от более 60 процентов для лигнита до более 80 процентов.
для антрацита. Хотя водород генерирует около 62000 британских тепловых единиц на фунт, на его долю приходится всего 5 процентов или меньше угля, а не все.
из них используется для тепла, потому что часть водорода соединяется с кислородом с образованием водяного пара. Чем выше содержание кислорода
чем уголь, тем ниже его теплотворная способность. (3) Эта обратная зависимость возникает, потому что кислород в угле связан с углеродом и имеет
следовательно, углерод уже частично окислен, что снижает его способность выделять тепло.Количество тепла, выделяемого
сжигание серы в угле относительно невелико, потому что теплотворная способность серы составляет всего около 4000 БТЕ на фунт, а сера
содержание угля обычно составляет от 1 до 2 процентов по весу. (4) Следовательно, изменение отношения углерода к теплосодержанию угля
в первую очередь связаны с изменением содержания водорода.

Коэффициенты выбросов диоксида углерода в этой статье выражены в единицах содержания энергии в угле в фунтах диоксида углерода.
за миллион британских тепловых единиц.Двуокись углерода (CO 2 ) образуется при сгорании угля, когда один атом углерода (C) соединяется с двумя атомами кислорода.
(O) с воздуха. Потому что атомный вес углерода
равно 12, а кислорода — 16, атомный вес диоксида углерода равен 44. Исходя из этого соотношения и предполагая полное сгорание,
1 фунт углерода объединяется с 2,667 фунтами кислорода с образованием 3,667 фунтов диоксида углерода. Например, уголь с
Содержание углерода 78 процентов и теплотворная способность 14 000 британских тепловых единиц на фунт выделяют около 204 единиц.3 фунта углекислого газа на миллион
Бту при полном сгорании. (5) Полное сгорание 1 короткой тонны (2000 фунтов) этого угля дает около 5720 фунтов
(2,86 коротких тонн) двуокиси углерода.

Методология и статистические проверки

Коэффициенты выбросов углекислого газа

EIA были получены из данных в файле анализа угля EIA, одном из наиболее полных данных.
источники по качеству угля в США по угольным пластам и угледобывающим округам.Большинство проб в файле были взяты из партий угля.
на объекты правительства США, от разливов и шахт. Из более чем 60 000 проб угля в Досье 5 426 были
определены как содержащие данные о теплоте сгорания и окончательный анализ (6) , необходимые для установления взаимосвязи между углеродом и
теплосодержание угля, то есть коэффициенты выбросов углекислого газа. Каждому образцу был присвоен ранг угля в соответствии с
стандартный метод классификации, разработанный Американским обществом испытаний и материалов.Эти данные наблюдений (образцы)
охватывала все основные и большинство малых угледобывающих государств (таблица FE1). За исключением Аризоны, Северной Дакоты и Техаса,
считалось, что все основные угледобывающие государства имеют достаточно большое количество данных наблюдений для получения надежных
коэффициенты выбросов.

Отношение углерода к теплосодержанию было рассчитано для каждой из 5 426 отобранных проб угля по сортам угля и государству происхождения в соответствии с
предположение, что весь углерод в угле превращается в диоксид углерода
при горении. (7) Изменения в соотношениях наблюдались как в зависимости от сорта угля, так и в государстве происхождения. Анализ проводился на
определить, были ли эти вариации статистически значимыми, и убедиться, что другие факторы, относящиеся к образцам (т. е.
год сбора пробы и степень очистки полученной пробы) не оказали существенного влияния на
наблюдаемые вариации.

Таблица FE1. Количество наблюдений по углю
и государство происхождения

Страна происхождения Антрацит Битумный Полубитуминозный лигнит
Алабама 224
Аляска
Аризона 8
Арканзас 8
Калифорния
Колорадо 164 18
Грузия 1
Айдахо 2
Иллинойс 332
Индиана 51
Айова 67 1
Канзас 19
Кентукки: Восток 486
Кентукки: Запад 151
Луизиана
Мэриленд 13
Миссури 86
Монтана 6 23 2
Невада 4
Нью-Мексико 50
Северная Дакота 16
Огайо 228
Оклахома 155
Орегон 2
Пенсильвания 523 679
Южная Дакота 3
Теннесси 271
Техас 11
Юта 104 2
Вирджиния 169
Вашингтон 181 36 4
Западная Вирджиния 1,071
Вайоминг 133 121 1
Итого . 523 4,663 203 37

Составлены распределения данных наблюдений по годам сбора и степени очистки (таблица FE2).Потому что даты
из образцов диапазона с 1900 по 1986 год, считалось, что изменения
методы лабораторного анализа на протяжении многих лет могли повлиять на результирующее соотношение содержания углерода к теплоте. Регресс
Анализ показал, что при значении R 2 всего 0,01 (таблица FE3) год сбора пробы не был полезным фактором
объясняя вариацию в соотношении, хотя были небольшие изменения в соотношении с течением времени. (8) Это открытие показало, что образцы
данные из более ранних периодов времени могут быть объединены с более свежими пробами для получения коэффициентов выбросов двуокиси углерода.

Таблица FE2. Распределение наблюдений по годам
и степень очистки

Год Количество наблюдений Процент от общего числа
1900–1909 217 4,0
1910-1919 679 12,5
1920-1929 657 12.1
1930-1939 гг. 772 14,2
1940-1949 744 13,7
1950–1959 1043 19,2
1960-1969 557 10,3
1970–1979 339 6. 2
1980-1986 418 7,7
Итого 5 426 100,0
Степень очистки
Необработанный 4,519 83,3
Промытый 847 15.6
Частично промытый 60 1,1

Из общего числа проб 83 процента составляли необработанный уголь, а оставшаяся часть была либо промыта, либо частично промыта. Очистка не должна
существенно влияет на соотношение содержания тепла и углерода в угле, поскольку в процессе удаляются в основном негорючие примеси.
Это было подтверждено дисперсионным анализом.Отмечались различия в соотношении содержания углерода к теплоте между промытыми и
частично промытый и необработанный уголь, но при значении R 2 0,06 различия мало объясняют различия в соотношениях. Следовательно,
не требовалось исправления данных для учета небольшого влияния очистки угля на коэффициенты выбросов.

Дисперсионный анализ использовался для проверки статистической значимости различий в соотношении углерод-теплосодержание по сортам угля и по государству происхождения в пределах сорта угля.Переменная непрерывного отклика (углекислый газ
коэффициент выбросов) был связан с классификационными переменными ранга и государства происхождения. Коэффициент выбросов диоксида углерода был принят
быть линейной функцией параметров, связанных с рангом угля и государством происхождения. (9)

Статистический анализ (таблица FE3) показал, что: (1) существуют статистически значимые различия в выбросах диоксида углерода
факторы как по сорту угля, так и по государству происхождения; (2) сорт угля и государство происхождения объясняют примерно 80 процентов
изменение коэффициентов выбросов диоксида углерода; и (3) государство происхождения в сочетании с категорией угля является немного более сильной объясняющей переменной, чем просто категория угля или государство происхождения.

Таблица FE3. Резюме статистических анализов
Коэффициенты выбросов углекислого газа по
Класс угля и государство происхождения

переменная F Тест р 2 MSE Корневой MSE
Год сбора *** 0,01 55,18 7,43
Степень очистки *** 0.06 52,07 7,22
Coal Рейтинг *** 0,78 12,24 3,50
Страна происхождения *** 0,81 10,78 3,28
Страна происхождения Комбинированный
с рейтингом угля *** 0. 82 9,98 3,16

Коэффициенты выбросов углекислого газа по
Класс угля и государство происхождения

(арифметические) средние коэффициенты выбросов, полученные для отдельных образцов (при условии полного сгорания) (таблица FE4) (10) подтверждают давно признанный вывод о том, что антрацит выделяет наибольшее количество диоксида углерода на миллион БТЕ, за ним следует лигнит,
полубитуминозный уголь и битуминозный уголь.Высокий коэффициент выбросов углекислого газа для антрацита отражает относительно небольшое содержание водорода в угле, что снижает его теплотворную способность. (11) В фунтах диоксида углерода на миллион британских тепловых единиц средний коэффициент по США составляет 227,4 для антрацита, 216,3 для лигнита, 211,9 для полубитуминозного угля и 205,3 для битуминозного угля.

Таблица FE4. Средний выброс диоксида углерода
Факторы для угля по классу и состоянию
Источник

Страна происхождения Антрацит Битумный Полубитуминозный лигнит
Алабама 205. 5
Аляска a 214,0
Аризона 209,7
Арканзас 211.6 б 213,5
Калифорния в 216,3
Колорадо 206,2 212,7
Грузия 206. 1
Айдахо 205,9
Иллинойс 203,5
Индиана 203.6
Айова 201,6 д 207,2
Канзас

202. 8
Кентукки: Восток 204,8
Кентукки: Запад 203.2
Луизиана б 213,5
Мэриленд 210. 2
Миссури 201,3
Монтана 209.6 213,4 220,6
Невада 201,8
Нью-Мексико 205. 7 e 208,8
Северная Дакота 218,8
Огайо 202.8
Оклахома 205,9
Орегон 210. 4
Пенсильвания 227,4 205,7
Южная Дакота 217.0
Теннесси 204,8
Техас ф 204. 4 213,5
Юта 204,1 207,1
Вирджиния 206.2
Вашингтон 203,6 208,7 211. 7
Западная Вирджиния 207,1
Вайоминг 206.5 212,7 215,6
В среднем по США 227,4 205,3 211. 9 216,3

В целом коэффициенты выбросов углекислого газа самые низкие для угля, добываемого в штатах к востоку от реки Миссисипи (рисунок FE1),
где преобладающие угли являются битуминозными и поэтому имеют относительно низкие коэффициенты выбросов. Для сравнения: уголь
Месторождения на Западе в основном представляют собой полубитуминозные угли с относительно высокими коэффициентами выбросов.В широком смысле географический
различия отражают большую степень углефикации — процесса, который преобразовал завод
материал в уголь под воздействием тепла и давления — в угленосных районах Востока.

В Аппалачском угольном бассейне коэффициенты выбросов для битуминозного угля находятся в диапазоне от 202,8 фунтов диоксида углерода на
миллиона БТЕ в Огайо до 210,2 в Мэриленде. (12) Пенсильванский антрацит, который производится в небольших количествах, имеет наивысшую
коэффициент выбросов среди всех марок угля (227. 4). Для угля бассейна Иллинойса, все битуминозного по рангу, коэффициенты выбросов относительно
униформа: от 203,2 в западном Кентукки до 203,6 в Индиане.

Рисунок FE1: Средние коэффициенты выбросов углекислого газа для угля по классам и государству происхождения

фунтов диоксида углерода на миллион британских тепловых единиц

К западу от реки Миссисипи коэффициенты выбросов для битуминозного угля составляют более 201 фунта углекислого газа на
миллионов британских тепловых единиц в Миссури, Айове и Неваде до более чем 209 в Аризоне, Арканзасе и Монтане.Около 16 процентов 1992 г.
Добыча угля к западу от Миссисипи представляла собой битуминозный уголь, добываемый в основном в Юте, Аризоне, Колорадо и Нью-Мексико.

Суббитуминозный уголь является преобладающим видом угля, добываемого к западу от реки Миссисипи, составляя 62 процента
общая добыча угля в регионе в 1992 году. Суббитуминозный уголь в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге, основной источник этого сорта угля,
имеет коэффициент выбросов 212,7 фунтов диоксида углерода на миллион британских тепловых единиц. Это то же самое, что и для полубитуминозного угля в Колорадо,
но немного ниже, чем в Монтане. Самый низкий коэффициент выбросов для полубитуминозного угля в штате Юта (207,1), а самый высокий — в
Аляска (214,0).

Коэффициент выбросов для лигнита из угольного региона побережья Мексиканского залива в Техасе, Луизиане и Арканзасе составляет 213,5 фунтов углерода.
диоксида на миллион БТЕ. Это на 1–3 процента ниже, чем коэффициенты выбросов для бурого угля в угольном регионе Форт-Юнион на севере.
Дакота, Южная Дакота и Монтана, а также бурый уголь в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге.Объем производства бурого угля в 1992 г.
для 22 процентов добычи угля к западу от реки Миссисипи, с двумя третями из Техаса и большей частью с севера
Дакота.

Все коэффициенты выбросов углекислого газа EIA для угля по классам и государству происхождения должны рассматриваться как «фиксированные» в обозримом будущем.
будущее. Это связано с тем, что подробные данные анализа угля ежегодно не широко доступны, а также потому, что коэффициенты выбросов EIA, как
разработанные на основе файла анализа угля EIA, считаются эффективно отображающими взаимосвязь между углеродом и теплотой.
содержание различных U.С. угли. Однако основные коэффициенты выбросов будут пересмотрены, когда будет проведен достаточный дополнительный анализ угля.
данные накапливаются.

Коэффициенты выбросов углекислого газа по
Угледобывающий сектор и государство

Использование угля в потребляющих секторах и государствах различается по количеству, а также по рангу и государству происхождения. Следовательно, эмиссия
коэффициенты по потребляющим секторам в каждом государстве были получены путем взвешивания коэффициентов выбросов по сортам угля, а по государству происхождения — по
соответствующие суммы получены по секторам. (13) , (14) Для сравнения в данной статье приведены коэффициенты выбросов для 1980 и 1992 годов (таблица
FE5). Следует отметить, что количество угля, полученного в определенный год, может не соответствовать количеству, потребленному в течение этого года.
из-за пополнения или снятия запасов. Кроме того, поскольку данные о происхождении и назначении угля доступны только для
распределение угля, коэффициенты выбросов EIA для потребления угля по секторам предполагают, что смесь угля, полученного в течение определенного года
был таким же, как и в том году.

Коэффициенты выбросов для потребления угля, связанного с сжиганием, основаны на предположении, что весь углерод в угле
превращается в двуокись углерода при сгорании. На самом деле очень небольшой процент углерода в угле не окисляется во время горения. Коэффициенты выбросов в таблице FE5 могут быть скорректированы для отражения неполного сгорания. (15)

На коксовых заводах уголь обугливается, а не сжигается, чтобы получить кокс, который используется при производстве чугуна из чугуна и стали.
промышленность.Хотя большая часть углерода в карбонизированном угле остается в коксе, небольшое количество остается в побочных продуктах, некоторые
из которых потребляются как источники энергии, а другие — как неэнергетическое сырье. (16) Изучение исторических данных по коксовому заводу
указывает, что около 10 процентов углерода в коксующемся угле остается в побочных продуктах, не связанных с энергетикой. (17) Однако нет
В коэффициенты выбросов для коксовых заводов (Таблица FE5) были внесены поправки на углерод, оставшийся в неэнергетических побочных продуктах, оставляя любые корректировки в соответствии с требованиями пользователя.

Таблица FE5. Средние коэффициенты выбросов углекислого газа для угледобывающего сектора и государства, 1980 и 1992 годы

Государство Сектор
Электроэнергетика Промышленное Жилой / Коммерческий Среднее значение по штату b
Коксующийся уголь a Другой уголь
1980 1992 1980 1992 1980 1992 1980 1992 1980 1992
Алабама 205. 0 205,3 205,5 206,1 205,5 205,7 205,4 205,5 205,1 205,4
Аляска 214,0 214,0 214.0 214,0 214,0
Аризона 208,0 207,7 209,2 206,7 208,6 208,1 207,6
Арканзас 212.7 212,7 201,4 205,2 205,3 222,3 210,7 212,5
Калифорния 208,7 205. 6 204,2 204,5 204,1 207,5 204,1
Колорадо 211,5 209,8 212,6 212,6 212,5 212.6 211,0 211,7 209,9
Коннектикут 204,9 204,7 226,1 220,2 226.1 205,2
Делавэр 206,0 206,9 205,9 207,4 221,8 221,1 206,0 207. 0
Округ Колумбия 205,0 205,5 206,3 205,4 206,3
Флорида 204.0 204,4 204,2 205,1 205,0 205,7 204,0 204,5
Грузия 204.3 204,8 204,9 204,9 204,7 204,9 204,3 204,8
Гавайи 204. 4 204,4
Айдахо 212,6 212.2 205,4 205,0 210,7 211,3
Иллинойс 207,1 206,2 205,2 206,5 204.2 203,7 203,9 203,9 206,7 205,9
Индиана 204,0 205,6 205,0 206. 0 203,7 204,5 203,7 203,8 204,3 205,5
Айова 207,2 211.1 205,7 208,3 205,1 204,2 207,0 210,7
Канзас 209.2 210,9 201,9 205,3 202,2 202,9 209,0 210. 8
Кентукки 204,0 204,1 204,6 206,3 205,4 205,4 204,6 204.6 204,1 204,2
Луизиана 212,7 212,9 203,9 210.9 201,3 212,1 212,8
Мэн 206.0 204,9 216,2 213,0 207,9 205,3
Мэриленд 206,6 207.0 205,9 206,1 208,4 210,6 211,7 206,3 207.1
Массачусетс 206,4 206,8 206,3 207,0 218.2 214,1 207,6 206,9
Мичиган 206,0 208,9 205,5 204.8 205,3 205,0 205,0 205,7 208,5
Миннесота 212,9 213.0 211,6 211,8 208,6 212,3 212.7 212,9
Миссисипи 204,7 204,5 204.0 204,6 202,6 227,4 204,7 204,5
Миссури 204.5 206,2 205,2 203,6 204,5 202,1 203.4 204,5 206,1
Монтана 213,9 213,5 211.2 211,4 205,6 213,3 213,7 213,5
Небраска 211.7 212,7 212,3 213,1 212,6 219.2 211,7 212,7
Невада 208,2 208,4 204.5 204,1 208,4 204,1 208,1 208,3
Нью-Гэмпшир 206.9 206,3 207,0 207,1 227.2 225,4 207,0 206,5
Нью-Джерси 206,6 206,6 218.3 207,3 227,2 227,1 207,1 206,8
Нью-Мексико 205.7 205,7 212,0 212,7 209.8 206,3 205,7 205,7
Нью-Йорк 205,7 206.1 205,5 206,1 206,9 207,0 218,9 218.0 206,3 206,5
Северная Каролина 205,6 205,8 204.8 205,7 204,9 206,2 205,6 205,8
Северная Дакота 218.8 218,8 218,8 218,3 218.5 216,8 218,8 218,6
Огайо 204,4 204.4 205,4 206,4 204,0 204,5 203,8 205.5 204,5 204,6
Оклахома 210,5 212,6 202.2 207,5 205,7 207,0 210,0 212.3
Орегон 212,7 212,9 212.7 211,5 205,6 204,1 212,5 212.8
Пенсильвания 206,1 206,2 205,7 206,1 207.9 208,5 221,2 219,7 206,4 206.7
Род-Айленд 210.0 223,9 227,4 217,2 227.4
Южная Каролина 204,9 205,0 205.0 205,3 204,8 205,3 204,9 205.0
Южная Дакота 218,1 218,8 210.5 212,7 212,0 212,8 217,6 217.9
Теннесси 204,0 204,0 210,2 204.8 205,5 204,5 204,6 204,1 204.2
Техас 213,0 212,9 209,8 212.3 212,3 213,7 211,0 212,8 212.9
Юта 204,1 204,3 210,8 205.6 205,2 204,1 204,1 204,1 205.7 204,4
Вермонт 205,7 207.8 212,2 227,4 227,4 216,0 216.8
Вирджиния 205,9 206,0 206,2 206.2 205,1 206,2 205,0 206,3 205.7 206,1
Вашингтон 208,7 209,3 206.3 205,8 204,3 206,9 208,3 209.1
Западная Вирджиния 206,9 207,0 205,3 206.7 205,4 206,6 205,0 210,2 206.6 207,0
Висконсин 207,0 209,9 205.4 205,5 206,1 205.8 204,9 206,8 209,5
Вайоминг 212.7 212,0 212.0 212,5 212,3 212,7 212.6 212,1
В среднем по США b 206,7 207,7 205.8 206,2 205,9 207,1 210.6 211,2 206,5 207,6

Сорт угля, потребляемого в Соединенных Штатах, существенно изменился за последние два десятилетия, отражая
переходит на западный суббитуминозный уголь с низким содержанием серы и бурый уголь, преимущественно для производства электроэнергии.Ожидаются дальнейшие изменения
в ближайшие годы, особенно в связи с поправками к Закону о чистом воздухе 1990 года, которые будут стимулировать переход от высокосернистых
Восточный битуминозный уголь к низкосернистому западному суббитуминозному углю.

Сдвиг в структуре потребляемых сортов угля становится очевидным, когда производство по сортам угля в 1980 году сравнивается с производством в
1992 г., поскольку большая часть продукции предназначалась для внутреннего потребления. (18) В 1980 году битуминозный уголь составлял 76 процентов от общего количества, но к 1992 году
его доля упала до 65 процентов.Напротив, доля полубитуминозного угля выросла с 18 процентов в 1980 году до 25 процентов в 1992 году.
в то время как доля бурого угля выросла с 6 до 9 процентов. Доля антрацита в оба года составляла около 1 процента. Потому что ниже
У обыкновенных углей относительно высокие коэффициенты выбросов углекислого газа, увеличение использования этих углей привело к общенациональному уровню выбросов
коэффициент выбросов диоксида вырастет с 206,5 фунтов на миллион британских тепловых единиц в 1980 году до 207,6 фунтов на миллион британских тепловых единиц в 1992 году.

Изменение в структуре добываемых марок угля отражает произошедшие крупные отраслевые и региональные сдвиги в потреблении угля.
в последние два десятилетия.Электроэнергетический сектор доминирует в потреблении угля, и его доля существенно выросла. Всего угля
потребление в 1992 году на долю электроэнергетики приходилось 87 процентов, по сравнению с 81 процентом в 1980 году, в основном за счет увеличения добычи угля
потребление к западу от реки Миссисипи. (19) Доля низкокачественных углей в электроэнергетике существенно выросла. (20) Объем суббитуминозного угля вырос с 24 процентов в 1980 году до 31 процента в 1992 году, а объем бурого угля вырос за этот период с 7 до 10 процентов.Напротив, доля битуминозного угля упала с 69 процентов в 1980 году до 58 процентов в 1992 году. Доля антрацита (около 1 процента) не изменилась.

Уголь, используемый для производства кокса, практически весь битуминозный; менее 1 процента — антрацит. Только несколько штатов, в основном в
Аппалачи, поставка коксующегося угля. Коксохимическая промышленность, в которой наблюдается спад, составляет всего 4 процента от общего объема угля.
потребление в 1992 году по сравнению с 9 процентами в 1980 году.

Уголь всех марок используется в других промышленных и жилых / коммерческих секторах. (21) Прочие учтенные отрасли промышленности
на 8 процентов от общего потребления угля в 1992 году, что немного меньше, чем в 1980 году. Однако коэффициент выбросов для этого сектора увеличился
в значительной степени в течение периода, в основном из-за роста использования низкосортных углей на Западе, и способствовал увеличению выбросов
факторы для общего среднего показателя по стране. Жилой / коммерческий сектор составляет относительно незначительный компонент потребления угля,
около 1 процента от общего количества в 1980 и 1992 годах.

Как и в случае потребления угля по секторам, количество диоксида углерода, выбрасываемого в результате полного сжигания угля в конкретном государстве — и
следовательно, коэффициент выбросов углекислого газа для этого государства — зависит от состава угля, потребляемого различными потребляющими секторами в
это государство в течение определенного года. Когда известна общая энергия в британских тепловых единицах от потребления угля государством (без разбивки
по потребляющим уголь секторам), средние по государству коэффициенты выбросов могут использоваться для оценки общего количества выбросов диоксида углерода
государством.

Публикация по двуокиси углерода
Коэффициенты выбросов

Коэффициенты выбросов двуокиси углерода ОВОС по потребляющим секторам и штатам будут периодически обновляться, чтобы отражать
изменения в структуре потребления угля в США. EIA планирует сообщать об этих обновлениях в Ежеквартальном отчете по углю , Государственном энергетическом отчете .
Отчет с данными
и ежегодный выпуск «Выбросы парниковых газов в США ».



Кокс (уголь) | 65996-77-2

БЕЗОПАСНОСТЬ

  • Заявление о рисках и безопасности
RIDADR 1361
Класс опасности 4.2
PackingGroup III
Производитель Номер товара Описание продукта Номер CAS Упаковка Цена Обновлено Купить
Сигма-Олдрич NIST2776 Коксовая печь NIST SRM 2776 65996-77-2 нист2776 $ 664 2020-08-18 Купить
Сигма-Олдрич NIST2719 Кокс нефтяной прокаленный NIST SRM 2719 65996-77-2 нист2719 $ 820 2020-08-18 Купить
Сигма-Олдрич NIST2775 Кокс литейный
NIST? SRM? 2775
65996-77-2 нист2775 $ 600 2020-08-18 Купить

Кокс (уголь) Химические свойства, применение, производство

Определение

Форма углерода, полученная в результате разрушающей перегонки угля.Кокс используется в доменных печах и других металлургических и химических процессах, требующих источника углерода. Кокс более низкого сорта, полученный путем нагревания угля до более низкой температуры, используется в качестве бездымного топлива для отопления жилых помещений.

Продукты и сырье для получения кокса (угля)

Сырье

Препараты


Глобальные (14) Поставщики
Китай 11 Германия 1 США 2 В мире 14


Посмотреть последнюю цену от производителей кокса (угля)

65996-77-2 (Кокс (уголь)) Поиск по теме:


  • Высококачественная сталь делая углеродную добавку / графитизированный нефтяной кокс
  • 20-40 Тормозные башмаки барабанных тормозов для материала трения Специальный кокс
  • Кокс (уголь)
  • меткокс
  • Каталитический кокс
  • КОКС (ИЗ УГЛЯ)
  • Einecs 266-010-4
  • Кокс
  • 65996-77-2

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.