Методы переработки твердого топлива. Уголь

Конечными продуктами на стадии улавливания и разделения ПКГ становятся каменноугольная смола, сырой бензол, сульфат аммония и обратный коксовый газ. Выход этих продуктов от массы коксуемой шихты (в расчете на сухую шихту) представлен в табл.5

Таблица 5. Выход продуктов коксования

Продукт	Выход, мас. Долей
Кокс	0,11-0,13
Каменноугольная смола	0,03-0,04
Сырой бензол	0.01-0,012
Сульфат аммония	0,01-0,013
Обратный коксовый газ	0,15-0,18

Технологическая схема улавливания и разделения прямого коксового газа представлена на рисунке 8.

Отсасываемый газодувками из коксовых камер, ПКГ охлаждается в газосборнике 1, орошаемом холодной НСВ, и поступает в сепаратор 2, в котором из газа конденсируются КУС, НСВ и выделяются твердые частицы-фусы. Образовавшаяся смесь этих продуктов разделяется в отстойнике-осветлителе 3. Газ, пройдя сепаратор, охлаждается до 25-З0°С в трубчатом холодильнике 4, орошаемом НСВ, где из него конденсируются остатки КУС и НСВ, которые поступают соответственно в отстойник 3 и сепаратор 2. НСВ из отстойника подается в аммиачную колонну 6, в которую вводится раствор гидроксида кальция и подается острый пар для разложения аммонийных солей.

Газ после холодильника 4 освобождается от тумана КУС в электрофильтре 5 и соединяется с током газообразного аммиака из аммиачной колонны. Общий поток газа подается турбогазодувкой 1 через подогреватель 8 в сатуратор 9, барботирует через раствор серной кислоты. Выпавшие в сатураторе кристаллы сульфата аммония отделяются, а газ, после охлаждения в водяном холодильнике прямого смешения 10, направляется в абсорбер с насадкой 11, который орошается циркулирующим поглотительным маслом.

В абсорбере из газа извлекается СБ, и раствор его в поглотительном масле (ПМ) направляется на ректификацию. СБ отгоняется из раствора, а регенерированное ПМ возвращается на абсорбцию. В холодильнике 10 из газа выделяется твердый нафталин, который экстрагируется из водной суспензии горячей КУС, подаваемой в нижнюю часть холодильника. Из абсорбера 11 выходит обратный коксовый газ (ОКГ).



Рисунок 8 - Технологическая схема улавливания и разделения ПКГ: 1 - газосборник; 2 - сепаратор; 3 - отстойник-осветлитель; 4 - трубчатый холодильник; 5 - электрофильтр; 6 - аммиачная колонна; 1 - турбогазодувка; 8 - подогреватель газа; 9 - сатуратор; 10 - водяной холодильник; 11 - абсорбер



5. Гидрирование твердого топлива

Гидрированием (гидрогенизацией) твердого топлива называется процесс превращения органической части топлива в жидкие продукты, обогащенные водородом и используемые как жидкое топливо. Проблема гидрирования твердого топлива возникла в связи с возросшим потреблением нефти и необходимостью эффективно использовать низкокалорийные и высокозольные ископаемые угли, представляющие сложности при их сжигании. В промышленном масштабе гидрирование твердого топлива впервые было организовано в 30-х годах XX века в Германии и получило развитие в связи с необходимостью использовать для производства моторных топлив тяжелых смолистых нефтей с высоким содержанием серы. В настоящее время в различных странах работают установки деструктивной дегидрогенизации топлив производительностью от 200 до 1600 т/сутки.

Гидрирование твердого топлива представляет деструктивный каталитический процесс, протекающий при температуре 400-560°С под давлением водорода 20 - 10 МПа. В этих условиях происходит разрыв межмолекулярных и межатомных (валентных) связей в органической массе топлива и протекают реакции деструкции и деполимеризации высокомолекулярных структур угля.

Проблема гидрирования твердого топлива возникла в связи с возросшим потреблением нефти и необходимостью эффективно использовать низкокалорийные и высокозольные ископаемые угли, представляющие сложности при их сжигании. В промышленном масштабе гидрирование твердого топлива впервые было организовано в 30-х годах XX века в Германии и получило развитие в связи с необходимостью использовать для производства моторных топлив тяжелых смолистых нефтей с высоким содержанием серы. В настоящее время в различных странах работают установки деструктивной дегидрогенизации топлив производительностью от 200 до 1600 т/сутки.

Гидрирование твердого топлива представляет деструктивный каталитический процесс, протекающий при температуре 400-560°С под давлением водорода 20 -10 МПа. В этих условиях происходит разрыв межмолекулярных и межатомных (валентных) связей в органической массе топлива и протекают реакции:

-деструкции и деполимеризации высокомолекулярных структур угля

{С}_n + пH₂ > СnН_2n;

-гидрирования образовавшихся алкенов;

С_nH_2n +H₂>C_nH_2n+2

-деструкции высших алканов с последующим гидрированием алкенов и образованием алканов меньшей молекулярной массы

C_nH_2n+2 > C_mH_2m+2 +C_рH_2p + H₂ > C_рH_2p+2;

-гидрирования конденсированных ароматических систем с последующим разрывом цикла и деалкилированием

-раскрытия пятичленных циклов с образованием изоалканов и другие.



Так как процесс гидрогенизации протекает в избытке водорода, то реакции полимеризации и поликонденсации первичных продуктов деструкции подавляются и при достаточно высоком отношении водород/углерод продукты уплотнения почти не образуются. [2]

Одновременно с гидрированием углеродных соединений протекают реакции гидрирования соединений, содержащих серу, кислород и азот по реакциям, аналогичным реакциям гидроочистки нефтепродуктов .

Процесс гидрогенизации является каталитическим. В качестве катализаторов используют контактные массы на основе соединений молибдена, никеля или железа с различными активаторами, например:

МоО₃ + NiS + СаО + ВаО + А1₂О₃.

катализатор активатор носитель

Изменением параметров процесса (температура, давление, время контактирования) и состава катализатора процесс гидрогенизации может быть направлен в сторону получения продуктов заданного состава. Выход жидких и газообразных продуктов гидрирования твердого топлива существенно зависит от содержания в нем летучих веществ, то есть от степени его углефикации. Угли с высокой степенью углефикации (антрацит, тощие угли) не могут быть использованы в качестве сырья для гидрогенизации. Из топлив для этой цели пригодны бурые угли или каменные угли с отношением водород/углерод не ниже 0,06 и содержанием золы не более 0,13 мас. дол.

Процесс гидрогенизации твердых топлив может проводиться в жидкой или паровой фазе. Из многочисленных технологических схем жидкофазной гидрогенизации наиболее экономичной является циклическая схема. Она отличается от других меньшим расходом водорода, более низкими температурой и давлением процесса и позволяет полностью использовать все компоненты перерабатываемого сырья. Принципиальная схема подобной установки гидрогенизации приведена на рисунке 9.

В результате гидрогенизации всех видов твердого топлива образуются жидкий продукт, содержащий изоалканы и нафтены, используемый в качестве сырья для каталитического риформинга и гидрокрекинга, а также котельное топливо и газ. [10]

Рисунок 9 - Циклическая схема жидкофазной гидрогенизации топлива: 1 - аппарат подготовки сырья; 2 - насос для пасты; 3 - реактор гидрирования; 4 - центрифуга; 5, 6 - ректификационные установки; 1 - нейтрализатор; 8 - реактор гидроочистки.



6. Газификация угля

Газообразные виды топлива играют важную роль в промышленности и в быту, так как они легко транспортируются и могут использоваться в качестве источников тепла во многих технологических процессах, а также как химическое сырье. С точки зрения вероятных ограничений в поставках природного газа и нефти в будущем вполне вероятно, что объем газификации угля будет увеличиваться, а получаемый газ будет использоваться и как топливо, и как химическое сырье.

Коммунальный (бытовой) газ из угля обычно получают при его нагревании без доступа воздуха: данный процесс называется пиролизом или карбонизацией. Образующиеся в этих условиях газообразные и жидкие продукты получают из летучих компонентов угля, а в осадке остается твердый кокс. Обычно этот газ используется в качестве топлива, а жидкие продукты как сырье для химической промышленности. Металлургический кокс для доменных печей также является продуктом карбонизации угля.

Интерес к производству заместителю природного газа (ЗПГ) из угля очень высок, так как его можно транспортировать по трубопроводам, предназначенным для природного газа, и применять в одних и тех же установках. Другим способом получения ЗПГ из угля является его прямое взаимодействие с водородом, в результате которого образуется метан. Этот процесс, известный под названием гидрогазификации, пока не применяется в промышленном масштабе главным образом из-за низкого к. п. д.

В настоящее время ведется большая работа по совершенствованию имеющихся и созданию новых методов газификации угля, что обусловлено сложностью происходящих с участием угля химических реакций и технических проблем, связанных с его газификацией, а также различием требований, предъявляемых к качеству получаемого газа.

Наиболее популярный метод газификации угля - метод Лурги. Преимуществом процесса “Лурги” является то, что он протекает при повышенном давлении, что значительно увеличивает производительность установки и снижает затраты на повышение давления первичного газа, который содержит около 10 % метана, т. е. наиболее оптимальное количество для дальнейшего обогащения до получения ЗПГ. Однако установки, работающие по принципу процесса “Лурги”, требуют использования кускового угля, а применение коксующегося угля ведет к значительному снижению производительности процесса. В связи с образованием побочных продуктов в виде смол, фенола, бензина и подсмольной воды с содержанием NH3, данный процесс требует обязательного применения воды для их удаления.

Подземная газификация угля (ПГУ) - это превращение твердого полезного ископаемого в месте его залегания в газообразные виды топлива с использованием в качестве химического реагента воздуха или кислорода. Данный способ газификации имеет целый ряд потенциальных преимуществ. Например, при его применении не требуется рабочая сила для подземной добычи угля и к минимуму сводится число проблем, связанных с охраной окружающей среды, которые присущи любому способу разработки угольных месторождений, а также требующие своего решения при размещении образующейся золы и выбросах в атмосферу загрязняющих соединений при процессе газификации угля на заводских установках. С другой стороны, современная технология подземной газификации угля имеет следующие недостатки: очень сложен процесс управления реакцией газификации угля, и конечный продукт до его использования требует повышения качества. Из-за низкой теплоты сгорания получаемого газа его транспортирование на большие расстояния неэкономично, и он может потребляться только местной промышленностью.



7. Совершенствование процессов переработки твердого топлива

Дефицит углей для коксования, потребность в дешевом сырье для получения новых химических продуктов и развитие в связи с этим методов комплексного использования сырья, наконец исключительно крупные масштабы производств по переработке топлива вызвали острую необходимость в совершенствовании коксохимического и других производств по переработке твердого топлива. Здесь можно выделить четыре основных направления

1) Интенсификация процесса коксования и сокращение времени его за счет:

снижения влажности коксуемого сырья;

повышения теплопроводности материалов печи;

увеличения размеров и полезного объема коксовых камер;

автоматизации управления процессом.

2) Создание новых технологических процессов коксования и переработки продуктов, в том числе:

введение непрерывных процессов коксования;

использование брикетированных угольных шихт из мелкого угля;

организация формованного металлургического кокса;

проектирование энерготехнологических схем использования каменных углей с использованием энергии МГД-генераторов (рис.10).

3) Повышение комплексности переработки углей и других видов твердого топлива для утилизации всех их компонентов и получения продуктов многоцелевого назначения. В качестве примера подобного производства приведена комплексная химическая переработка торфа.

4) Получение новых продуктов, в том числе:

извлечение германия из надсмольной воды;

производство чистых радонидов аммония и натрия, цианистого водорода;

производство коллоидной серы, пирена и др. [18]

Рисунок 12 - Энерготехнологическая схема использования каменного угля



8. Экологические проблемы

Значительное увеличение мировой добычи угля и его использования означает, что всем странам придется решать проблемы, связанные с охраной окружающей среды, здоровьем и безопасностью людей. В разных странах накоплен значительный опыт по контролю за охраной окружающей среды при добыче, транспортировании и использовании угля. Уже определен перечень основных проблем и вопросов, требующих рассмотрения для выработки положений по охране окружающей среды, различных стандартов и законов.[19] Проведенные в последнее десятилетие научные исследования позволили более четко определить направления, по которым необходимо вести работы в области совершенствования контроля по охране окружающей среды и выбора разработанных для этого к настоящему времени технологических приемов. К 2010 г. многие страны наряду с увеличением добычи и использования угля приняли детально разработанное законодательство и системы, регулирующие оптимальный контроль по охране окружающей среды.

Ряд проблем все еще является спорным. Например, до сих пор не определены: степень воздействия на здоровье человека некоторых вредных составляющих выброса в окружающую среду при сжигании угля в течение длительного периода времени; влияние процесса сжигания ископаемых видов топлива на климат планеты; воздействие эксплуатации заводов по производству синтетических видов топлива на окружающую среду, здоровье людей и безопасность их труда.

В каждой стране интенсивность контроля должна сопоставляться с имеющимися в наличии запасами полезного ископаемого и преимуществами, получаемыми от использования угля. Должно быть проведено сопоставительное исследование потребления угля и других альтернативных видов топлива, воздействующих на окружающую среду, здоровье и безопасность. И хотя в решении всей проблемы до настоящего времени имеются спорные вопросы, которые не позволяют создать универсальной системы по охране окружающей среды, из вышесказанного можно сделать четыре главных вывода.[23]

К таким факторам, как подвергание риску здоровье людей или видимое ухудшение атмосферы, в различных странах относятся по-разному. Например, все еще продолжается дискуссия о степени воздействия на здоровье людей различных элементов выбросов при сжигании угля. Более того, воздействие на окружающую среду оценивается неодинаково в зависимости от региональных характеристик: метеорологических, топографических, плотности населения и распределения запасов угля. По этим причинам виды и распространенность мер контроля по охране окружающей среды, которые будут применяться при увеличении использования угля, в разных странах и регионах будут отличаться друг от друга

Существует ряд проблем, решение которых требует объединенных усилий разных стран. В настоящее время не может существовать адекватного механизма для осуществления необходимого международного сотрудничества. Например, загрязнение окружающей среды при транспортировании угля на большие расстояния и выпадение кислотных дождей в нескольких странах привлекают все большее внимание общественности и могут потребовать принятия эффективных решений на ранней стадии ведения работ по добыче, транспортированию и использованию угля. Другими словами, лучшее понимание всей проблемы загрязнения окружающей среды требует непрерывного международного сотрудничества.

И, наконец, существует опасение, что на климат влияет двуокись углерода (СО2), которая попадает в атмосферу, образовываясь при сжигании всех видов топлива, содержащих углерод, включая: нефть, природный газ, уголь и дерево. В настоящее время главными причинами беспокойства являются: попадание: двуокиси углерода вместе со стоками промышленных вод в различные источники и последствия увеличения содержания ее в атмосфере. Если окажется, что данная проблема достаточно серьезна, что по мнению некоторых ученых является бесспорным, то складывающаяся ситуация потребует экстраординарных действий в международном сотрудничестве по контролю за сжиганием топлива в мировом масштабе или решения проблемы по уменьшению площадей лесных массивов планеты. Но даже несмотря на то,, что некоторые люди понимают необходимость немедленных действий, большинство считает, что вопрос оценки влияния воздействия СО2 на климат - это вопрос по крайней мере нескольких десятилетий..

На рис. 13 приведены некоторые факторы воздействия на окружающую среду при всех процессах, сопутствующих использованию угля. Из приведенных данных видно только побочное влияние этих процессов, но не отражено их возможное воздействие на здоровье людей и экологическую систему всей планеты. Ожидается, что большая часть увеличения объема добычи угля придется на открытый способ разработки угольных месторождений. Поэтому в странах с большими запасами угля, пригодными для открытой разработки, важной проблемой является рекультивация земель после добычи полезного ископаемого.

В некоторых странах, например в Германии, практика ведения крупномасштабных рекультивационных работ применяется уже много лет. Добыча угля планируется на больших участках местности на много лет вперед, что позволяет заблаговременно перемещать поселки и переселять людей. После отработки месторождения земля рекультивируется, вновь возводятся поселки, в которые возвращаются жители. Такая крупномасштабная деятельность требует: четкого определения целей, соответствующего законодательства, долгострочного планирования и крупных капиталовложений за много лет до того, как будет добыт первый уголь в данном районе.



Рисунок 13 - Факторы воздействия на окружающую среду при всех процессах, сопутствующих использованию углю

Подземный способ разработки угольных месторождений также имеет свои проблемы, связанные с охраной окружающей среды.[22]

При его применении наблюдается нарушение земель в процессе добычи угля - оседание поверхности. Наименее остро данная проблема обычно стоит при использовании камерно-столбовой системы разработки, но зато при этом почти половина угля остается в недрах и теряется для использования. Другим подходом к данной проблеме является допуск осадки земной поверхности после выемки угля подземным способом и обеспечение быстрого и качественного ее восстановления. Такой подход к проблеме может осуществляться при определенных горно-геологических условиях и обычно в тех случаях, когда месторождение отрабатывается системой длинных очистных забоев, применяемой на шахтах Великобритании и других европейских стран.

Одной из важнейших задач в угольной промышленности является охрана здоровья трудящихся и обеспечение безопасности их труда. Основным профессиональным заболеванием шахтеров является болезнь легких, возникающая при вдыхании угольной пыли и называемая пневмокониозом. Многое делается для уменьшения риска поражения этой болезнью с помощью снижения уровня запыленности совершенствованием систем вентиляции, подавления пыли водой или покрытия стенок выработок измельченным известняком, а также четкого выполнения правил безопасности при ведении горных работ.

Сухопутная доставка угля осуществляется: на короткие расстояния автотранспортом или ленточными конвейерами, на большие расстояния - баржами или железнодорожным транспортом. Через океан доставка угля производится судами-сухогрузами специальной конструкции. Основными факторами воздействия на окружающую среду при транспортировании угля являются: образование угольной пыли, шум железнодорожного транспорта, перегруженность железнодорожных и автомагистралей, вероятность порчи материальных ценностей при авариях транспорта и возможность смертельных несчастных случаев.

Контроль за пылеобразованием может быть обеспечен смачиванием угля водой или с помощью какой-либо другой технологии, а затраты на него составляют приблизительно около 0,05 долл/т перевозимого через океан угля. В некоторых случаях в качестве смачивателя используется нефть и тогда затраты возрастают до 0,5 долл/т, включая кредит, выдача которого обусловливается повышением теплоты сгорания угля при добавке в него нефти. Эффект загрязнения окружающей среды от высыпания угля при авариях транспорта гораздо меньший, чем при авариях транспортных средств для перевозки нефти. Риск и потенциальное воздействие на природу при авариях на транспорте или при хранении угля также менее опасны, чем в аналогичных случаях со сжиженным природным газом.

При сжигании угля освобождаются и выбрасываются в атмосферу большое количество различных веществ. Существенное снижение выброса в атмосферу продуктов сгорания и контроль за всем процессом сжигания угля требуют значительных затрат.

Твердые частицы и газы - продукты сгорания топлива - попадают в атмосферу, где вступают в реакцию с находящимися там природными частицами и газами. Ветры переносят эти частицы и газы на сотни километров, постоянно их перемешивая. Определить влияние одного какого-нибудь компонента этой смеси на окружающую среду или на человека в каком-либо регионе очень трудно. Известно, что имевшие место случаи необычной, повышенной концентрации загрязнения атмосферы (например, смог над Лондоном в 1952 г.), могут считаться причиной заметного увеличения числа смертельных случаев и особенно среди стариков и людей с хроническими заболеваниями. Такие случаи возможны при обстоятельствах, когда метеорологические условия приведут к концентрации над одним местом выбросов продуктов сгорания за несколько дней.

Различные смеси высокой концентрации из твердых частиц и газов, образующиеся при сжигании угля, увеличивают темпы роста числа заболеваний дыхательных путей человека, обостряют развитие астмы, усиливают головные боли и боли в грудной клетке, ухудшают деятельность легких и являются главной причиной повышенной утомляемости легко восприимчивой части жителей крупных городов. Последние эпидемиологические исследования не выявили четкой зависимости между случаями преждевременной смерти и уровнем содержания окислов серы, обычно имеющихся в атмосфере крупных городов.

Продукты сжигания угля, выбрасываемые в атмосферу, могут оказывать и вредное воздействие на урожай, животный мир и различные материалы. Даже при установленных стандартах большое разнообразие культурных полей, растения, фрукты и орехи, леса очень чувствительны к находящимся в атмосфере окислам серы и азота.

В связи с тем что техническое решение контроля выделения СО2 в атмосферу крайне затруднено, а значительное увеличение содержания этого газа в атмосфере может привести к глобальным изменениям климата, рост использования ископаемых видов топлива (включая уголь) выдвигает проблему выделения СО2 в ряд наиболее важных. В основном этот газ не задерживает солнечный свет, но абсорбирует инфракрасную радиацию, которую испускает земная поверхность, и часть ее посылает обратно на землю, снижая, таким образом, темпы ее охлаждения. В соответствии с этим считается, что увеличение в атмосфере двуокиси углерода приведет к росту ее температуры и вызовет так называемый «парниковый» эффект. Такое увеличение средней температуры Земли, возможно, приведет к изменению климата нашей планеты, причем для некоторых ее регионов оно окажется благоприятным, а на другие окажет крайне отрицательное воздействие.

По многим причинам проблема изменения климата в связи с увеличением количества СО2 в атмосфере является гораздо более сложной по сравнению с другими проблемами окружающей среды, связанными с использованием ископаемых видов топлива.

Потребление угля с помощью его сжигания освобождает на 25 % больше СО2, чем при сжигании нефти, и на 75 % больше, чем при сжигании природного газа. Значительное увеличение объемов сжигания угля повлияет на уровень содержания СО2 в атмосфере, но насколько значительным окажется этот процесс неизвестно. Более того, даже если ученые придут к единому мнению о степени влияния СО2 на климат планеты, существующие в настоящее время межгосударственные разногласия не позволят достигнуть соглашения о предотвращении дальнейшего увеличения сжигания ископаемых видов топлива в глобальном масштабе или снижения темпов уничтожения лесных массивов на планете.

Вопрос изменения климата от увеличения в атмосфере двуокиси углерода требует интенсификации исследований в этой области, как на национальной, так и на международной основе

После сжигания угля остаются и твердые, несгораемые остатки (зола) и шлам, в которых остаются радиоактивные элементы, которые находились в угле перед его сжиганием. Хотя некоторые из этих соединений имеют высокую токсичность, до сих пор не выяснено, представляют ли они опасность, будучи рассеянными в большом количестве золы или шлама.



9. Направления совершенствования технологий

Новые заводы по переработке угля в газообразные и жидкие виды топлива вынуждены будут размещать золу, твердые частицы дымовых газов и соединения серы и азота такими же методами, которые применяются на угольных теплоэлектростанциях. Некоторые из этих процессов будут иметь определенные преимущества. Например, небольшая добавка известняка в псевдоожиженный слой для контроля за выделением серы может сделать технологию более предпочтительной, чем другие, но количество удаленной из конечного продукта серы при этом может оказаться недостаточным, и полученное топливо не будет соответствовать национальным стандартам.

Около 20% угля, потребляемого на заводах по производству синтетических видов топлива для сжигания и получения при этом тепла и энергии, идет на поддержание собственно процесса производства нового топлива. Дополнительные, загрязняющие окружающую среду выделения образуются при очистке синтетического топлива.[16] В зависимости от используемой технологии эти загрязнители могут быть газообразными, жидкими или твердыми и выделение их необходимо контролировать.

Степень воздействия на окружающую среду производства синтетического топлива до настоящего времени полностью не определена. Процессы этого производства очень сложны, поскольку собственно процессу превращения угля в новый вид топлива может сопутствовать до 80 соединений потенциально опасных веществ. К тому же следует отметить, что в настоящее время практически отсутствует необходимая информация о характеристиках выделений при применении различных технологий переработки угля в синтетические виды топлива. Это обусловлено тем, что в промышленных масштабах такое производство существует только в ЮАР. Главным вопросом в охране окружающей среды будет контроль за образованием в процессе производства синтетических видов топлива канцерогенных веществ (в основном это сложные органические соединения), а также удаление токсичных веществ, которые, вероятно, будут находиться в отходах. В связи с тем что основные затраты на собственно процесс переработки угля будут практически во всех случаях достаточно высокими, дополнительные расходы на контроль за выделением вредных компонентов будут, вероятно, приемлемой частью общей рыночной цены на очищенное газообразное или жидкое синтетическое топливо.

Все известные технологии переработки угля в синтетическое топливо требуют большого количества воды, поэтому в засушливых районах, куда доставка ее затруднена, такое производство разворачивать нецелесообразно.

Снижение уровня загрязнения окружающей среды при любых процессах переработки угля (получение газа с высокой или низкой теплотой сгорания, растворение очищенного угля, оживление угля) по сравнению с прямым его сжиганием будет зависеть от интенсивности и эффективности применяемого контроля за выделениями вредных соединений. На данной стадии разработки различных технологий такую оценку провести трудно, но вполне возможно, что меры, необходимые для решения всех поднимаемых проблем охраны окружающей среды, будут найдены. Одной из основных задач исследований является определение затрат, которые обеспечат эффективный контроль за охраной окружающей среды.

В настоящее время в стадии разработки находится большое число новых, усовершенствованных технологий, предназначенных снизить загрязняющее воздействие на окружающую среду процесса добычи угля и его транспортирования. Например, в процессе проработки находятся более совершенные способы подземной добычи угля, которые позволят уменьшить число и степень производственных опасностей для шахтеров, а также новые методы улавливания окислов серы из дымовых газов. Сюда же можно включить и работы по повышению комфортности рабочих мест, направленные на снижение числа несчастных случаев и заболеваний рабочих. Важность таких исследований заключается в сокращении затрат на контроль за охраной окружающей среды и совершенствовании процесса удаления из нее вредных примесей. Сушка обогащенного угля теплым воздухом дорога, требует большого количества энергии, и при использовании этого метода возникает проблема борьбы с пылью. В США для выполнения стандартов запыленности при такой сушке угля необходимо затратить около 0,06 - 0,07 долл/т угля. В настоящее время эта операция вытесняется механическим обезвоживанием угля, которое дешевле и позволяет избежать образования пыли. В качестве альтернативного вида транспорта на большие расстояния вместо баржей и железнодорожных вагонов многообещающим выглядит транспортирование угля в виде пульпы по трубопроводам. Размещаемые под землей, они исключают образование пыли, дорожный шум и заторы, но требуют большого количества воды: на каждую тонну транспортируемого угля необходима 1 т воды.

Чтобы снизить количество требуемой для обогащения воды, исключить сброс отходов в естественные водотоки и возможность извлечения мелких фракций угля, на современных обогатительных фабриках вода используется в замкнутом цикле. В США соответствующие затраты на использование воды составляют около 0,07 долл/т обогащенного угля. Существует также технология очистки кислых вод, поступающих из шахт.

Суммарные затраты при обогащении угля на мероприятия, направленные на соблюдение стандартов по охране окружающей среды, очень незначительны по сравнению с продажной ценой обогащенного угля.

Недавно было высказано мнение об опасном воздействии сверхмелких (менее 1 мк), находящихся во взвешенном состоянии частиц на организм человека. В связи с этим необходимо определить степень опасности такого воздействия и провести в будущем контроль за улавливанием таких частиц.[20]

В последние десятилетия ведется также большая исследовательская работа по оценке влияния загрязнителей, попавших в окружающую среду, в первую очередь на здоровье человека, а также на экологическую систему в целом. Именно эта работа знакомит общество с риском загрязнения окружающей среды и помогает разным странам вырабатывать свою стратегическую политику в данной области. Такие исследования необходимо продолжать с тем, чтобы своевременно решать вопросы о дополнительном контроле для районов с повышенным риском загрязнения окружающей среды или, наоборот, для установления менее жесткого контроля в более «благоприятных» районв.



Заключение

Большое народнохозяйственное значение имеют химические продукты, получающиеся при коксовании угля. Несмотря на быстрые темпы развития нефтехимической промышленности, коксохимия остается одним из основных поставщиков сырья для производства пластических масс, химических волокон, красителей и других синтетических материалов

Это обусловливается крупными масштабами коксохимического производства и широким ассортиментом выпускаемой продукции. Доля коксохимических продуктов в сырьевой базе промышленности основного органического синтеза составляет около 50%, а таких важных продуктов, как бензол, достигает 80%, нафталин и крезолы - 100%. Цветная металлургия является потребителем малозольного пекового кокса и связующего, получаемых из каменноугольной смолы. Коксы используются для приготовления анодной массы, применяемой при выплавке алюминия. На 1 т получаемого алюминия расходуется примерно 450 кг малозольного кокса и около 150 кг связующего. Другими словами, для получения 1 т алюминия надо израсходовать 1 т пека или скоксовать около 70 т угля.

Коксохимическая промышленность поставляет сельскому хозяйству ценное удобрение - сульфат аммония. Кроме того, на базе водорода коксового газа и азота кислородных станций металлургических комбинатов производятся самые дешевые азотистые удобрения. Водород является составной частью коксового газа, получаемого в значительном количестве при коксовании углей. Азот и кислород - составные части воздуха. Кислород нужен для интенсификации металлургических процессов. Азот кислородных станций может рационально использоваться в упомянутом комплексе, сочетающем черную металлургию и химическую промышленность.

Химические продукты коксования используются также для производства химических средств защиты растений и животных. Более 20 наименований продуктов и препаратов для нужд сельского хозяйства поставляет коксохимия.



Список литературы

1. Голицын М.В. Коксующиеся угли России и мира/ М.В. Голицын, A.M. Голицын; под. ред. Череповского B.C.: Справочник. - М.: Недра, 1996. - 239с.

2. Грязнов Н.С. Основы теории коксования. - М.: Металлургия, 1996. - 312 с.

3. Жаров, В.Т. Физико-химические основы дистилляции и ректификации / В.Т. Жаров, Л.А. Серафимов. - Л., 1995. - 298 с.

4. Канторович, Б.В. Введение в теорию горения и газификации твердого топлива / Б.В. Канторович. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1991. - 356 с.

5. Карахов Э.А. Синтез-газ как альтернатива нефти / Э.А. Карахов // Соросовский Образовательный Журнал. - 1997. - № 3. - С. 50-58.

6. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Качаткин. - 9-е изд. - М., 1973. - 546 с.

7. Киреева, И.А. Биохимические реакторы / И.А. Киреева. - Самара: Реферат СамГУ, 2002. - 59 с.

8. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в химической переработке ископаемых углей / Б.Н. Кузнецов // Соросовский Образовательный Журнал. - 1996. - № 6. - С. 50-58.

9. Кузнецов, Б.Н. Моторные топлива из альтернативного нефти сырья / Б.Н. Кузнецов // Соросовский Образовательный Журнал . - 2000. - № 4 - С. 49-58.

10. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в химической переработке ископаемых углей / Б.Н. Кузнецов // Соросовский Образовательный Журнал. - 1996. - № 6. - С. 50-58.

11. Лазаренко, С.Н. Подземная газификация угля - новые возможности для энергетики / Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН; С.Н. Лазаренко. - Кемерово, 2005. - С. 15-17.

12. Липович, В.Г. Химия и переработка угля / В.Г. Липович [и др.]. - М.: Химия, 1988. - 336 с.

13. Литвинцев, И.Ю. Пиролиз - ключевой процесс нефтехимии / И.Ю. Литвинцев // Соросовский Образовательный Журнал. - 1999. - № 12. - С. 51-58.

14. Печуро, Н.С. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа / Н.С. Печуро, В.Д. Капнин, О.Ю. Песин. - Новосибирск: Изд-во «НАУКА» Сибирское отделение Новосибирска, 1968. - 440 с.

15. Пугач, Л.И. Энергетика и экология: учебник / Л.И. Пугач. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 504 с.

16. Пыриков А.Н. Защита окружающей среды на коксохимических

предприятиях / А.Н. Пыриков, С.К. Васнин, Б.Н. Баранбаев. - М.: Интермет - инжиниринг, 2000. - 176 с.

17. Свиридов, В.В. Новые направления синтеза неорганических твердых веществ / В.В. Свиридов // Соросовский Образовательный Журнал. - 1997. - № 12. - С. 48-58.

18. Сухорукое В.И. Научные основы совершенствования техники и технологии производства кокса. - Екатеринбург: Алло, 1999. -393 с.

19. Филоненко Ю.Я. Основы промышленной экологии / Ю.Я. Филоненко, В.Ю. Филоненко: Учебное пособие. - Липецк: ЛГТУ, 2000. - 99 с.

20. Харлампович Г.Д. Технология коксохимического производства / Г.Д. Харлампович, А.А. Кауфман : Учебник для ВУЗов. - М.: Металлургия, 1995. - 384 с.

21. Чистяков А.Н. Химия и технология переработки каменноугольных смол. - Челябинск: Металлургия, 1990 .- 159 с.

22. Шатоха И.З. Усреднение углей и качество доменного кокса / И.З. Шатоха, Б.В. Боклан. Б.Н. Мениович. - Киев: Техника, 1983 -103 с.

23. Эйдельман Е.Я. Основы технологии коксования углей: Учебник для ВУЗов. - Киев - Донецк: Вища школа, 1985. - 191 с.

Размещено на Allbest.ru

...