• ГІДРОГЕНІЗАЦІЯ ВУГІЛЛЯ, перетворення высокомол. в-в орг. маси вугілля
    ((ОМУ) під тиском водню в рідкі і газоподібні продукти при 400-500
    °З в присут. різних в-в-орг. р-рителей, каталізаторів і так далі. Наукові
    основи цього процесу були розроблені в нач. 20 ст.. В. Н. Ипатьевым, Н.
    Д. Зелинским, Ф. Бергиусом, Ф. Фишером та ін. У 30-х рр. в нек-рых країнах
    зокрема в Німеччині і Великобританії, були побудовані пром. підприємства
    для отримання з вугілля і кам.-уг. смол бензину, дизельного палива, мастильних
    масел, парафінів, фенолів і тому подібне. У 40-х рр. произ-во рідких продуктів
    з вугілля перевищувало 4 млн. т/рік. У 50-х рр. гідрогенізація вугілля була освоєна в пром. масштабі
    у СРСР.
    У 50-х рр. відкриті багаті родовища нафти в СРСР, на Близькому Сході
    і в ін. районах світу. Произ-во синтетичного рідкого палива з
    вугілля практично припинилося, оскільки його вартість була в 5-7 разів вище за вартість
    моторного палива, що отримується з нафти. У 70-х рр. ціна на нафту різко
    підвищилася. Крім того, стало очевидним, що при існуючих масштабах
    споживання нафти (~ 3 млрд. т/рік) запаси її, придатні для здобичі економічними
    методами, будуть виснажені в нач. 21 ст.. Проблема залучення твердого палива
    гл. обр. вугілля, в переробку для отриманнях рідких продуктів-замінників
    нафті стала знову актуальною.
    Для гідрогенізації вугілля застосовують неокислені бурі і малометаморфизованные кам'яні
    вугілля. Зміст мінер. частині в них не повинно перевищувати 5-6%, відношення
    З: Н- 16, вихід летких в-в має бути більше 35%, зміст петрографич.
    компонентів групи вітриніту і липтинита-более 80%. Високозольне вугілля
    необхідно заздалегідь піддавати збагаченню.
    Орг. маса вугілля із змістом З 70-85%, зазвичай вживаного для гідрогенізації
    є самоассоциированный мультимер, такий, що складається з просторово
    структурованих блоків (олігомерів). Блоки включають макромолекули з
    атомів вуглецю, водню і гетероатомів (О, N, S), що обумовлює нерівномірне
    розподіл електронної щільності, тому в блоках здійснюється донорно-акцепторне
    взаємодія, в т.ч. утворюються водневі зв'язки. Енергія розриву таких
    зв'язків не перевищує 30 кДж/міль. Розрізняють блоки з мол. м 200-300, 300-700
    і 700-4000, р-римые соотв. у гептані (масла), бензолі (асфальтени) і піридині
    ((асфальтолы). Усередині блоків макромолекули пов'язані метиленовими, а також
    О-, N - і S -содержащими містками. Енергія розриву цих зв'язків в 10-15 разів
    більше енергії розриву блоків. При гідрогенізації вугілля в першу чергу відбувається роз'єднання
    блоків. послід. деструкція блоків вимагає повыш. т-ры, присутності активної
    Н2. Для отримання з вугілля рідких продуктів необхідно наряду
    з деструкцією здійснити гідрування низкомол, що утворюються. неграничних
    з'єднань.
    Принципова технол. схема гідрогенізації вугілля представлена на малюнку. Початкові
    операции-подготовка вугілля. Для підвищення уд. пов-сти вугілля змізерніють до
    часток розміром менше 0,01 мм, часто поєднуючи цей процес з сушкою. Кращі
    результати досягаються при вібропомелі і подрібненні в дезинтеграторі.
    Уд. пов-сть при цьому зростає в 20-30 разів, об'єм перехідних пор-в 5-10
    раз. Відбувається механохим. активація пов-сти, внаслідок чого підвищується
    реакц. здатність вугілля (особливо при подрібненні в суміші з растворителем-пастообразователем
    і каталізатором). Важливе місце займає сушка. Волога заповнює пори, перешкоджаючи
    проникненню до вугілля реагентів, виділяється в ході процесу в реакц. зоні
    знижуючи парціальний тиск Н2, а також збільшує к-ть стічних
    вод. Вугілля сушать до залишкового змісту влаги1, 5%
    використовуючи трубчасті парові сушарки, вихрові камери, труби-сушарки, в
    к-рых теплоносієм служать гарячі паливневі гази з миним. змістом
    О2 (0,1-0,2%), щоб вугілля не піддавалося окисленню. У уникнення
    зниження реакц. здібності вугілля не нагрівають вище 150-200 °С.
    Для збільшення міри перетворення ОМУ в рідкі продукти на вугілля наносять
    каталізатор (з р-ров солей, у вигляді порошку, емульсії або суспензії) в
    кол-ве 1-5% від маси вугілля. Чим активніше каталізатор, тим при нижчому
    тиску м б. здійснена гідрогенізація вугілля. Макс. каталитич. активність мають
    соед. Mo, W, Sn, при використанні к-рых гідрогенізацію вугілля можна проводити при відносно
    низькому давлении- 10-14 МПа. Проте їх застосування обмежене із-за трудності
    регенерації з суміші із залишком неперетвореного вугілля. Тому в мн. процесах
    застосовують дешеві, хоча і малоактивні, каталізатори (напр., т. наз. червоний
    шлам-відхід після виділення А12О3 з бокситів), компенсуючи
    їх недостатню активність підвищенням тиску водню до 30-70 МПа.

    Принципова технологічна схема гідрогенізації вугілля.
    Ефективність гідрогенізації вугілля в означає. мірі визначається хим. складом і св-вами
    растворителя-пастообразователя, в суміші з к-рым (50-60% пастообразователя)
    вугілля піддається переробці. Пастообразователь повинен містити висококиплячі
    фракції продукту гідрогенізації вугілля (т. кіп. > 325 °С) з миним. змістом асфальтенів
    для утримання вугілля в рідкій фазі. У більшості варіантів гідрогенізації вугілля до пастообразователю
    додають в-ва з водорододонорными св-вами для стабілізації блоків, що утворюються
    з вугільного мультимера при відносно низької т-ре (200-350 оС)
    коли молекулярний водень малоактивний. Блоки легко відщепляють водень у
    донорів і завдяки цьому не "злипаються".
    Водорододонорный компонент пастообразователя отримують гідруванням
    фракції гідрогенізації вугілля з т. кіп. 300-400°С. В цьому випадку б-, три- і тетрациклич.
    ароматич. вуглеводні частково гидрируются з утворенням гидроароматич.
    похідних, к-рые здатні віддавати водень з вищими швидкостями
    чим нафтенові вуглеводні. К-ть донора в пастообразователе може складати
    20-50% (склад пастообразователя оптимізується залежно від виду сировини
    і умов гідрогенізації). В кач-ве донора використовують також висококиплячі
    фракції нафтопродуктів.
    Міра перетворення ОМУ підвищується при введенні в пастообразователь
    орг. добавок-з'єднань, здатних вступати у взаимод. з вугіллям і продуктами
    його деструкції (у-пиколин, хінолін, антрацен та ін.). Добавки також тимчасово
    стабілізують реакционноспособные радикали, що утворюються при первинній
    деструкції вугілля, і т. обр. перешкоджають утворенню побічних продуктів
    конденсації.
    Отриману углемасляную пасту в суміші з циркулюючим водородсодержащим
    газом (80-85% Н2 на вході, 75-80% -на виході) нагрівають в системі
    теплообміну і трубчастої печі і потім направляють на гідрогенізацію в реактор.
    На 1 т пасти вводять 1,5-5,5 тис. м3 газу. Частину газу подають
    у реактор холодним для охолодження реакц. суміші і підтримка постійної
    т-ры, оскільки при гідрогенізації вугілля виділяється 1,2-1,6 МДж на 1 кг вугілля. При зростанні
    т-ры збільшується швидкість деструкції ОМУ, проте одночасно зменшується
    швидкість гідрування.
    Гідрогенізацію здійснюють в трьох або чотирьох послідовно розташованих
    цилиндрич. порожнистих реакторах. Тривалість гідрогенізації вугілля, як правило, визначається
    об'ємною швидкістю подачі углемасляной пасти в реакц. систему. Ця швидкість
    залежить від типу вугілля, пастообразователя, каталізатора, т-ры і тиски
    процесу. Оптимальна об'ємна швидкість підбирається емпірично і складає
    зазвичай 0,8-1,4 т на 1м3 реакц. об'єму в годину (розробляються
    процеси з вищою об'ємною швидкістю).
    Продукти реакції розділяють в сепараторові на парогазову суміш і важку
    залишок - шлам. З першого потоку виділяють рідкі продукти (масло, воду)
    і газ, к-рый після відділення граничних вуглеводнів (С1-С4)
    NH3, H2S, CO2 і З, Н2О збагачують
    95-97% -ным Н2 і повертають в процес. Шлам розділяють на рідких
    продукти і твердий залишок. Рідкі продукти після відділення води піддають
    дистиляції на фракцію з т. кіп. до 325-400 °З і залишок, к-рый повертають
    у процес для приготування пасти.
    У зв'язку із складною будовою ОМУ, разл. реакц. здатністю її фрагментів
    кінцеві рідкі продукти містять багато компонентів, преим. моно- і біциклічні
    ароматич. і гетероциклич. з'єднання з домішками парафінових і нафтенових
    вуглеводнів, а також феноли, пиридиновые підстави та ін. в-ва, к-рые
    можуть бути виділені.
    Для "облагороджування" рідких продуктів, вихід к-рых складає 50-80%
    від маси ОМУ (залежно від складу вугілля), їх піддають гідроочищенню
    тобто гідрують на окремій стадії при 10-30 МПа і 360-400 °З на стаціонарному
    алюмокобальт- або алюмоникельмолибденовом каталізаторі. Легкокипящие фракції
    м б. використані в кач-ве компонентів моторного палива, а высококипящие-донора
    водню для приготування углемасляной пасти. Співвідношення бензину і дизельного
    палива від1 :3 до1 :5 залежно від цілей і умов процесу. У кач-ве
    прикладу в таблиці приведена характеристика рідких продуктів гідрогенізації
    бурого вугілля Ирша-Бородинского родовища басейну Канско-ачинского.
    ХАРАКТЕРИСТИКА РІДКИХ ПРОДУКТІВ ГІДРОГЕНІЗАЦІЇ БУРОГО ВУГІЛЛЯ КАНСКО-АЧИНСКОГО
    БАСЕЙНУ

    Бензинові фракції мають октанове число 72 в чистому вигляді і потім каталитич.
    риформинга м б. застосовані як високооктановий компонент автомобільного
    бензину або сировина для отримання бензолу, ксилолов. З метою збільшення виходу
    бензину більш висококиплячі фракції піддають гідрокрекінгу.
    ===Исп. література для статті "ГІДРОГЕНІЗАЦІЯ ВУГІЛЛЯ" : Калея і ц И. В., Хімія гидрогенпзационных процесів в переробці

    палив, М., 1973; Кричко А. А., Лебедев В. В, Фарберов И. Л., Непаливне
    використання вугілля, М, 1978. А. А. Кричко.

    Сторінка "ГІДРОГЕНІЗАЦІЯ ВУГІЛЛЯ" підготовлена по матеріалах хімічної енциклопедії.