Презентация на тему "Каменный уголь"

Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Рецензии

Добавить свою рецензию

Аннотация к презентации

Презентация на тему "Каменный уголь" подготовлена для показа на уроках географии, посвященных изучению ресурсов Земли. Данный информационный презентационный материал поможет выступающему познакомить аудиторию с составом и месторождением каменного угля.

Краткое содержание

  1. Происхождение
  2. Состав и месторождения
  3. Экологические проблемы
  4. Применение
  5. Переработка

Содержание

  • Слайд 1

    КАМЕННЫЙ УГОЛЬ

    1. Происхождение
    2. Состав и месторождения
    3. Экологические проблемы
    4. Применение
    5. Переработка

  • Слайд 2

    ТЕОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ

    Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха.

  • Слайд 3

    ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ УГЛЯ

    • сапрогумолиты
    • гумолиты
    • сапропелиты

  • Слайд 4

     


  • Слайд 5

    Характерные физические свойства каменного угля:

    - содержание углерода (С,%) - 75-97;

    - плотность (г/см3) – 1,28-1,53;

    - механическая прочность (кг/см2) – 40-300;

    - удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;

    - коэффициент преломления света – 1,82-2,04.

  • Слайд 6

    СОСТАВ И ВАЖНЕЙШИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

    Состав каменного угля очень сложен: в нем содержатся как органические, так и неорганические вещества. Запасы угля на нашей планете значительно превышают запасы нефти. Небольшую его часть используют как топливо, в основном же он удовлетворяет нужды коксохимического производства. Переработка каменного угля в настоящее время становится одним из основных направлений в химической промышленности.

    Каменный уголь представляет собой полезное ископаемое, которое образовалось миллионы лет назад из отмерших остатков растений в результате сложных процессов.

  • Слайд 7

     

    Состав каменного угля очень сложен: в нем содержатся как органические, так и неорганические вещества. Запасы угля на нашей планете значительно превышают запасы нефти. Небольшую его часть используют как топливо, в основном же он удовлетворяет нужды коксохимического производства. Переработка каменного угля в настоящее время становится одним из основных направлений в химической промышленности.

    Каменный уголь представляет собой полезное ископаемое, которое образовалось миллионы лет назад из отмерших остатков растений в результате сложных процессов.

  • Слайд 8

     

    По признакам различают:

    • блестящие (витрен),
    • полублестящие (кларен),
    • матовые (дюрен),
    • волокнистые (фюзен).

    Эти составляющие чаще всего располагаются слоями, придавая каменным углям полосчатую структуру.

  • Слайд 9

    Составные части каменного угля

    Основная- горючая, или органическая, масса угля (ОМУ), влага и минер. включения, образующие при сжигании золу;

    Зольностькаменных углейсоставляет 5-30% по массе и более;

    Главные составляющие золы: оксиды Si, Fe и Аl, редкие и рассеянные элементы (Ge, V, W, Ti и т.д.), а также драгоценные металлы (Au, Ag). Горючая масса содержит С, Н, N, О и S, входящую также в состав минер.

  • Слайд 10

    Химический состав

    По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящие в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

  • Слайд 11

    Зола

    Главные составляющие золы: оксиды Si, Fe и Аl, редкие и рассеянные элементы (Ge, V, W, Ti и т.д.), а также драгоценные металлы (Au, Ag)

    Горючая масса содержит С, Н, N, О и S, входящую также в состав минеральной части.

  • Слайд 12

    ОМУ

    Широкое распространение получили представления о гибридном характере мол. структуры, состоящей из пространственных, плоскостных и линейных фрагментов. Последние включают преим. макроалифатич. Радикалы и О-, N- и S- содержащие функциональные группы (см. также Гидрогенизация угля).

  • Слайд 13

    Характеристика разных марок угля

  • Слайд 14

    Основные месторождения

    Эльгинское месторождение(Саха). Наиболее перспективный объект для открытой разработки — находится на юго-востоке Республики Саха. Площадь месторождения 246 км2. Месторождение представляет собой пологую брахисинклинальную асимметричную складку. Угленосны отложения верхней юры и нижнего мела. Основные угольные пласты приурочены к отложениям нерюнгринской (6 пластов мощностью 0,7-17 м) и ундыктанской (18 пластов мощностью также 0,7-17 м) свит. Угли в основном полублестящие линзовидно-полосчатые с очень высоким содержанием наиболее ценного компонента — витринита (78-98 %). По степени метаморфизма угли относятся к III (жирной) стадии. Марка угля Ж, группа 2Ж. Угли средне- и высокозольные (15—24 %), малосернистые (0,2 %), малофосфористые (0,01 %), хорошо спекающиеся (Y = 28—37 мм), с высокой теплотой сгорания (28 МДж/кг). Месторождение представлено мощными (до 17 метров) пологими пластами с перекрывающими отложениями небольшой мощности (коэффициент вскрыши — около 3 куб м на тонну рядового угля), что очень выгодно для организации добычи открытым способом.

    Элегестское месторождение(Тува) обладает запасами около 1 млрд т коксующегося угля дефицитной марки «Ж» (общий объем запасов оценивается в 20 млрд т). 80 % запасов находится в одном пласте толщиной 6,4 м (лучшие шахты Кузбасса работают в пластах толщиной 2-3 м, в Воркуте уголь добывают из пластов тоньше 1 м). После выхода на проектную мощность к 2012 году на Элегесте ожидается -добыча 12 млн т угля ежегодно. Лицензия на разработку элегестских углей принадлежит Енисейской промышленной компании, которая входит в структуру «Объединенной промышленной корпорации» (ОПК). Правительственная комиссия по инвестиционным проектам РФ 22 марта 2007 года одобрила реализацию проектов по строительству железнодорожной линии «Кызыл-Курагино» в увязке с освоением минерально-сырьевой базы Республики Тува.

  • Слайд 15

    Угольные бассейны на территории России

  • Слайд 16

    Основные месторождения

  • Слайд 17

    Доказанные запасы угля

  • Слайд 18

    ВАЖНЕЙШИЕ ПРОДУКТЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЯ

    Из угля при химической переработке получают до 300 наименований разнообразных продуктов.

    Получают высокоуглеродистые углеграфитовые материалы, горный воск, пластические массы, синтетическое, жидкое и газообразное высоко-

    калорийное топливо.

    А так же ароматические продукты путём гидрогенизации и высоко азотистые кислоты для удобрений.

  • Слайд 19

    Кокс и побочные продукты каменного угля

    Батарея коксовых печей со стороны коксовыталкивателя

    Кокс - серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, более чем на 96% состоящее из углерода и получаемое при нагревании каменного угля или нефтяных пеков без доступа воздуха при 950-1050°С.

    Процесс получения- кокса в результате переработки природных топлив называется коксованием.

  • Слайд 20

    Схема улавливания продуктов коксования:

    1 — коксовая батарея;
    2 — газосборник;
    3 — газопровод;
    4 — отделитель конденсата;
    5 — газовый холодильник;
    6 — электрофильтр (для отделения смолы);
    7 — газодувка; 8 — трубопровод для отвода конденсата;
    9 — отстойник; 10 — хранилище смолы;
    11 — хранилище аммиачной воды;
    12 — аммиачная колонна;
    13 — подогреватель газа;
    14 — сатуратор;
    15 — каплеотбойник;
    16 — бензольный скруббер;
    17 — подогреватель насыщенного масла;
    18 — бензольная колонна;
    19 — холодильник для масла; СБ — сырой бензол; Г- обратный газ; См -смола; СФ — сульфат; СВ — сточные воды.

  • Слайд 21

    Применение кокса

  • Слайд 22

     

    В доменной печи кокс сгорает и образуется оксид углерода (IV):

    • С + О2 = СО2 + Q,

    который взаимодействует с раскаленным коксом с образованием оксида углерода (II):

    • С + СO2 = 2CO – Q

    Оксид углерода (II) и является восстановителем железа, сначала из оксида железа (III) образуется оксид железа (II, III), затем оксид железа (II) и, наконец, железо:

    • 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + Q
    • Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 – Q
    • FeO + CO = Fe + CO2 + Q

    Доменная печь

  • Слайд 23

     

    Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты.

    Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:

    - легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества);

    - среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;

    - тяжелое масло (температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи

    - антраценовое масло – антрацен, фенатрен и др.

  • Слайд 24

     

    В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят:

    • Бензол;
    • Толуол;
    • Ксиолы;
    • Фенол;
    • Аммиак и др. вещ.

    Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединенийизвлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.

  • Слайд 25

    Продукты, получаемые при обработке коксового газа

    Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др.

    Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности.

    Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь – сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов.

    Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.

  • Слайд 26

    ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

    Уже начиная с добычи угля происходит деформация биосферы

  • Слайд 27

     

    Основная проблема при использовании каменного угля – огромное количество выбросов, в частности парниковых газов. Выбрасывается около 44% от всех выбросов СО2. В течение года выброс происходит неравномерно.

  • Слайд 28

     

    По уровню производственного травматизма угольная промышленность занимает в производственной сфере печальное лидирующее положение

    Для угольной отрасли характерен низкий уровень санитарно-гигиенической безопасности условий труда.

  • Слайд 29

     

    Серьезные экологические проблемы возникают в районах размещения золошлаковых отходов угольных ТЭС и при хранении.

  • Слайд 30

    ПЕРЕРАБОТКА КАМЕННОГО УГЛЯ

    • КОКСОВАНИЕ
    • ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ
    • ГАЗОФИКАЦИЯ
    • ПОЛУКОКСОВАНИЕ

  • Слайд 31

    КОКСОВАНИЕ

    Коксование— процесс переработки жидкого и твёрдого топлива нагреванием без доступа воздуха. При разложении топлива образуются твёрдый продукт — кокс и летучие продукты.

    Кокс- серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, более чем на 96% состоящее из углерода и получаемое при нагревании каменного угля или нефтяных пеков без доступа воздуха при 950-1050°С.

  • Слайд 32

     

    Этот широко распространённый технологический процесс состоит из 3 стадий:

    1) подготовка к коксованию;

    2)собственно коксование;

    3)улавливание и переработка летучих продуктов.

  • Слайд 33

    Стадии коксования

    Подготовкавключает обогащение, измельчение до зёрен размером около 3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной «шихты».

    Для коксования шихту загружают в коксовую печь. Каналы боковых простенков печей обогреваются продуктами сгорания газов. Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-78 % от массы исходного угля) в виде «коксового пирога» (спёкшейся в пласт массы) — выталкивается «коксовыталкивателями» в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или инертным газом (азотом).

    Парогазовая смесь выделяющихся летучи продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 700 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35 °С). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу. Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от NH3 и H2S, промывают поглотительным маслом , серной кислотой.

  • Слайд 34

    Схема коксовой батареи

  • Слайд 35

    Схемакоксования:

    Схема коксования:

    1 – коксовая батарея;

    2 – сборный канал продуктов горения;

    3 – газопровод;

    4 – отделитель конденсата;

    5 – газовый холодильник;

    6 – электрофильтр;

    7 – газодувка;

    8 – трубопровод для отвода конденсата;

    9 – отстойник;

    10 – хранилище смолы;

    11 – хранилище аммиачной воды;

    12 – аммиачная колонна;

    13 – сатуратор;

    14 – бензольный скруббер;

    15 – бензольная колонка.

  • Слайд 36

    Способы очистки коксового газа от H2S

    • Сухой
    • Мокрый

    Сухая очистка коксового газа от сероводорода основана на применении твердых поглотителей – гидроксида железа (III) Fe(OH)3 (болотной руды) и активиро-ванного угля.

    Этот метод обеспечивает глубокую (тонкую) очистку и служит вспомогательным при мокрой очистке. Он может использоваться для доочистки газа, который передается на дальнее расстояние.

    1. Методы, основанные на получении концентрированного газообразного H2S с последующим окислением его в серу или серную кислоту:

    • H2S + ОН– ⇔ HS– + Н2О
    • H2S + 2ОН– ⇔ S–2 + 2Н2О

    2. Методы основаны на непосредственном окислении H2S, содержащегося в коксовом газе, в элементарную серу:

    • 2H2S + О2 = 2S + 2Н2О

    3. Методы, основанные на одновременном улавливании аммиака и сероводорода.

  • Слайд 37

    Образование HСN при коксовании

    При коксовании каменных углей образуются цианистые соединения: дициан(СN)2 и цианистый водород НСN или цианистоводородная кислота (синильная кислота). Содержание дициана в коксовом газе невелико, поэтому содержащиеся цианистые соединения в газе относят главным образом к цианистому водороду. В цианистый водород переходит до 2% азота, содержащегося в угле.

    Цианистый водород – продукт вторичных реакций, протекающих между аммиаком, углеродом и углеводородами. Одной из таких реакций является взаимодействие аммиака с углеродом кокса:

    NH3 + С —→ + Н2.

    С повышением температуры коксования, снижением влажности шихты и увеличением высоты коксовой камеры выход цианистого водорода повышается.

  • Слайд 38

    Очистка коксового газа от HCN

    • Сухой
    • Мокрый

    Сухая очистка газа от цианистого водорода болотной рудой – наиболее простой метод и осуществляется попутно с поглощением сероводорода. Степень извлечения цианистого водорода болотной рудой достаточно высока (85–95%). В результате некоторых реакций цианистый водород оказывается связанным в болотной руде в виде Fе(СN)2 и главным образом в виде Fе7(СN)18, однако эти соединения не выделяются из поглотительной массы и полностью теряются.

    1. Полисульфидная очистка (полусильфидом натрия) с получением двухводной соли роданистого натрия. Степень очистки - 95%:

    • HСN + Nа2СO3 = NаСN + NаНСО3
    • NаСN + Na2Sn = NaСNS + Nа2Sn-1;

    2. Полисульфидная очистка с получением роданистого аммония (поглотитель полисульфид аммония). Степень очистки 80–85%:

    • (NH4)2Sn + NH3 + HCN = NH4CNS + (NH4)2Sn-1
    • (NH4)2Sn-1 + S = (NH4)2Sn.

  • Слайд 39

    Мышьяково-содоваясероочистка

    Цех мышьяково-содовой сероочистки состоит из следующих отделений:

    • Улавливания сероводорода и регенерации поглотительного раствора;
    • Плавки и кристаллизации серы;
    • Приготовления содового и мышьякового раствора;
    • Нейтрализации отработанного раствора.

  • Слайд 40

    Вакуум-карбонатная сероочистка

    Цех очистки коксового газа от сероводорода вакуум-карбонатным методом включает:

    1. Отделение улавливания и регенерации насыщенного поглотительного раствора

    2. Отделение получения серной кислоты методом мокрого катализа.

    Для улавливания сероводорода из коксового газа используются водные растворы соды (Na2CO3) или поташа (K2CO3).

  • Слайд 41

     

    Из 1 т шихты с влажностью 6% в процессе коксования получают в среднем следующие продукты:

  • Слайд 42

    Региональная структура производства кокса

  • Слайд 43

    ПОЛУКОКСОВАНИЕ

    Процесс переработки твердых горючих ископаемых нагреванием без доступа воздуха при 500-600°С (при температуре, примерно вдвое более низкой, чем температура коксования) с целью получения гл. обр. твердого остатка (полукокса), а также летучих продуктов. Сырье - обычно бурые угли и горючие сланцы, реже - каменные угли и торф.

  • Слайд 44

    Методы полукоксования

    • через стенку печи от горячих дымовых газов, движущихся по каналам, обогревающих систему (П. с внешним обогревом);
    • путем непосредственного соприкосновения газообразного или твердого теплоносителя со слоем топлива (П. с внутр. обогревом).

    Осуществляются в специальных печах и определяются способом передачи теплоты топливу:

  • Слайд 45

    ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ

    Процесс превращения высокомолекулярных веществ органической массы угля (ОМУ) под давлением водорода в жидкие и газообразные продукты при 400-500 °С в присутствии различных веществ - орг. растворителей, катализаторов и т.д.

    Научные основы этого процесса были разработаны в начале 20 в. В. Н. Ипатьевым, Н. Д. Зелинским, Ф. Бергиусом, Ф. Фишером и др.

  • Слайд 46

     

    Прямая гидрогенизация угля является перспективным методом получения углеводородов. В настоящее время известно несколько освоенных промышленностью способов:

    Процесс Бергиуса — некаталитическая прямая гидрогенизация;

    Процесс Шрёдера — гидрогенизация угля в смеси с 1 % масс. молибденового катализатора, в состав реакционной смеси входят: смесь жидких углеводородов — «нафта», ограниченные количества углеводородных газов C3-C4, лёгкого жидкого топлива C5-C10, NH3, значительные количества CO2.

  • Слайд 47

    Стадии гидрогенизации угля

    • Подготовка угля;
    • Сушка (влага ~ 1,5%);
    • Нанесение катализатора (из растворов солей в количестве 1-5% от массы угля);
    • Углемасляную пасту в смеси с циркулирующим водородсодержащим газом нагревают в системе теплообмена и трубчатой печи и затем направляют на гидрогенизацию в реактор;
    • Гидрогенизацию осуществляют в трех или четырех последовательно расположенных цилиндрических пустотелых реакторах;
    • Продукты реакции разделяют в сепараторе на парогазовую смесь и тяжелый остаток – шлам.

  • Слайд 48

    паС

    Схема гидрогенизации угля

  • Слайд 49

     

    Из первого потока выделяют:

    • жидкие продукты (масло, воду);
    • газ (к-рый после отделения предельныхуглеводородов (С1-С4), NH3, H2S, CO2 и СО, Н2О обогащают 95-97%-ным Н2 и возвращают в процесс).

    Шлам разделяют на:

    • жидкие продукты (после отделения воды подвергают дистилляции на фракцию с т. кип. до 325-400 °С и остаток, который возвращают в процесс для приготовления пасты) ;
    • твердый остаток.

    Продукты гидрогенизации

  • Слайд 50

    ГАЗОФИКАЦИЯ

    Процесс превращения твердых топлив (углей, торфа, сланцев) в горючий газ, состоящий гл. обр. из СО и Н2, при высокой т-ре в присутствии окислителя (газифицирующего агента). Проводится в газогенераторах (поэтому получаемые газы называются генераторными).

    Газификацию твердых топлив можно рассматривать как неполное окисление углерода.

  • Слайд 51

    Основные реакции

    Наиболее часто окислителями служат О2 (реакция 1), СО2 (2) и водяной пар (3):

    Наряду с основными реакциями осуществляются следующие:

  • Слайд 52

    Д. И. Менделеев :

    "... настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там в земле его сумеют превращать в горючие газы..." (1888)

    Позднее в 1912 году эту же идею высказал У. Рамзай. В. И. Ленин в статье "Одна из великих побед техники" высоко оценил идею Подземной газификации углей и ее преимущества перед шахтным методом добычи угля. СССР принадлежит приоритет в разработке (с 1930) и внедрении технических решений П. г. у.

  • Слайд 53

    Подземная газификация угля

    Осуществляется под действием высокой температуры (1000-2000 °С) и подаваемого под давлением дутья - различных окислителей (как правило, воздуха, О2 и водяного пара, реже-СО2).

    Для подвода дутья и отвода газа газификацию проводят в скважинах, расположенных в определенном порядке и образующих так называемый подземный генератор.

    В нем идут те же хим. реакции, что и в обычных газогенераторах.

    Газ, производимый путем П. г. у., применяют для энергетических нужд (в осн. как котельное топливо). Себестоимость газа (в пересчете на условное топливо) ниже себестоимости угля, добываемого шахтным способом, и выше себестоимости угля открытой добычи

  • Слайд 54

    ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗА, ПОЛУЧЕННОГО ГАЗИФИКАЦИЕЙ УГЛЯ НА ВОЗДУШНОМ ДУТЬЕ

  • Слайд 55

    Источники информации:

    Федосеев С. Д., Чернышев А. Б., Полукоксование и газификация твердого топлива, М., 1960; Кузнецов Д. Т , Эпергохимическое использование горючих сланцев, М., 1978; Наумов Л. С , Соболев Л Д , На орбите кокса, М., 1984, с. 16-17; ГлущенкоИМ, Химическая технология горючих ископаемых, К., 1985;

    Лавров Н. В., Шурыгин А. П., Введение в теорию горения и газификации топлива, М., 1962; Альтшулер В. С, К ли ри ко в Г. В., Медведев В. А., Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых, М., 1969; Эпик И., "Известия АН ЭССР. Сер. Геология", 1982, т. 31, № 2, с. 42-55; его же, "Известия АН ЭССР. Сер. Химия", 1983, т. 32, № 2, с. 81-97; Химические вещества из угля, пер. с нем., под ред. И. В. Калечица, М., 1980. Э.Э. Шпильрайн.

  • Слайд 56

     

    СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!

Посмотреть все слайды
Презентация будет доступна через 45 секунд