УГЛЕХИ́МИЯ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
УГЛЕХИ́МИЯ, изучает происхождение, состав, структуру и свойства твёрдых горючих ископаемых, а также методы их переработки, обеспечивающие получение продуктов с заданными свойствами. Осн. объекты исследований – каменные и бурые угли, антрацит, горючие сланцы, торф, сапропелиты. Первые науч. положения У. выдвинуты М. В. Ломоносовым (1757) в гипотезе о растит. происхождении углей. Благодаря работам Д. И. Менделеева, сов. углехимика Г. Л. Стадникова, нем. химика-технолога Ф. Фишера, нидерл. инженера-химика Д. В. ван Кревелена и др., У. получила широкое распространение и стала теоретич. основой коксохимии, газификации твёрдых топлив. У. тесно связана и опирается на достижения петрологии углей в изучении химич. и физич. характеристик ископаемых углей во взаимосвязи c их происхождением и последующими преобразованиями под воздействием разл. природных факторов.
Ископаемый уголь включает три макросоставляющие: органич. массу (ОМУ), минер. примеси и влагу. Структура ОМУ находится в промежуточном (между двумя крайними) состоянии процесса углефикации – насыщенном и ароматическом. Для описания структуры ОМУ используется т. н. среднестатистическая структурная единица макромолекулы, которая является гипотетич. макромолекулой ОМУ регулярного строения. Это позволяет рассчитывать физико-химич. и технологич. свойства угля в зависимости от структурных параметров малых, хорошо изученных молекул ОМУ, используя результаты функционального анализа, ИК-, ЯМР-спектроскопии и др. методов.
Разработаны структурные параметры, позволяющие охарактеризовать структуру ОМУ, а также физико-химич. и технологич. свойства ОМУ. Так, используя показатели степени ненасыщенности водородом углеродного скелета ОМУ и степени восстановленности ОМУ, рассчитывают марочный состав угля, его физико-химич. и технологич. свойства: отражат. способность и удельную плотность витринита, выход летучих веществ, теплоту сгорания, содержание отощающих (фюзенизированных) компонентов, спекаемость (толщина пластического слоя), оптим. состав угольной шихты для получения каменноугольного кокса требуемого качества.
С использованием методов химич. термодинамики решают практич. задачи по оптимизации переработки твёрдых горючих ископаемых разл. способами: термическими (коксование, полукоксование, газификация, произ-во эффективных углеродных адсорбентов и сульфоугля), экстракцией (получение гуминовых стимуляторов роста растений и углещелочных реагентов), гидрогенизацией (превращение органич. массы твёрдых горючих ископаемых под давлением водорода в жидкие и газообразные продукты при 400–500 °С в присутствии органич. растворителей, катализаторов и др.), термич. растворением (растворение твёрдых горючих ископаемых в присутствии пастообразователя при давлении 3–5 МПа и темп-ре 380–450 °С с получением жидких продуктов).