УГЛЕХИ́МИЯ

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).