Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Каирбеков Ж.К. 1 Емельянова В.С. 1 Мылтыкбаева Ж.К. 1 Байжомартов Б.Б. 1

---

1 НИИ Новых химических технологии и материалов, Алматы

Статья посвящена актуальной проблеме – расширению сырьевой углеводородной базы, вовлечению в переработку бурого угля и сланцев. Изучен процесс совместного термокаталитического превращения угля и сланцев месторождения «Кендерлык». Результаты демонстрируют тот факт, что степень превращения смеси угля и сланца выше на 8–9%, чем угля, процесс протекает без интенсивного коксообразования в температурном интервале 425–440 °С и при давлении 5 МПа. Показано, что органическая и минеральная части сланцев оказывают активирующее влияние на гидрогенолиз угля. Минеральная часть, содержащая алюмосиликаты, оксиды железа и другие каталитически активные формы металлов, активирует крекинг углеводородов угля, а органическая часть сланца способствует гидрогенизации и стабилизации образующихся радикалов. Битумы, полученные из твёрдых остатков переработки смеси угля и сланцев с Ткип > 320 °С, удовлетворяют требованиям ГОСТа на нефтяные битумы.

Статья в формате PDF

291 KB

уголь

сланец

катализ

термообработка

1. Воль-Эпштейн А.Б., Платонов В.В., Шпильберг М.Б. // Химия и технология топлива. – 1986. – № 4. – С. 51–54.

2. Воль-Эпштейн А.Б. и др. // Химия и технология топлива. – 1987. – № 2. – С. 75–77.

3. Воль-Эпштейн А.Б., Горлов Е.Г. и др. // Химия и технология топлива. – 1983. – № 6. – С. 86–91.

4. Воль-Эпштейн А.Б., Липович В.Г., Шпильберг М.Б. и др. // Химия и технология топлива. – 1989. – № 3. – С. 61–65.

5. Воль-Эпштейн А.Б., Шпильберг М.Б., Арзаева Л.А. и др. // Химия и технология топлива. – 1988. – № 3. – С. 45–50.

6. Воль-Эпштейн А.Б. Труды ИГИ. АН ССР. – 1959. – т. IX. – С. 181–188.

7. Высоцкая В.В. Автореферат кан. дис. АН ЭССР. Институт химии. – 1987. – 17 с.

Для устойчивого развития страны сырьевая база промышленности должна быть достаточно гибкой и основываться на применении различных взаимосвязанных видов органического сырья. С этой точки зрения большую ценность имеют уголь, горючие сланцы, нефтебитуминозные породы, разведанные запасы в Казахстане и за рубежом очень велики. В будущем возрастает потребление этих горючих ископаемых как источник энергии и будет развиваться их комплексная переработка в синтетическое топливо и химические продукты. Это направление угле- и сланцехимии является предметом широкого изучения во многих странах, в том числе в Казахстане. Отметим, что для ряда регионов их использование может быть экономически оправдано уже сейчас.

На территории Казахстана к настоящему времени выявлено около 25 месторождений проявлений горючих сланцев, приуроченных к отложениям верхнего девона, нижнего карбона, верхнего палеозоя, средней и верхней юры и палеогена. Они различны по составу исходного вещества и условиям формирования, что в значительной степени предопределило их количественно-технологическую характеристику. Все эти месторождения, за исключением Кендерлыкского и Чернозатонского, изучены крайне слабо. Запасы горючих сланцев Кендерлыкского месторождения составляют более 4 миллиардов тонн, из них 750 миллионов тонн балансовые. Кроме того, на данном месторождении возможна добыча более миллиарда тонн каменных и бурых углей, что повышает экономическую привлекательность разработки данного месторождения.

В институте новых химических технологий и материалов (НХТиМ) разрабатывается ряд процессов термохимической переработки горючих сланцев, в основу которых положены результаты исследований НХТиМ, по комплексной химико-технологической переработке каменных и бурых углей Казахстана, проведенных в 1990-2010 гг. Данные исследования показали, что органическая и минеральная части горючих сланцев оказывают активирующее действие на термическое превращение бурых углей.

Активирующий эффект горючих сланцев ряд авторы [1-4] объясняют тем, что образующиеся в интервале температур 390-440 °С жидкие продукты ожижения горючих сланцев содержат значительное количество тетрагидропроизводных конденсированных ароматических углеводородов, кислородных и азотистых соединений, а также алициклические спирты, которые обладают водорододонорными свойствами. По своей водородной активности эти соединения аналогичны тетралину, и в некоторых реакциях превосходят его по реакционной способности. [2-5].

Подтверждением этому служат данные, свидетельствующие, что в области температур 390-440 °С при крекинге углеводородного сырья в присутствии горючего сланца активно протекают реакции гидрирования, восстановления, подавляются реакции димеризации, конденсации и ускоряется деструкция углерод-углеродной связи [2].

Минеральная часть горючего сланца, содержащая алюмосиликаты, оксиды железа и другие каталитически активные формы металлов, в свою очередь, активирует протекание реакции крекинга [6, 7].

В настоящей работе изучен процесс совместной термокаталитической переработки бурого угля и горючего сланца Кендырлыкского месторождения. Процесс ожижения угля и сланца, взятых в равных количествах по органической массе, проводили на лабораторной установке под давлением 5,0 МПа при температуре 420 °С. Для интенсификации процесса ожижения угля вводили каталитическую систему, состоящую из мелкодисперсных твердых частиц шлама обогащения полиметаллических руд. На поверхности этих частиц дополнительно реализуются деструктивные процессы. В условиях опытов в процессе каталитической переработки смеси уголя и сланца не образовывались коксообразные продукты на стенках установки и в объеме реакционной смеси.

Жидкие продукты, полученные в процессе, подвергали дистилляции с отбором фракции с температурой кипения до 200 °С, фракции с температурой кипения 200-320 °С. Остаток с температурой кипения выше 320 °С содержал в своем составе нерастворившиеся органические вещества сланца и угля и их минеральную часть. Характеристика процесса термокаталитической переработки бурого угля и рядового Кендырлыкского сланца приведены в табл. 1.

Как показали результаты наших исследований, каталитические свойства горючих сланцев позволяют осуществить в оптимальных условиях процесс термолиза органической массы угля с высокой степенью превращения в жидкие дистиллятные продукты без интенсивного коксообразования. Степень превращения смеси органической массы сланца и угля гораздо выше, чем угля. Твердый остаток с температурой кипения выше 320 °С испытывали в качестве органического вяжущего для дорожного строительства (табл. 2).

Характеристика процесса термокаталитической переработки Кендерлыкского угля и смеси Кендерлыкского сланца и угля

Характеристика качества зольных вяжущих материалов, получаемых при термохимическом превращении угля и уголь + сланец

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что битумы на основе продуктов переработки смеси сланца и бурого угля месторождения Кендырлык удовлетворяют требованиям ГОСТа на нефтяные битумы.

• Жубанов К.А., д.т.н., академик Центра физико-химических методов анализа, г. Алматы;
• Досумов К.Д., д.х.н., профессор, зам.директора Центра физико-химических методов анализа, г. Алматы.

Работа поступила в редакцию 02.08.2012.

Библиографическая ссылка