Введение

Для оптимального использования угля необходимо знать его химическое строение. Уголь является естественным продуктом, образовавшимся преимущественно из растительного материала. Леса опускались в болота и превращались вначале («биохимическая» фаза) в торф и мягкие бурые угли. Дальнейшее опускание отмерших материалов и покрытие их минеральным слоем привело к второй («геохимической») фазе обуглероживания — образовывались твердые бурые угли и, наконец, каменные угли различной степени углефикации.

В настоящее время считается, что в образовании угля прини­мали участие все растительные элементы, преимущественно цел­люлоза и лигнин. Все угли состоят в основном из углерода, водо­рода и кислорода; присутствуют также небольшие количества азота и серы. Доля углерода увеличивается со степенью углефикации —от 65% Для мягких бурых углей до >91% для антраци­тов; соответственно снижается содержание кислорода (от 30 до 2%) и водорода (от 8 до <4%)- Содержание азота и серы меньше зависит от стадий углефикации и составляет 0,5—2% N и 0,5—3% S. Эти цифры относятся к органической массе угля, т. е. к высушенной и свободной от золы. Однако любой уголь, до­бываемый из месторождения, содержит влагу и большее или мень­шее количество минеральных компонентов, которые во время уг­лефикации взаимодействуют с органическим веществом.

Если раньше смолу, оставшуюся при коксовании угля использовали для получения химических веществ лишь в некоторых странах (а в основном ее сжигали), то теперь химическая переработка каменноугольной смолы везде приобретает огромное значение. Это же относится и к другим побочным продуктам коксования углей.

Моноциклические ароматические углеводороды, такие как бензол и его гомологи, по-прежнему являются ценным химическим сырьем. Потребность в них, как в компонентах топлива, возрастает в той мере, в какой новое законодательство ограничит добавку тетраэтилсвинца. Однако этому препятствуют ограничения, связанные с расходованием кокса в производстве чугуна.

Выработка кокса до настоящего времени заметно колеблется. Соответственно увеличивается или снижается производство побочных продуктов, правда коксовые печи не предназначены специально для получения побочных продуктов — выход 1 смолы и сырого бензола слишком мал ( 4%). Если раньше потребность в коксе из угля (кокс использовали в черной металлургии) могла быть снижена за счет производства кокса из нефтепродуктов, теперь в связи с повышением цен на нефть эта ситуация может измениться.

От выработки кокса зависит выход сероводорода и аммиака из газа коксовых печей. До сих пор большую часть H₂S и NН₃ с трудом выделяют в виде сульфата аммония. Следует решить, важно ли и далее вырабатывать сульфат аммония из аммиака и водорода или лучше использовать аммиак коксового производства для получения ценных удобрений или других продуктов (в этом случае из сероводорода можно было бы получать серу и серную кислоту).

Превращение синтез-газа в метан представляет для химической промышленности только ограниченный интерес, однако этот процесс будет иметь намного большее значение в энергетике. Бо­лее важным в химии является производство метанола и аммиака, которые легко можно перевести на использование синтез-газа из угля. И метан и аммиак являются крупнотоннажными продукта­ми химической промышленности с многообразными возможностя­ми дальнейшей переработки; частично она уже осуществляется, а может, как показал пример синтеза уксусной кислоты из метанола, стать еще более эффективной.

Как поставщик химического сырья, заслуживает внимания опробованный процесс синтеза углеводородов по Фишеру—Тропшу. Это особенно может иметь значение в том случае, если бы в результате поисковых научно-исследовательских работ удалось научиться управлять составом продуктов синтеза, направляя про­цесс на получение этилена и пропилена.

Дальнейшее развитие ФТ-синтеза для производства низкомолекулярных олефинов обеспечит промышленность органической химии важнейшим алифатическим сырьем на основе угля. Кроме того, из олефинов С₉—С₁₄ путем оксосинтеза можно получать жирные спирты для производства моющих средств и пластификаторов. Это позволит высвободить существенную часть нефтяных продуктов, применяемых до настоящего времени для этих целей. Может стать возможным также прямой синтез полиметиленов, Необходимых для получения широкого ассортимента синтетиче­ских материалов.

При полукоксовании бурых и каменных углей можно получать дополнительное количество фенолов, а также (особенно из бурых углей) алифатические углеводороды.