Каменный уголь как источник сырья

Наряду с нефтью и природным газом, каменный уголь – один из ископаемых источников органического сырья. Из него получают ценные в хозяйственной деятельности человека соединения.

Инструкция

1. Каменный уголь представляет собой горючее ископаемое. Оно образовалось еще в доисторическую эпоху из отмерших остатков растений путем сложных биохимических превращений. В каменном угле присутствуют как органические, так и неорганические компоненты.
2. Каменный уголь был первым сырьем в производстве органических материалов. При его сухой перегонке, называемой также карбонизацией, или пиролизом, получали ароматические углеводороды и их производные. Последние легли в основу синтеза органических красителей. Однако каменный уголь как источник химического сырья постепенно уступил главенствующее положение нефти и природному газу, из которых сейчас получают более 90% всех органических соединений. Отрасль науки, изучающая нефть и природный газ и их переработку, называется нефтехимией.
3. В ходе сухой перегонки каменного угля, т.е. при его нагревании до высоких температур без доступа кислорода, получают сложную смесь газообразных, жидких и твердых продуктов. Газофазный продукт – это коксовый газ, содержащий преимущественно водород и метан. Жидкий продукт пиролиза – деготь, из которого было выделено свыше 300 соединений: крезолы, фенол, пиридин, антрацен, нафталин, тиофен, циклопентадиен-1,3 и другие. Кокс – твердый остаток сухой перегонки, используется в промышленном производстве железа, водяного газа и ацетилена.
4. Водяной газ, или смесь оксида углерода(II) и водорода, получают при взаимодействии раскаленного кокса с водяным паром: C+H2O=H2+CO. Реакция проходит при нагревании до 1000˚C. Аналогичную смесь можно получить и при каталитическом разложении метана водяным паром: CH4+H2O=3H2+CO (Ni, 700-900˚C). Из этой смеси синтезируют многие ценные продукты, в частности, метанол: CO+2H2=CH3OH. Последняя реакция обратима, идет в присутствии катализаторов под давлением до 250 атм.
5. С учетом быстро растущей потребности в органических химикатах добывание их из продуктов сухой перегонки угля постепенно теряет значение, уступая все большее место нефтехимическому производству. Например, нафталин, получаемый раньше из угля, сейчас получают преимущественно из нефти. Однако каменный уголь сохраняет свою роль как основной источник кокса. Предполагают, что значение этого сырья в ближайшем будущем возрастет, поскольку запасы угля значительно больше, чем запасы нефти. Проблемы его каталитического гидрирования с целью получения топлива не теряют своей актуальности.