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 кг 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.