ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ БАРЗАССКИХ УГЛЕЙ
Аннотация
Исследованы процессы термического разложения двух видов барзасских сапромикситов - плитчатой модификации («плитки») и продукта ее выветривания («рогожки») - в различных средах (воздух и гелий). Показано, что при температурно-программированном разложении (10 °C/мин) этих форм плитчатого барзасского сапромиксита, как в окислительной (воздух), так и в инертной (гелий) средах можно выделить четыре основных температурных интервала протекания термических процессов: 1) < 150 °C - удаление адсорбированной воды (эта температурная область более выражена для выветренной формы плитчатого барзасского сапромиксита); 2) 150-350 °C – удаление низкомолекулярных летучих компонентов углей в атмосфере гелия (с одновременным их возгоранием при разложении в воздушной среде); 3) 350-550 °C – температурная область первичного или быстрого пиролиза углей в инертной среде; в окислительной среде пиролиз на этой стадии сопровождается горением выделяющихся смолистых веществ; 4) > 550 °C - температурная область вторичного или высокотемпературного пиролиза с образованием полукокса в атмосфере гелия, или область горения этого полукокса в воздушной среде. Показано, что процессы термораспада «рогожки» в области температур наиболее интенсивного разложения (350-550 °C) требуют меньших затрат энергии, чем аналогичные процессы, характерные для разложения плитчатого барзасского угля (на 72-73 кДж/моль для обеих газовых сред термообработки). Предполагается, что наблюдаемые различия в термическом поведении исследованных форм барзасских сапромикситов могут быть связаны с различным содержанием в них минеральных компонентов и их влиянием на термораспад органической массы углей.
Литература
Hook M., Aleklett K. A Review on Coal-to-Liquid Fuels and Its Coal Consumption. Int. J. Energy Res. 2010. V. 34. N 10. P. 848-864. DOI: 10.1002/er.1596.
Kök M.V. Recent Developments in the Application of Thermal Analysis Techniques in Fossil Fuels. J. Therm. Anal. Calorim. 2008. V. 91. N 3. P. 763-773. DOI: 10.1007/s10973-006-8282-y.
Kaljuvee T., Keelman M., Trikkel A., Petkova V. TG-FTIR/MS Analysis of Thermal and Kinetic Characteristics of Some Coal Samples. J. Therm. Anal. Calorim. 2013. V. 113. N 3. P. 1063-1071. DOI: 10.1007/s10973-013-2957-y.
Shi L., Liu Q., Guo X., Wu W., Liu Zh. Pyrolysis Behavior and Bonding Information of Coal - A TGA Study. Fuel Process. Technol. 2013. V. 108. P. 125-132. DOI: 10.1016/j.fuproc.2012.06.023.
Xie K.-C. Structure and Reactivity of Coal: A Survey of Selected Chinese Coals. Berlin-Heidelberg (Germany): Springer-Verlag. GmbH. 2015. 413 p.
Petrov I.Y., Tryasunov B.G. Predicting the Possibility for Deep Hydroprocessing of Some Kuzbass Coals. E3S Web of Conferences. 2017. V. 21. Article 01004. DOI: 10.1051/e3sconf/20172101004.
Shchipko M.L., Rudkovskiy A.V., Sharypov V.I., Kuz-tetsov B.N. Comparison of Heat Treatment Processes for Barzas Sapromixite and Brown Coal in Various Gas Media. Chem. Sustain. Develop. 2007. V. 15. N 6. P. 691-697.
Fedorova N.I., Patrakov Yu.F., Pavlusha E.S. Thermal Dissolution of Sapromixite Coal of Barzas Deposit with Benzene at Supercritical Conditions. Vestn. Kuzb. Gos. Univ. 2010. N 5(81). P. 132-134 (in Russian).
Patrakov Yu.F., Fedorova N.I., Pavlusha E.S. Thermal Dissolution of Mechanically Activated Barzas Sapromyxite Coal with Benzene under Supercritical Conditions. Solid Fuel Chem. 2011. V. 45. N 4. P. 244-249. DOI: 10.3103/S0361521911040094.
Sharypov V.I., Kuznetsov B.N., Beregovtsova N.G., Startsev A.N., Parmon V.N. Catalytic Hydroliquefaction of Barzass Liptobiolitic Coal in a Petroleum Residue as a Solvent. Fuel. 2006. V. 85. N 7-8. P. 918-922. DOI: 10.1016/j.fuel.2005.10.017.
Ergol’skaya Z.V. A Petrographic Study of Barzas Coals. In: Proc. Central Sci.-Res. Geol. Expl. Inst. (CSRGEI). L.-M.: ONTI-NTKP USSR. 1936. N 70. P. 5-11 (in Russian).
Speight J.G. Handbook of Coal Analysis. NJ (USA): John Wiley & Sons. Inc. 2015. 368 p.
Ingraham T.R., Marier P. Activation Energy Calculation from a Linearly-Increasing-Temperature Experiment. Can. J. Chem. Eng. 1964. V. 42. N 4. P. 161-163. DOI: 10.1002/cjce.5450420406.
Bogomolov A.R., Petrov I.Y., Zhalmagambetova U.K. Thermal Analysis of Coals from Kazakhstan Deposits. Therm. Eng. 2020. V. 67. N 3. P. 165-172. DOI: 10.1134/S0040601520030015.
Ward C.R. Analysis, Origin and Significance of Mineral Matter in Coal: An Updated Review. Int. J. Coal Geol. 2016. V. 165. P. 1-27. DOI: 10.1016/j.coal.2016.07.014.
Finkelman R.B., Dai S., French D. The Importance of Minerals in Coal as the Hosts of Chemical Elements: A Review. Int. J. Coal Geol. 2019. V. 212. Article 103251. DOI: 10.1016/j.coal.2019.103251.
Li W., Bai Z.-Q., Bai J., Li X. Transformation and Roles of Inherent Mineral Matter in Direct Coal Liquefaction: A Mini-Review. Fuel. 2017. V. 197. P. 209-216. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.02.024.
Haenel M.W. Catalysis in Direct Coal Liquefaction. In: Handbook of Heterogeneous Catalysis. Ed. by G. Ertl, H. Knözinger, F. Schüth and J. Weitkamp. Weinheim (Germany): Wiley-VCH. 2008. P. 3023-3036.
Kou J.-W., Bai Z.-Q., Bai J., Guo Z.-X., Li W. Effects of Mineral Matter and Temperatures on Conversion of Carboxylic Acids and Their Derivatives during Pyrolysis of Brown Coals. Fuel Process. Technol. 2016. V. 152. P. 46-55. DOI: 10.1016/j.fuproc.2016.06.001.
Seitz M., Heschel W., Nägler T., Nowak S., Zimmermann J., Stam-Creutz T., Frank W., Appelt J., Bieling S., Meyer B. Influence of Catalysts on the Pyrolysis of Lignites. Fuel. 2014. V. 134. P. 669-676. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.05.042.
Su W., Fang M., Cen J., Li C., Luo Z., Cen K. Influence of Metal Additives on Pyrolysis Behavior of Bituminous Coal by TG-FTIR Analysis: Cleaner Combustion and Sustainable World. Berlin (Germany): Springer. 2013. P. 149-159.
