+ All Categories
Home > Documents > carbunii- BIOLOGIE

carbunii- BIOLOGIE

Date post: 09-Nov-2015
Category:
Upload: elena-maria-marsu
View: 83 times
Download: 8 times
Share this document with a friend
Description:
BIOLOGIE
37
Cărbunii Cărbunii sunt constituiţi dintr-o masă organică complexă şi bogată în carbon alături de care se găsesc în cantităţi variabile, hidrogen, oxigen, sulf, azot. Deasemenea ei contţn compusi minerali (care la ardere formeaza cenusă) şi umiditate -Origine -Compoziţie -Clasificare -Proprietăţi -Prelucrarea (cocsificare)
Transcript
  • Crbunii Crbunii sunt constituii dintr-o mas organic complex i bogat n carbon alturi de care se gsesc n cantiti variabile, hidrogen, oxigen, sulf, azot. Deasemenea ei contn compusi minerali (care la ardere formeaza cenus) i umiditateOrigineCompoziieClasificareProprieti Prelucrarea (cocsificare)

  • Crbunii pe care i gsim astzi s-au format din generaii de plante ce au murit i s-au acumulat pe fundul unor vechi mlatini tropicale. Acolo, sub aciunea presiunii i temperaturii, vegetaia a suferit un proces de ncarbonizare (creterea coninutului de carbon i scderea coninutului de oxigen i hidrogen), TURBA LIGNIT HUIL ANTRACIT

  • Originea carbunilor Carbunii fosili s-au format in cursul erelor geologile printr-un proces lent de tranformare fizico-chimica a masei vegetale si animale. Masa organica ce alcatuieste carbunii provine din celuloza si lighnina plantelor. Procesul de formare a carbunilor a fost influentat de conditiile climaterice care au permis dezvoltarea unei bogate vegetatii de padure. Aceasta vegetatie s-a acumulat in cantitati uriase sub forma de trunchiuri de copaci, craci, frunze, spori stc. care cu timpul s-au tranformat sub influenta diferitilor factori, in turba.

  • Formarea carbunilorMateria iniial de baz din care i-a natere crbunele sunt resturi de plante fosile, care constau mai ales din feriga uria (Pteridopsida sau Polypodiopsida) care n urm cu 400 de milioane de ani alctuia adevrate pduri, azi feriga are ntre 9000 i 12000 de varieti.

    Dup moartea lor aceste plante se scufundau n mlatin unde fiind izolate de aerul atmosferic urmeaz o serie de procese anaerobe, n primele faze se formeaz turba.

    Prin migraia mrilor aceste mlatini au fost acoperite cu sedimente, crendu-se temperaturi i presiuni ridicate, care intensific procesele de incarbonizare, presiunea elimin apa din turb astfel ia natere crbunele brun.

  • Dac aceste presiuni mari persist mai departe se continu eliminarea apei din crbunele brun rezultnd crbunii cu cea mai mare putere calorific, huila i n final antracitul care este n acelai timp i crbunele cel mai vechi. La antracit procentul de carbon ajunge la 90 - 96%.

    Zcmintele de huil s-au format cu cca. 280 - 345 milioane de ani n urm, constituind azi una dintre principalele resurse energetice ale globului. Crbunele brun este un crbune mai tnr formndu-se n peroada teriar n urm cu 2,5 - 65 milioane de ani.AP

    SEDIMENTETURBAPSEDIMENTE I ROCI SEDIMENTARE

    CRBUNEMLATINI STRVECHI

    RESTURI DE PLANTE

  • Datorita conditiilor diferite de zacamant ( presiune, temperatura, durata ) procesul de incarbonizare a substantei lemnoase a condus la formarea mai multor tipuri de carbuni fosili:turbacarbune brunhuila antracit

  • Clasificare n funcie de vechime Tipuri de crbuni fosiliTurba Huila Crbune brun Lignit antracit

  • Turbaeste cel mai tanar carbune fosil, fiind rezultatul formelor initiale de decompunere a resturilor vegetale, formndu-se i astzi

    - are un continut de 25-60% de C si un continut ridicat de sruri minerale

    n momentul extraciei ea conine 75 - 80% umiditate, ca urmare trebuie uscat, stare n care are o putere calorific de 12 - 20 MJ/kg.

    Turba uscat i brichetat se folosete drept combustibil casnic. De asemenea, ea se poate folosi ca material filtrant sau ca ngrmnt.Cmin n care se arde turb.

  • Crbunii bruni - sunt rezultatul unui proces mai inaintat de incarbonizare a materialului vegetal.

    au un continut de 60-70% Carbon , ceea ce face ca puterea lor calorica sa fie mai ridicata.

    - se utilizeaza, in general drept carbuni energetici.

  • Lignitii sunt carbuni proveniti din incarbonizarea lemnului.

    Spre deosebire de de carbunii bruni ei mai pastreaza inca structura lemnului din care au provenit.

  • Huila este un carbune cu aspect lucios, mai dur decat carbunele brun. are n coninutul su 75-90% Carbon

    este utilizata in cantitati mari infabricarea cocsului- datorit energiei termice ridicate degajate prin ardere huila mai poart numele de aurul negru.

  • 5. Antracitul este cel bun carbune natural, dupa grafit, in ceea ce priveste continutul in carbon ( 90-95% )

    este dur si stralucitor

    are o putere calorifica ridicat

  • CALITATEA SOLUIEI DE FIERBEREDURATA DE FIERBERETEMPERATURA DE FIERBERECALITATEA TOCTURIIPARAMETRII DE LUCRUDEZINCRUSTAREPROCEDEUL SULFATfolosete pentru dizolvarea incrustelor soluie de hidroxid de sodiuPROCEDEUL SULFITfolosete ca agent de solubilizare a incrustelor soluia de bisulfit de calciu.

    Tipul de crbuneConinut de carbon%Umiditate %Putere caloric, kcal/kgAspectUtilizriTURBA25-6090-304000 prezint elemente vegetale nedescompuse galben-brunngrmnt agricol CRBUNI BRUNI60-7015-254500-7000 nu conin material vegetal nedescompus negri, mai sau lucioicrbune energeticLIGNII65-706700 pstreaz structura lemnului din care provincrbune energeticHUIL75-908500 culoare neagr structur compact, fii mate i lucioasecocsificareANTRACIT90-9528900-9500 culoare neagr luciu metalic Structur compactcrbune energetic

  • Proprietile crbunilor 1. Umiditatea GeneralitiCombustibilii sunt materiale solide, lichide sau gazoase care ard usor,producand o mare cantitate de caldura.

    Carburantii sunt combustibili lichizi intrebuintati la arderea in motoare cu combustie interna.

    Lubrifiantii sunt materiale de ungere care servesc la reducerea frecarii dintre suprafetele in contact a pieselor in miscare, la masini si utilaje.

    Cei mai cunoscuti lubrifianti sunt uleiurile minerale si vaselina, provenite ca si carburanti din prelucrarea

  • Majoritatea substantelor solide, deci si carburantii, au proprietatea de a retine apa sub diverse forme. astfel se deosebesc 3 tipuri de umiditi:Umiditatea de imbinare (sau inhibitie)Umiditatea higroscopicaUmiditatea totala

  • Umiditatea de imbinare reprezinta apa, care se afla intre particulele solide, intre granule si care se elimina usor prin stocare sau uscare la temperatura obisnuita.

    Umiditatea higroscopica reprezinta apa retinuta pe suprafata granulelor, care se pierde mai greu, numai prin uscare in etuva, la 105-1100C timp de 1-2 ore, pana la masa constanta. Temperatuta de uscare nu trebuie sa depaseasca 1100C, deoarece se pot pierde si o parte din materiile volatile.

    Umiditatea totala este suma umiditatii de imbibare si a umiditatii higroscopice.

  • Umiditatea U se exprima, de obicei, in procente si se calculeaza astefel:U(%) = (m2-m3) / (m2 - m1) * 100 in care: m1 = masa fiolei (g) m2 = masa fiolei cu carbune umed (g) m3 = masa fiolei cu carbune uscat (g)

  • Puterea calorific ( caloric) Cea mai importanta caracteristica a unui combustibil este puterea calorifica care reprezinta cantitatea de caldura care se degaja la arderea completa a 1 kilogram de combustibil solid sau lichid sau a 1 metru cub combustibil gazos (in conditii normale de temperatura si presiune).

  • Puterea calorifica a combustibililor se poate determina foarte exact cu ajutorul instalatiei din figura :

    Bomb calorimetric - In calorimetrul cu apa 1 se introduce o bomba calorimetrica 2 Bomba este alcatuita dintr-un recipient de otel cu pereti grosi inchis cu un capac cu filet.In interiorul acestui vas se gaseste o cupa 3 care contine cca 1 g din combustibilul ce trebuie studiat. Arderea lui are loc in prezenta oxigenului sub presiune.O spirala metalica 4 incalzita electric asigura aprinderea probei. Apa din calorimetru este amestecata cu ajutorul unui agitator mecanic 6 .Pentru observarea temperaturii apei este montat termometrul 5.

  • Crbunii se pot clasifica i n funcie de utilizare ( dup destinaie ) n:

    crbuni energetici - folositi in industria energica (termocentrale), in transporturi si pt uzul casnic; crbuni metalurgici( cocsifiabili ) - folositi pentru obtinerea cocsului necesar industriei metalurgice

  • Prelucrarea (cocsificare)Asa cum sunt scosi din mina, carbuni nu pot fi folositi direct ca sursa de energie si nici ca materie prima pentru industria cocschimica, deoarece au o granulatie neomogena si de cele mai multe ori au un continut ridicat de umiditate si steril ( substante minerale care in urma arderii carbunelui se transforma in cenusa ) ceea ce diminueaza calitatile lor .

    De aceea inainte de a fi trimisi la consumatori , carbunii sunt supusi operatiilor de sortare, inlaturare a sterilului si uscare

  • Cocsificarea carbuneluiProcesul de fabricare a cocsului se numeste cocsificare i se realizeaza prin

    nclzirea crbunelui n absena aerului la temperaturi de aproximativ 1000 grade Celsius .

    Acest proces este numit uneori impropriu " distilare uscata a carbunilor".

  • Produse obinute la distilarea uscat a crbunilor fosili

  • APGAZE DE COCSERIE GUDRON PRIMARGUDRON GREUCOCS

    GAZE DE COCSERIE

    APE AMONIACALE

    Benzine Petrol lampant Motorine SmoalFabricareangrmintelorcombustibil Ulei uor benzenUlei mediu fenoli, crezoliUlei greu naftalinUlei de antracen antracen CO, CO2 H2, CH4 , C2H4, H2 S HCN , NH3Bogat n hidrocarburi saturateBogat n hidrocarburiaromaticeCombustibil- n metalurgie-pentru generatoare de gazAbsorbant

  • In procesul de cocsificare datorit temperaturii ridicate substanele din compozitia crbunelui se descompun termic i se degaj sub form de gaze si vapori, rmnnd un reziduu (cocsul) mai bogat in carbon decat crbunii supui cocsificarii (96-98%C)

    Pn la 3000 C din carbune se degaj vapori de ap, oxid i dioxid de carbon, hidrogen, hidrocarburi usoare, compusi cu sulf, acid cianhidric, amoniac;

    intre 350 si 450C, crbunele se nmoaie i din acest moment ncep s se degaje cantitai mari de gaze i vapori ai substanelor de descompunere.

  • Degajarea abundent a acestor produse determin umflarea crbunelui, fenomen care nceteaza la 500C.

    Continundu-se nclzirea pana la 10000 C, degajarea gazelor se face lent, iar n final rezult produsul solid numit cocs.

    Gazele si vaporii sunt captate si rcite n instalaii speciale pentru condensarea produselor lichide (ape amoniacale si gudroane) i pentru separarea acestora din gaze.

  • Utilaje - Cocsificarea cuptoare orizontale (de cocsificare) 10 - 13 m lungime 3,5- 6 m nlime 0,3 - 0,5 m lime, n care se pot introduce 15-30 t crbune

    Cuptoarele de cocsificare (1) sunt alctuite din:(a)camerele de cocsificare ce alterneaz cu (b)camerele de nclzire (de ardere)

    O baterie de cocsificare cuprinde 20-50 camere de cocsificare

  • Fucionarea instalaiei Crbunele mrunit pn la o granulaie mic de 3 mm este introdus n camerele de cocsificare.

    Pentru ncalzirea crbunelui se folosete gazul de cocserie care se arde n camerele de nclzire.

    Cocsificare dureaz 16-20 ore

    Produsele care rezult la cocsificare in stare de vapori sau in stare gazoas, sunt captate aa cum rezult din schema tehnologic urmtoare

  • 1 - baterie de cocsficare; a camer de cocsificare ; b - camer de ardere2 - barilet- condensator- decantor5,6 - coloane de absorbie7 - ventilator8 - gazometrusABC

  • Gazele brute din camera de cocsificare (a) trec intr-un colector cilindric (barilet 2), lung cat bateria de cocsificare 1 , umplut pe jumtate cu ap. - Bariletul - are rolul de a izola camerele de cocsificare de restul instalaieAici gazele se rcesc pn la 700 C si aproximativ jumtate din cantitatea de gudron si ap condenseaz. Apa reine i o parte din amoniac.

    - Gudronul condensat se adun la baza bariletului i de acolo este evacuat.

  • Din barilet gazele trec ntr-un condensator 3 rcit cu aer sau ap. La baza acestuia se depun gudroanele i apele amoniacale care se separ in decantorul 4.- Gudronul cules n barilet (2)i n decantor (4)se separ de apele amoniacale prin decantare. Din ape se recupereaz amoniacul, fie sub form de soluie, fie sub form de sulfat de amoniu, dac aceste ape se trateaz cu acid sufluric. Sulfatul de amoniu poate fi folosit ca ngrmnt, n agricultur.

  • Gazele evacuate din decantorul 4 conin hidrocarburi aromatice care nu au fost condensate la rcire ( benzen, toluen, xilen etc.). Ele se extrag prin absorbie n motorin n coloana 5. Desorbia are loc prin distilare; hidrocarburile sunt separate, iar motorina este recuperat si reintrodus in circuit.

    n continuare, gazele sunt trecute prin coloana 6, n care sunt splate cu o soluie de sruri alcaline ale arseniului, pentru reinerea hidrogenului sulfurat. Soluiile rezultate sunt astfel prelucrate, nct s se recupereze sulful, iar srurile de arsen sa poat fi reintroduse in circuit.

    Dup aceast operaie, cu ajutorul ventilatorului 7, gazul de cocserie este nmagazinat n gazometrul 8. El se folosete drept combustibil n camerelede ardere (b) ale bateriei de cocsificare

  • Cocsul este produsul principal rezultat la cocsificare.

    - se folosete, n special, n furnale pentru obinerea fontei din minereuri de fier. din 100 kg crbune se obtine aproximativ 60-70 kg cocs, iar din rest gudroane si gaze. la prelucrarea gudroanelor se separa diferii produi (naftalin, antracen, fenol etc.) care sunt folosii ca materie prim n industria chimic organic.

  • COCSCRBUNE BRICHETAT

  • Rezervele de crbuni - Rezervele de crbuni pe glob estimate n anul 2004 au fost de 783,1 miliarde de tone, din care aparine 27% SUA, 16% Rusia, 12% China, 12% India, 7% Uniunii Europene i 7% Australiei. - Rezervele de carbune ale Romniei, aflate in evidena national la nceputul lui 2007, sunt urmatoarele: huil 721 mil.tone; carbune brun 65 mil.tone; lignit 3.400 mil.tone. - Aceste rezerve dac se continu folosirea crbunilor n acelai ritm ca n anul 2003 (3,8 miliarde de tone), atunci rezervele ar acoperi necesarul globului pe o perioad de 203 ani.

  • Material realizat de :

    Prof. Ing. Liliana MuscinColegiul Tehnic ,, Vasile Prvan ,, Constana


Recommended