화석 연료 및 그 처리

무연탄

경탄은 유기 기원의 퇴적암, 가연성 암석입니다. 이는 축적된 유기물의 변형에 의해 형성됩니다. 이는 탄화라는 용어 로 지칭되는 생물학적, 생화학적, 지질학적, 지구화학적 과정을 동반합니다. 그런 다음 물질은 원소 탄소 가 풍부해집니다. 경탄은 일반적으로 75~92%의 C를 함유하고 있는 반면, 또 다른 석탄인 무연탄 은 최대 97%를 함유할 수 있습니다. 이러한 프로세스는 매우 길며 특정 온도 및 압력 조건에서 발생합니다. 무연탄 처리에는 다음이 포함됩니다.

• 코킹(Coking )은 무연탄의 화학적 처리에 가장 중요한 공정 입니다. 결과적으로 콜라가 얻어집니다. 석탄은 공기에 접근하지 않고 900~1100ᵒC의 온도에서 가열됩니다. 이러한 조건에서 연료는 분해되고 코크스(고체 잔류물 형태)와 가스 혼합물이 생성되는데, 이를 경질 코크스화 제품이라고 합니다. 코킹 공정에서는 최종 제품이 좋은 품질, 즉 올바른 과립화, 다공성 및 기계적 강도를 갖도록 코킹용 원료를 적절하게 준비하는 것이 중요합니다. 여기서는 무연탄의 등급이 중요합니다. 석탄 준비 과정에는 계량, 분쇄 및 혼합이 포함됩니다.
• 가스화 – 이 과정의 핵심은 추출된 석탄을 에너지 특성을 지닌 가스로 변환하는 것입니다. 무연탄 가스화는 이러한 목적에 특별히 적합한 산업 설비에서 수행됩니다. 가스화 과정은 공기나 순수한 산소가 있는 상태에서 진행됩니다. 중요한 것은 가스화 플랜트의 반응기로 들어가는 원료인 무연탄이 최고 품질일 필요는 없다는 것입니다. 오염된 석탄도 이에 적합합니다. 그러나 원료의 순도에 따라 제품의 품질이 결정됩니다. 석탄을 가스화하여 생산되는 합성가스는 화학산업 에서 천연가스를 대체하는 중요한 물질입니다.

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원유

원유는 화합물의 복잡한 혼합물 입니다. 그 구성(약 80-90%)은 주로 액체 탄화수소 또는 용해된 고체 탄화수소 입니다. 원유는 주로 파라핀계, 방향족계 및 시클로파라핀계 탄화수소로 구성됩니다. 위의 것 외에도 구조에 산소, 황 또는 질소와 같은 원소를 포함하는 유기 화합물도 원유에서 발견됩니다. 오일이 추출되는 위치와 장소에 따라 외관과 화학적 구성이 다릅니다. 탄화수소 구성과 기타 구성 요소의 존재는 가공 선택과 과정에 영향을 미칩니다. 기본 원유 처리에는 다음이 포함됩니다.

• 증류 – 이 공정은 원유를 개별 분획 (그래서 분별 증류라고 함)으로 분리하는 것을 목표로 하며, 이는 독립적으로 사용하거나 추가 처리를 위해 보낼 수 있습니다. 원유 증류 플랜트는 2개의 단일 단계 증류 시스템으로 구성됩니다. 첫 번째는 대기압 증류이고, 두 번째는 감압 증류입니다. 상압 증류에서는 1차 증류 나프타(비등 범위 30-200 ᵒC), 등유(175-300 ᵒC) 및 파라핀유(275-400 ᵒC)의 세 가지 주요 유분을 얻습니다. 상압 증류탑의 잔류물인 mazut 는 350ᵒC 이상의 온도에서 끓습니다. 이는 감압 하에서 증류하는 오일 처리의 다음 단계에서 분리됩니다. 진공 및 증기 첨가는 탄화수소의 끓는점을 크게 감소시킵니다. 이를 통해 열분해 위험 없이 서로 분리할 수 있습니다. mazut의 진공 증류 제품은 진공 경유, 파라핀 증류액 및 추가 처리를 위한 중간 제품입니다.
• 접촉 분해 – 개별 원유 분획에는 주로 장쇄 지방족 탄화수소가 포함되어 있습니다. 산업계에서 가장 큰 수요는 가솔린이며, 이는 탄소 원자 사슬 길이가 5~12개인 탄화수소의 혼합물입니다. 장쇄 분자의 탄소-탄소 결합이 끊어지는 촉매 분해는 이러한 화합물을 얻는 데 도움이 됩니다. 균열은 일반적으로 열적으로 또는 촉매적으로 시작됩니다. 촉매 분해 중에 발생하는 주요 반응은 알칸 의 CC 결합 파괴, 나프텐의 탈수소화, 나프텐계 탄화수소의 고리 파괴 및 알켄 의 중합 입니다.
• 개질 – 개질은 가능한 한 많은 석유를 추출하는 것을 목표로 하는 또 다른 석유 정제 과정입니다. 이 과정에서 분자 내에 직선형 탄소 사슬을 가진 탄화수소는 분지형 및/또는 방향족 화합물로 변환됩니다. 개질은 휘발유 증류액뿐만 아니라 중질 석유 분획의 분해 생성물에도 적용됩니다. 이 공정은 휘발유 옥탄가가 증가하여(이성질체화, 탈수소환화, 방향족화) 품질이 크게 향상되기 때문에 매우 중요합니다. 또한, 개질 과정에서 상당한 양의 수소 가스가 생성됩니다. 이는 수소화정제 및 수소화분해와 같은 수소화 공정에 사용됩니다.

천연 가스

천연가스는 에너지 중요성이 있는 또 다른 재생 불가능한 화석 연료입니다. 기체 연료입니다. 이는 별도의 분획으로 또는 용해되어 있는 기름 침전물에서 종종 발견됩니다. 천연가스에는 저수지의 위치에 따라 고메탄, 질소 함량이 높은 가스, 건식 가스, 습식 가스 등 여러 유형이 있습니다. 그 중 첫 번째가 가장 중요합니다. 구성에 최대 98%까지 가장 많은 메탄이 포함되어 있기 때문입니다. 또한 천연 가스에는 에탄 , 프로판 , 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 헬륨도 (다양한 양으로) 포함되어 있습니다. 중요한 것은 천연가스는 냄새가 없다는 것입니다. 누출 여부를 신속하게 감지하기 위해 특수 물질로 냄새를 가해 쉽게 감지할 수 있도록 했습니다. 현장에서 추출된 천연가스는 상당히 심하게 오염되어 있습니다. 따라서 소비자가 사용하기 위해서는 정제과정을 거쳐야 한다. 천연가스 처리는 이를 기반으로 합니다. 이 프로세스의 주요 단계는 다음과 같습니다.

• 탈수 – 가스에 포함된 수분을 제거하는 과정으로 구성됩니다. 일부 오염 물질도 함께 제거됩니다. 천연가스의 수증기는 파이프라인 부식을 일으키고 수화물 형성을 유발하므로 천연가스를 네트워크에 방출하기 전에 건조해야 합니다. 분리된 액체를 생성수라고 합니다. 특수 보관 시설로 옮겨진 후 추가 정제됩니다. 천연가스를 탈수하는 데 사용되는 방법에는 흡수(글리콜), 흡착(칼슘 및 염화마그네슘 염) 및 막 기술이 있습니다.
• 이산화탄소 제거 – 이 과정을 흔히 탈탄소화라고 합니다. 이산화탄소는 유황과 함께 천연가스의 가장 해로운 오염물질 중 하나입니다. CO _2는 산성 가스입니다. 이는 가스 내의 수증기와 쉽게 반응하여 탄산을 형성합니다. 비록 효능이 낮은 산이지만 부식성으로 인해 무엇보다도 가스 운송 시스템에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 천연가스의 탈탄소화가 필요하다.
• 탈황 – 천연가스에 황이 존재하는 것(예: 황화수소 형태)은 매우 해롭습니다. 이는 연료인 가스의 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 독성 및 부식성 특성도 가지고 있습니다. 황화수소는 독성이 매우 강한 가스입니다. 천연가스 매장지에서 이를 제거하는 것도 환경 보호를 위한 중요한 단계입니다. 탈황 공정은 일반적으로 물리적 흡착 및 화학 흡착 방법을 사용합니다. 특히 활성탄과 제올라이트는 H _{2 를} 제거하는 흡착제로서 만족스럽게 효과적입니다. 흡수는 일반적으로 천연 물질(예: 습지철)과의 화학 반응에 의해 발생합니다. 황화수소를 제거하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 소위 클라우스 공정(Claus process)이라고 불리는 촉매에 대한 산화입니다. 여기에는 가스에 포함된 H ₂ S로부터 원소 황을 회수하는 작업이 포함됩니다.

이탄

이탄은 독특한 특성을 지닌 화석 연료입니다. 화석탄 중 ‘가장 어린’ 것으로 간주됩니다. 이탄 형성에는 주로 식물 재료인 축적된 잔해의 변형이 포함됩니다. 이러한 프로세스를 피트화(peatification)라고 합니다. 이는 수분 함량이 높고 산소에 대한 접근이 제한된 경우에 발생합니다. 이탄은 균질성과 이질성으로 구분되며 혼합된 구성을 특징으로 합니다. 이탄은 중량 기준 65%의 원소 탄소 함량 제한에 따라 갈탄에서 분리됩니다. 추출 후, 이탄은 입자 크기에 따라 소, 중, 대의 세 부분으로 나뉩니다. 갓 추출한 이탄은 일반적으로 산성도가 높기 때문에 이러한 산성도를 줄이기 위해 백운석 분말과 같은 첨가물을 사용하는 경우가 많습니다.