THERMAL PROCESSING OF COALS WITH VARIOUS SOLVENTS

Abstract

This paper presents an overview of the state of research on the study of the material composition of the organic mass of coal. A search for literature data in this area revealed that the structure of the organic mass of coal is diverse. Scientific research in recent years shows that there are two models of coal structure: aromatic and polyene. In contrast to each other: the aromatic model is a closed ring conjugation system, and the polyene model is an open linear conjugation system. Metamorphism of plant-sedimentary rocks from brown coal to coal, and then to anthracites leads to changes in the chemical composition of the organic mass. This provides features of the molecular structure and technological properties of solid fuel at various stages of transformations. The degree of conversion of the organic mass in solutions that do not have hydrogen-donor properties decreases in the series sapropelite-brown coal – coal. Destruction and polycondensation change the molecular weight and number of molecules in units of volume, as well as the intermolecular volume and density of coal organic substances. Thus, coal liquefaction allows obtaining a range of chemical compounds, including raw materials necessary for the production of carbon materials, liquid fuels and various chemical products.

References

[1] Бутакова В.И., Попов В.К. Посохов Ю.М. Полиеновая модель строения углей и их метаморфизм // Кокс и химия. – 2017. − № 1. – С. 2-6.

[2] Эпштейн С.А., Супруненко О.И., Барабанова О.В. Вещественный состав и реак-ционная способность витринитов каменных углей разной степень восстановленности // Химия твердого топлива. – 2005. − № 1. – С. 22-35.

[3] Адмакин Л.А. Факторы состояния органической системы и петрогенезис ископаемых углей // Кокс и химия. – 2010. − № 8. – С. 6-14.

[4] Улановский М.Л. Химические аспекты процесса метаморфизма угля и образования его низкомолекулярных летучих продуктов // Кокс и химия. – 2012. − № 12. – С. 2-6.

[5] Савельев В.В., Головко А.К., Патраков Ю.Ф. Термическая деструкция витринитов различной степени метаморфизма // Химия твердого топлива. – 2013. − № 3. – С. 31-36.

[6] Федорова Н.И., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р. ЯМР-спектроскопия каменных углей Кузбасса // Химия в интересах устойчивого развития. – 2016. − № 24. – С. 393-397.

ISSN 1813-1107 № 2 2020

195

[7] Бычев М.И., Петрова Г.И., Бычев Р.М. Характер изменения молекулярной массы органических веществ каменных углей при метаморфизме // Химия твердого топлива. – 2005. − № 4. – С. 3-13.

[8] Семёнова З.В., Кушнарёв Д.Ф., Власов А.В., Литвинцева М.А., Рохин А.В. Химический состав пиридиновых экстрактов сапропеля Иркутской области // Химия твердого топлива. – 2010. − № 2. – С. 70-74.

[9] Колесникова С.М., Каменский Е.С., Кузнецов П.Н., Семенова С.А., Федорова Н.И., Исмагилов З.Р. Активность углей месторождений Монголии в процессе термохимической деструкции // Химия твердого топлива. – 2012. − № 5. – С. 29-33.

[10] Мирошниченко Д. В., Кафтан Ю. С. Механизм окисления углей // Кокс и химия. – 2017. − № 5. – С. 2-9.

[11] Chun-Xiu Pan, Xian-Yong Wei, Heng-Fu Shui, Zhi-Cai Wang, Juan Gao, Cheng Wei, Xian-Zhong Cao, Zhi-Ming Zong Investigation on the macromolecular network structure of Xianfeng lignite by a new two-step depolymerization // Fuel. – 2013. – V. – 109. – P. 49-53.

[12] Qingxin Zheng, Masato Morimoto, Hiroaki Sato, Toshimasa Takanohashi. Molecular composition of extracts obtained by hydrothermal extraction of brown coal // Fuel. – 2015. – V. – 159. – Р. 751-758.

[13] Kouichi Miura. Mild conversion of coal for producing valuable chemicals // Fuel Processing Technology. – 2015. – V. – 62. – Р. 119–135.

[14] V.K. Chandaliya, P.P. Biswas, P.S. Dash, D.K. Sharma. Producing low-ash coal by microwave and ultrasonication pretreatment followed by solvent extraction of coal // Fuel. – 2018. – V. – 212. – Р. 422-430.

[15] T. Yoshida, T. Takanohashi, K. Sakanishi, I. Saito, M. Fujita, K. Mashimo. The effect of extraction condition on ‘Hyper Coal’ production (1)- under room temperature filtration // Fuel. – 2002. – V. – 81. – Р. 1463-1469.

[16] Özgür Sönmeza, Özcan Yıldıza, Mehmet Özden Çakıra, Belgin Gözmena, E. Sultan Giray. Influence of the addition of various ionic liquids on coal extraction with NMP // Fuel. – 2018. – V. 212. – P. 12–18.

[17] Kaushlendra Singh, John Zondlo. Co-processing coal and torrefied biomass during direct liquefaction // Journal of the Energy Institute. – 2017. – V. 90. – P. 497-504.

[18] Jian Yi-ming, Li Xian, Zhu Xian-qing, Ashida Ryuichi, Worasuwannarak Nakorn, Hu Zhen-zhong, Luo Guang-qian, Yao Hong, Zhong Mei, Liu Jing-mei, Ma Feng-yun, Miura Kouichi. Interaction between low-rank coal and biomass during degradative solvent extraction // Journal of fuel chemistry and technology. – 2019. – V. 47. – Issue 1. – P.14-22.

[19] Чиканова Ю. А., Гюльмалиев А. М. Особенности химического состава бурого угля месторождения Яссы // Химия твердого топлива. – 2005. − № 4. – С. 22-27.

[20] Гагарин С. Г. Кинетика формирования битумов при термической обработке углей // Кокс и химия. – 2000. − № 4. – С. 22-28.

[21] О.С. Половецкая, Т.А. Арсеньева, М.Д. Половецкий. Исследование органического вещества торфа методом ИК-Фурье спектроскопии // Приволжский научный вестник. – 2015. – В. – № 7. Т. – 47. – С. 12-18.

[22] Лифшиц С.Х., Чалая О.Н., Каширцев В.А. Экстракция бурого угля диоксидом углерода при сверхкритических параметрах// Химия твердого топлива. – 2012. − № 2. – С. 17-22.

[23] Zakharenko A. M., Chekryzhov I. Yu., Razgonova S. A., Pikula K. S., Pamirsky I. E., Razgonova M. P., Kodintsev V. V., Gulkov A. N. and Golokhvast K. S. Supercritical fluid extraction of coal // Der Pharmacia Lettre. – 2016. V. – 8. I. – 19. – P. 366-369.

[24] Патраков Ю.Ф., Федорова Н.И., Павлуша Е.С. Термическое растворение механоактивированного барзасского сапромикситового угля бензолом в сверхкритических условиях // Химия твердого топлива. – 2011. − № 4. – С. 32-38.

[25] Пуревсурен Б., Батбилег С., Дабааджав Я., Намхайноров Д., Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И. Состав и свойства угля месторождения Цайдам-Нуур Монголии // Химия твердого топлива. – 2016. – № 1. – С. 3-8.

[26] Макитра Р.Г., Мидяна Г.Г., Пальчикова Е.Я. Влияние свойств растворителей на выход эктракта из углей // Химия твердого топлива. – 2013. – № 4. – С. 12-15.

[27] Н.С. Бурдельная, И.Н. Бурцев, Д.А. Бушнев, Д.В. Кузьмин, М.В. Мокеев. Анализ и характеристика обеззоленных углей Печерского угольного бассейна, полученных методом экстракции органическим растворителем // Доклады академии наук. – 2017. – Т. 477, № 6. – С. 688-693.

[28] В. В. Савельев, А.К. Головко, Ю.Ф. Патраков. Термическая деструкция витринитов различной степени метаморфизма // Химия твердого топлива. – 2013. – № 3. – С. 31-36.

[29] X. Li, Z. Zhang, L. Zhang, X. Zhu, Z. Hu, W. Qian, R. Ashida, K. Miura, H. Hu, G. Luo, H. Yao. Degradative solvent extraction of low-rank coals by the mixture of low molecular weight extract and solvent as recycled solvent // Fuel Processing Technology. – 2018. – No 173. – P. 48–55.

[30] Q. Zheng, Masato Morimoto, Hiroaki Sato, Toshimasa Takanohashi. Molecular composition of extracts obtained by hydrothermal extraction of brown coal // Fuel. – 2015. – No 159. – P. 751–758.

[31] W. He, Z. Liu, Q. Liu, L. Shi, X. Shi, J. Wu, X. Guo. Behavior of radicals during solvent extraction of three low rank bituminous coals // Fuel Processing Technology. – 2017. – No 156. – P. 221–227.

[32] Н.В. Журавлева, Е.Р. Хабибулина, З.Р. Исмагилов, Р.Р. Потокина, С.А. Созинов. Изучение взаимосвязи строения ископаемых углей и содержания в них полициклических арома-тических углеводородов // Химия в интересах устойчивого развития. – 2016. – № 24. – С. 355-361.

[33] Д. Оюунболд, А.М. Сыроежко, А. Фугалья, Н.В. Славошевская, В.М. Страхов. Закономерности термического растворения бурых углей некоторых месторождений России и Монголии // Кокс и химия. – 2010. – № 5. – С. 24-35.

[34] Каирбеков Ж.К., Аубакиров Е.А., Емельянова В.С., Мылтыкбаева Ж.К. Производ-ство жидких продуктов из угля по технологии нового поколения // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2012. – № 4(68). – С. 3-8.

[35] Каирбеков Ж.К., Ешова Ж.Т., Матаева З.Т., Кенжетораева А.М., Баширбаева Р.С., Абильдинова А.С. Анализ состава различных угольных экстрактов из угля Ой-Карагайского месторождения // Вестник КазНТУ. Химико-металлургические науки. – 2013. – № 4. – С. 240-243.

[36] Каирбеков Ж.К., Ешова Ж.Т., Токтасинова А.Ж., Матаева З.Т., Абильдинова А.С. Экстракция угля Ой-Карагайского месторождения различными растворителями при сверх-критических условиях. «Проблемы и перспективы развития геологического кластера: Образование – наука – производства» // Материалы международной конференции посвященной 80-летию со дня рождения Каратая Турысова. КазНТУ им. К. Сатпаева. – Алматы, 2014. – С. 456-460.

[37] Каирбеков Ж.К., Ешова Ж.Т., Акбаева Д.Н. Анализ жидких продуктов, полученных путём экстракционной переработки бурого угля // Сб. докладов VIII Международного Беремжановского съезда по химии и хим. технологии. – Ч. 1. – Усть-Каменогорск, 9-10 октября 2014 г. – С. 245-249.

[38] Токтасинова А.Ж. Ешова Ж.Т. Акбаева Д.Н., Каирбеков Ж.К. Получение сырья нефтехимического синтеза экстракцией твердого углеводородного топлива // Сб. тез. III конференция молодых ученых «Актуальные вопросы углехимии и химического материаловедения». – Кемерово, Россия, 24-25 апреля 2014 г. – С. 42.

[39] Ешова Ж.Т., Каирбеков Ж.К., Акбаева Д.Н., Токтасинова А.Ж., Касенова М.К., Тау-кебай Г.О. Получение органических веществ экстракцией угля // Сб. тез. Международного Российско-Казахстанского Симпозиума «Углехимия и экология кузбасса» в рамках «Кузбасского Международного угольного форума - 2014», Кемерово, 5-8 октября 2014 года. – С. 30.

[40] Kairbekov Zh.K., Eshova.Zh.T., Akbaeva.D.N., Kurmanalina M.B. Extraction of brown coal // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2015. – № 4(77а). – С. 109-112.

[41] Ешова Ж.Т., Каирбеков Ж.К., Токтасинова А.Ж., Жалгаспаева А.Ж., Сагындыко- ва М.К., Тореханова Б.Т. Экстракционная переработка бурого угля // Труды IX Международного Беремжановского съезда по химии и химической технологии. – Алматы, 9-10 декабря 2016 г. – С. 311-314.