Изложены основы химии горючих ископаемых и их химической и термической переработки. Рассмотрены происхождение всх видов твердых горючих ископаемых (торф, сланцы, угли), состав, свойства и структура природных топлив. Большое внимание уделено теоретическим основам деструктивных методов переработи твердых топлив, влиянию на процессы различных факторов. Дана оценка перспективности и эффективности различных углехимических процессов. Предназначен для студентов химико-технологических вузов и факультетов.

В сборнике рассматриваются результаты научных исследований в области комплексной переработки углей с целью получения продуктов топливного и химического назначения. Освещаются методологические аспекты математического моделирования и автоматизация процессов, входящих в технологическую схему получения жидких продуктов из угля (сушки угля, разделение угольных продуктов экстракцией и другие), а также вопросы определения оптимальных условий ожижения углей методом гидрогенизации и применения моделирования при разработке автоматизированной системы управления процессом получения синтетических жидких топлив.

В книге обобщен материал по вопросам происхождения углей и их запасов, приведены классификации углей, сведения об особенностях состава и состав углей. Рассмотрены данные, полученные за последние 40 лет, и динамика углубления представлений о структуре и свойствах углей. Приведены сведения о методах их исследования. Предложена и обоснована гипотеза о структуре углей, отличающаяся от устоявшихся представлений о преобладании в углях ароматических фрагментов, показана возможность перевода углей в растворимое состояние в мягких условиях. Обоснована применяемость структурных параметров углей для их классификации, а также необходимость учета состава минеральных примесей при подборе углей для производства кокса и оценки выбросоопасности угольных пластов при добыче углей. Для специалистов, работающих в области углехимии, технологии переработки и добычи углей, химиков-органиков.

В сборнике рассмотрены вопросы получения синтетического жидкого, газообразного и твердого топлива из углей. Приведены результаты исследований по кинетике гидрогенизации бурого угля, гидроочистке продуктов ожижения углей, газификации углей, получению водорода, а также переработке продуктов гидрогенизации углей.

Рассмотрены характеристики ископаемых углей, горючих сланцев, торфа, мазута и горючего природного газа. Приведены усредненные данные, полученные в основном за последние 10 лет, о качестве энергетического топлива СССР как для эксплуатируемых, так и для неразрабатываемых месторождений и бассейнов. Даны описание маркировок углей и их классификация. Для инженерно-технических работников научно-исследовательских, проектно-конструкторских, наладочных и эксплуатационных организаций.

Показано влияние механоактивации бурого и окисленного углей в присутстви щелочного реагента и абразивного материала в различных концентрациях. Проведены твердофазные механохимические реакции взаимодействия гуминовых кислот с солями тяжелых металлов. Выявлены особенности структурных преобразований гуминовых кислот в процессе механоактивации.

Методом численного моделирования анализируются процессы деформирования и разрушения угольного композита, содержащего заполненную газом полость сложной геометрии. Показано, что в зависимости от глубины залегания угольного пласта происходят качественное изменение напряженно-деформированного состояния и смена механизмов разрушения горной породы. Рассмотрена возможность использования данного эффекта при разработке газовых (нефтяных) месторождений.

Изучено изменение состава органической части бурого угля при механической обработке в условиях повышенных температур (80-200°С). Механообработка (МО) угля проведена на установке АГО-2 в среде аргона. Для поддержания заданной температуры в ходе проведения эксперимента использован термостат ВТ8-2. На основании анализа ИК-спектров показано, что в процессе механообработки (вне зависимости от температуры) происходят превращения в составе алифатических углеводородов. Механообработка угля при 80-200 оС сопровождается выделением метана и этана при 200°С. С ростом температуры механообработки до 160 оС увеличивается выход хлороформенного битумоида из угля. Заметная деструкция углеводородов начинается с температуры механообработки 200°С.

Представлены результаты исследований продуктов термодеструкции витринитов каменных углей различной степени метаморфизма. Степень конверсии гумусового органического вещества витринитов ряда углей марок от Д до Т в жидкие продукты в среде бензола имеет максимум для витринитов марок Ж и К. Установлено, что в образующихся жидких продуктах содержание преасфальтенов и углеводородов с увеличением степени зрелости витринитов уменьшается, а асфальтенов - увеличивается.

В работе представлены данные совместного крекинга бурого угля и мазута, изучен состав полученных продуктов. Исследовано влияние инициирующих добавок (ферросфер летучих зол ТЭЦ) и соотношения уголь / мазут в исходном сырье на выход дистиллятных фракций в ходе крекинга.

Исследованы продукты термолиза бурого угля Баганурского месторождения (Монголия). В твердом остатке обнаружены только отаточные реликты отдельных углеводородных составляющих исходного угля. Жидкий конденсат возгонов (18-19 мас. % от исходного угля), в составе которого содержится 0.78 мас. % органического экстракта (96-98 мас % фенола и его производных) и 92.2 мас % водного раствора, при нагреве полностью выкипает в интервале температур 115-130С. Выделенный органический экстракт при нагреве интесивно переходит в пар при температурах до 360С. Исходное агрегатное состояние (крупность частиц материала, степень воздействия на него внешней среды) не только влияет на выход газовой составляющей угля при термолизе, но и определяет примесный состав органического экстракта жидкого конденсата возгонов.

В работе приведены условия твердофазной механохимической активации углей, позволяющие существенно повысить выход водорастворимых гуминовых препаратов, обогащенных гуминовыми кислотами и минеральными элементами. Показано, что гуминовые препараты, выделенные из механоактивированных углей, характеризуются увеличением антиоксидантной активности и изменением катионного и анионного состава. В гуминовых кислотах повышается содержание кислых ионогенных групп.

В книге рассмотрены методики дегазации и анализа газа при разработке нефтяных, газовых и угольных месторождений. Изложены основы процесса дегазации, влияние различных факторов на этот процесс и условия образования побочных продуктов при дегазации. Описаны различные виды отечественных и зарубежных дегазаторов и дана их сравнительная оценка для различных видов работ. Рассмотрены газоанализаторы, применяемые для непрерывного суммарного определения углеводородных газов. Изложены различные методы компонентного анализа и дана сравнительная оценка новейших хроматографических приборов для различных видов геохимических исследований. Книга рассчитана на техников и инженеров, работающих в области разведки нефти, газа, угля и других полезных ископаемых. Она представляет также интерес для широкого круга специалистов, занимающихся изучением газосодержания вод и горных пород.

В монографии изложены основы теории неоднородности. Сообразно конкретным примерам описания равновесий сорбции ионов металлов на поверхности активных углей показаны возможности применения методов "интегрального исчисления адсорбции" в исследовании физико-химических свойств неоднородных сорбентов. Книга предназначена для научных сотрудников, студентов и аспирантов химических специальностей высших учебных заведений, интересующихся вопросами теории сорбционных явлений.

На основе фрактального анализа оптических изображений поверхностей скола углей установлены характерные масштабы разрушения углей различных марок в мезоскопическом масштабе 1:1000 мкм. Выявленные масштабы разрушения хорошо укладываются в ряд универсальной делимости геоматериалов и геологических сред, согласно которому каждый последующий блок в ряду иерархии масштабов приблизительно в три раза больше предыдущего. Отклонение результатов измерений от значения, равного трем, объясняется влиянием формы блоков, образующихся в процессе деформации и разрушения углей.

Моделирование процессов деформации и разрушения угля выполнено на мезо- и макроуровнях. На мезоуровне численно исследован процесс разрушения мезообъема угля как композиционного материала, в котором явно учтены значимые структурные элементы, включая крупные поры. По известным физико-механическим параметрам компонентов получены усредненные параметры для заданного состава и пористости. На основе полученных усредненных характеристик рассмотрен процесс резания угля на макроуровне, с использованием определяющих соотношений, интегрально учитывающих внутреннее трение и дилатансию в деформируемом материале. Особенности напряженно-деформированного состояния вблизи кромки режущего инструмента воспроизводились при изучении поведения мезообъемов с целью оценки выхода пылевых частиц. Полученные данные о распределении пылевых частиц по размерам и массе хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Используя фрактальный анализ оптических изображений, определены характерные масштабы поверхностей разрушения углей девяти марок в разных направлениях на мезомасштабном уровне в диапазоне 1...1000 мкм. Выявлена анизотропия блочной структуры. Получены два коэффициента формы, характеризующие поверхности излома углей на двух масштабных уровнях DeltaL1 и DeltaL2. Среднее по всем измерениям значение коэффициента формы оказалось равным 2.8.

Ультратонкое измельчение углей разной степени метаморфизма (Ro=0.37-1.25 %) в среде тетралина приводит к увеличению на 5-20 % их конверсии в жидкие продукты, в составе которых уменьшается содержание асфальтенов. Предложена и обоснована кинетическая модель термического растворения, рассчитаны значения эффективной энергии активации процесса.

Проведен совместный крекинг бурого угля и мазута, изучен состав полученных продуктов. Исследовано влияние инициирующих добавок (ферросфер летучих зол ТЭЦ) и соотношения уголь/мазут в исходном сырье на выход дисциллятных фракций в ходе крекинга.