Анотація до роботи:

Турчаніна О. М. Особливості термічної деструкції вугілля різних генетичних типів.–Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.13 - “Нафтохімія і вуглехімія”. – Інститут фізико – органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України. – Донецьк, 2004.

Дисертацію присвячено вивченню структури, реакційної здатності вугілля різних генетичних типів за відновленістю та процесів його термічної і термохімічної деструкції. Виявлено різницю у складі та структурі різновідновленого вугілля за даними екстракції, DRIFT-спектроскопії, рентгенофазового аналізу, оптичної мікроскопії, елементного та технічного аналізів, яка пов’язана з різними умовами його формування на стадії діагенезу. Встановлено ряд показників, які характеризують генетичний тип за відновленістю низькометаморфізованого вугілля Донецького басейну. Запропоновано математичну модель, яка описує залежність виходу летких речовин від вмісту органічної сірки та дозволяє прогнозувати технологічні властивості вугілля у межах однієї марки. В роботі досліджено поведінку вугілля різних ГТВ у різних процесах піролізу (напівкоксування, коксування, диференційний термічний аналіз, піроліз у потоці водяної пари). Показано різницю у виході та складі продуктів термічної деструкції та розподілі сірки у них. Встановлено, що за допомогою попередньої хімічної обробки можливо впливати на ці процеси.

1. У дисертації виконано теоретичне узагальнення і дано нове вирішення наукової задачі, пов’язаної з встановленням структури і особливостей поведінки вугілля різних ГТВ в процесах його термічної і термохімічної деструкції.

   Встановлено лінійний зв'язок між вмістом органічної сірки і виходом летких речовин для низькометаморфізованого вугілля Донецького басейну, що дозволяє прогнозувати його технологічні властивості в межах однієї марки. Виявлено ряд показників, що характеризують генетичний тип за відновленістю і корелюють з вмістом органічної сірки: 1) максимальна швидкість втрати маси (за даними дериватографії); 2) вміст в екстрактах стеранів, гопанів, дибензотіофену, ароматичних вуглеводнів.

   Вперше показано розходження в складі екстрактів, отриманих з вугілля різних ГТВ. Найбільш значимими з них є наступні: вугілля типу в відрізняється підвищеною розчинністю в дихлорметані, меншим виходом асфальтенів, у 2 рази більшою кількістю ароматичних вуглеводнів і дибензотіофену, більшою кількістю полярних гетеросполук, стеранів і гопанів у порівнянні з екстрактами вугілля типу а.

   Встановлено розходження в молекулярній і надмолекулярній структурі довгополуменевого різновідновленого вугілля. Вугілля типу в відрізняється меншим ступенем упорядкованості і поліспряження ОМВ, меншою міцністю міжмолекулярних взаємодій, але підвищеною концентрацією тіоефірних, ефірних груп і СH_ар зв'язків у порівнянні з вугіллям типу а. Ці особливості структури відповідають за здатність вугілля типу в формувати сплавлені напівкокси і кокси навіть з низькометаморфізованого вугілля.

   Показано особливості в поведінці вугілля різних ГТВ при піролізі і метаморфізмі, що полягають у розходженні швидкостей втрати водню і гетероатомів. У вугіллі типу в більш інтенсивно протікають процеси деструкції і видалення з ОМВ аліфатичних фрагментів. Це приводить до збільшення довжини пакету вуглецевих сіток (L_a)~ у 1,8 рази, збільшенню частки “кристалічної” фази І_кр у 2,3-4,4 рази. Напівкокси з відновленого вугілля відрізняються більшою міцністю міжмолекулярних взаємодій і ступенем поліспряження ОМВ. Вони збагачені ефірними, тіоефірними і СН_ар групами, що свідчить про протікання реакцій утворення місточкових зв'язків.

   Вихід газу і смоли напівкоксування вугілля типу в в середньому на 4-6% більше в порівнянні з вугіллям типу а. Газ напівкоксування з відновленого вугілля складається ~ на 45 об. % з водню і сірководню, а газ із слабовідновленого вугілля – переважно з метану (до 56 об. %). Ці факти пояснюються протіканням некаталітичного термічного розпаду алкілароматичних фрагментів вугілля (тип а) чи каталітичного термічного розпаду в присутності піриту (тип в). Виявлено ефект знесірчування твердих продуктів піролізу, який максимально виражений для вугілля типу в і приводить до переходу близько 60% сірки в газ напівкоксування.

   Запропоновано методи попередньої хімічної обробки вугілля ініціатором радикальної полімеризації (ДАК) та поглинальною олією, які дозволяють збільшити вихід напівкоксу, смоли і перевести до 70% сірки в газ напівкоксування. Хімічна обробка приводить до утворення сплавленого і менш компактного напівкоксу з вугілля типу в, який відрізняється більшим ступенем упорядкованості і розмірами рентгенівського пакету в порівнянні з напівкоксом із вугілля типу а.