Pytania i odpowiedzi Technologia węgla i materiałów węglowych:

1. Reakcje otrzymywania metanolu z gazu syntezowego:

2CO + 4H₂ => 2CH₃OH

1. Typy i zasady działania reaktorów stosowanych do zgazowania węgla:

- ze złożem fluidalnym: cząstki węgla są zawieszone w strumieniu gazu

- przepływowe: pył węglowy i gazy płyną we współprądzie z dużą prędkością

- ze złożem przesuwnym: gazy płyną wolno w górę przez złoże kawałkowego wsadu węglowego

1. wzór strukturalny metylonaftalenu i fenantrenu:

1. Co się dzieje podczas ogrzewania węgla koksowego bez dostępu powietrza:

Ogrzewanie węgla bez dostępu powietrza przebiega w temp. 1000*C i jest to koksowanie w wyniku którego węgiel przechodzi przez etap odgazowania pierwotnego i wtórnego z wytworzeniem koksu oraz benzolu, smoły i gazu koksowniczego.

1. W jaki sposób napełnia sie komorę koksowniczą mieszanka węgla:

- zasypowy: mieszanka węglowa (w luźnej postaci) wprowadzana jest do komory przez otwór przy sklepieniu

- ubijany: mieszanka węglowa jest wprowadzana przez drzwi komory w postaci zbitej bryły (naboju)

1. Wymień 3 polskie koksownie. Ile produkuje się koksu w Polsce:

- koksownia Przyjaźń

- koksownia w Wałbrzychu

- koksownia w Zabrzu

- koksownia w Częstochowie

- koksownia Radlin

Produkcja koksu ok. 5-6 mln ton rocznie.

1. Co jest celem upłynniania węgla:

Upłynnianie węgla jest to ogrzewanie węgla w obecności wodoru co prowadzi do otrzymywania paliw płynnych.

1. Co jest powszechnie stosowana miara stopnia uwęglenia węgla kamiennego:

Zawartość części lotnych ?

1. Proces powstawania kopalin:

Paliwa kopalne powstały w dwóch etapach:

- stadium biochemiczne to przekształcenie materiału roślinnego i szczątek zwierzęcych w torf, a następnie w węgiel kamienny w wyniku przysypania kolejnych warstw organicznych ziemią, skałami, proces w niskich temperaturach - diageneza;

- stadium geochemiczne przebiega w wyższych temperaturach i ciśnieniach i na większej głębokości, polega na przemianie w węgiel kamienny i antracyt

1. Jaką metodą planuje usuwać się CO2 ze spalin:

- po spaleniu: absorpcja CO2 ze spalin w roztworze etanoloaminy

- przed spaleniem: węgiel poddaje się najpierw zgazowaniu, powstały CO poddaje się konwersji z parą wodną, a następnie usuwa się powstały CO2 z gazu i dopiero wtedy węgiel się spala

- spalenie tlenowe

1. Z jaką wydajnością produkuje się koks i do czego się wykorzystuje:

Wydajność produkcji koksu to ok. 70%.

Koks wykorzystuje się m.in. do produkcji stali (hutnictwo żelaza), w metalurgii, odlewnictwie, produkcja elektrod, spiekanie rud metali, hutnictwo metali nieżelaznych, ogrzewanie pieców przemysłowych, produkcja wełny mineralnej.

1. Jak wygląda komora koksownicza i jakie ma wymiary:

Jest to jednostkowy piec ceramiczny. Komory oddzielone są od siebie ścianami grzewczymi i razem tworzą baterię koksowniczą. Wymiary: długość 12-18m, wysokość 3,5-8m, szerokość 0,35-0,5m.

1. Gdzie występuje węgiel brunatny i jakie ma zastosowanie:

W Polsce węgiel brunatny wydobywa się w Bełchatowie, Koninie, Turowie, Adamowie i Sieniawie. Węgiel brunatny wykorzystuje się tylko do produkcji energii cieplnej i elektrycznej.

1. Wzory fenolu, pirydyny, antracenu:

1. Synteza n-heksenu z gazu syntezowego:

6CO + 13H₂ => C₆H₁₄ + 6H₂O

1. Jak pozyskuje się ciepło z gazów:

2. Zgazowanie: co to jest i reakcje:

Zgazowanie węgla jest to ogrzewanie węgla w warunkach umiarkowanie utleniających. Najczęściej stosuje się zgazowanie mieszaniną O2 i pary wodnej do otrzymania gazu syntezowego CO + H2.

C + 0,5O2 => CO

CO + 0,5O2 => CO2

C + O2 => CO2

C + H2O => CO + H2

CO + H2O => CO2 + H2

1. Reakcja powstawania n-heptanu z gazu syntezowego:

7CO + 15H2 => C7H16 + 7H2O

1. Z czego składa się gaz syntezowy i do czego się go wykorzystuje:

Gaz syntezowy składa się z CO, H2, CO2, N2. Główne kierunki wykorzystania to: produkcja paliw płynnych (synteza Fischera-Tropscha), produkcja metanolu (etery), wydzielanie H2, Otrzymywanie alkoholi C1-C6, Produkcja energii elektrycznej.

1. Gdzie w Polsce są kopalnie węgla kamiennego i jakie jest roczne wydobycie:

- Górnośląskie Zagłębie Węglowe (np. Wieczorek, Wujek, Staszic)

- Lubelskie Zagłębie Węglowe (np. Bogdanka)

- zakończona eksploatacja Dolnośląskie Zagłębie Węglowe

Roczne wydobycie to ok. 70 mln ton.

1. Główne gazy cieplarniane:

CO2

1. Z jakich pierwiastków składa się substancja organiczna węgla:

C, H, O, S, N

1. Jak ogrzewa się komory koksownicze i jaka jest temperatura:

Komory koksownicze ogrzewa się poprzez spalanie gazu koksowniczego. Temperatura w komorze to ok. 1000*C.

1. Główne składniki mieszanki wsadowej i typy:

- składniki podstawowe: węgiel ortokoksowy typ 35,1 i 35,2

- węgle koksowe o podwyższonej zawartości części lotnych: gazowo-koksowe 34,2

- składniki schudzające: węgiel metakoksowy 36 i semikoksowy 37,1 i 37,2

- substytuty węgli schudzających: węgiel chudy, półkoks naftowy, koksik

- inne w niewielkich ilościach: paki węglowe, pozostałości ropne, odpady komunalne i przemysłowe

1. Co to jest koksowanie i wytlewanie oraz główne produkty:

Oba procesy polegają na ogrzewaniu węgla bez dostępu czynników zewnętrznych. Koksowanie przebiega w temp. 1000*C i powstaje koks, smoła koksownicza, benzol i gaz koksowniczy. Wytlewanie przebiega w temp. Ok 700*C i powstaje półkoks, smoła wytlewna, gaz wytlewny i woda wytlewna.

1. Z czego składa się benzol (narysować wzory strukturalne):
   Benzen, toluen, ksylen. Poza tym tiofen, fenol i pirydyna.

1. Otrzymywanie metanu z gazu syntezowanego:

CO + 3H2 => CH4 + H2O

1. Jakie węgle przechodzą przez temperaturę stanu plastycznego:

Węgle koksujące: gazowy 33, gazowo-koksowy 34, ortokoksowy 35, metakoksowy 36, semikoksowy 37.

1. Z czego i jak produkuje się koks metalurgiczny:

Produkuje się go z węgli koksujących (mieszanki węglowej) w procesie koksowanie (odgazowanie węgla bez dostępu czynników zewnętrznych w temp. 1000*C).

1. czy koks bitumiczny otrzymuje sie z węgla brunatnego:

2. Parametry dobrego surowca na koks:

Węgle stosowane do produkcji koksu powinny przechodzić przez stan plastyczny, charakteryzować się zawartością części lotnych powodujących jego wydymanie, oraz tworzyć koks spieczony, o dobrych właściwościach mechanicznych.

1. Jak usuwa się amoniak z gazu:

- synteza do siarczanu amonu: absorpcja amoniaku w wodnym roztworze H2SO4

- rozkład amoniaku z użyciem katalizatora Ni do N2 i H2

- spalanie amoniaku w temp. ok. 1000*C

1. Jak usuwa się benzol z gazu syntezowego:

Absorpcja w oleju płuczkowym lub solarowym.

1. Zastosowanie węgli aktywnych:

adsorpcja zanieczyszczeń z wody i powietrza, oczyszczanie ścieków, rozdział mieszanin gazowych, magazynowanie gazów, katalizatory i nośniki katalizatorów, kondensatory elektrochemiczne.

1. Co to jest mezofaza i jakie warunki:

Jest to ciekłokrystaliczna faza pośrednia powstała w płynnym środowisku reakcji podczas ogzrewania WWA w temp. 400-500*C. aby mogła powstać mezofaza to paki muszą zawierać dużą ilość molekuł mezogennych (płaskie molekuły WWA).

1. Co to jest grafen i jak sie otrzymuje:

Grafen - płaska struktura złożona z atomów węgla połączonych w sześciokąty (przypomina plaster miodu). Jest to nanomateriał węglowy.

Grafen otrzymuje się poprzez: eksfoliację (fiz.-mech. Lub chem.), osadzanie z fazy gazowej, rozszczepianie nanorurek, redukcja cukrów

Chemiczna metoda wytwarzania grafenu: utlenianie grafitu, eksfoliacja tlenku grafitu do tlenku grafenu (ultradźwiękami, szybkie ogzrewanie), redukcja tlenku grafenu do grafenu (redukcja termiczna i hydrotermalna), sonikacja w wodzie.

1. Z jakich surowców otrzymujemy węgle aktywne:

surowce to substancje naturalne lub syntetyczne o budowie polimerycznej lub makromolekularnej które podczas obróbki termicznej tworzą stałą pozostałość, np. drewno, węgiel brunatny i kamienny, torf, łupiny orzechów kokosowych, koks naftowy lub pakowy.

1. Opisz proces wytwarzania elektrod węglowych i grafitowych:

na początku miesza się ze sobą wypełniacze i lepiszcza, które tworzą razem masę zieloną. Tą masę poddaje się formowaniu i tworzy się wyrób zielony. Po wypaleniu powstaje elektroda wypalona do której dodaje się syciwo i nasyca aż do otrzymania elektrod nasyconych. Te elektrody poddaje się wypalaniu i grafityzacji aż do utworzenia elektrod grafitowych.

1. opisz budowę nanorurek węglowych. Jakimi metodami je otrzymać:

warstwy grafenowe zorientowane równolegle do głównej osi włókna, zwinięte w idealne walce (jedno-, dwu-, wielościenne).

Metody otrzymywania: wyładowania łukowe między elektrodami węglowymi, odparowanie laserowe grafitu w obecności katalizatora, chemiczne katalityczne osadzanie z fazy gazowej (synteza katalizatora, redukcja katalizatora, osadzanie nanorurek, oczyszczanie i funkcjonalizacja).

1. co to są materiały węglowe grafityzujące:

zdolne do przemiany w grafit w wyniku obróbki termicznej w temperaturze do 3000*C pod ciśnieniem atmosferycznym lub obniżonym.