Химия и химические технологии

Ахметов А.Т., Байсаров Г.М., к.х.н. Халикова З.С., к.т.н Кочегина Е.В.

Карагандинский государственный университет имени Е. А. Букетова, Казахстан

Энтальпия образования органической массы углей

Энтальпия образования органической массы угля (ОМУ) является одной из важнейших термодинамических функций, используется для оценки его реакционной способности в технологических процессах и определяется разными способами.

Энтальпия образования ископаемых углей, являясь фундаментальной термодинамической характеристикой, взаимосвязана с такими основными характеристиками углей как выход летучих веществ, содержание углерода, толщина пластического слоя, содержание конденсированного углерода и др.

Определение энтальпии образования ОМУ является сложной задачей, т. к. для углей характерна неоднородность химического состава и структуры: ОМУ в целом состоит из набора соединений, которые различаются структурой и молекулярной массой и изменяются в ряду метаморфизма в широком диапазоне.

Целью данного исследования является вычисление энтальпии образования ОМУ ряда месторождений Республики Казахстан для дальнейшего улучшения состава целевого продукта.

В качестве объектов исследования использовались угли месторождений Мамыт (малосернистое) и Кушмурун (среднесернистое). Элементный состав для месторождения Мамыт, % daf: С-76,82; Н-5,82; О-15,13; N-1,6; S-0,1; для месторождения Кушмурун, % daf: С-70,7; Н-5,1; О-20,2; N-1,2; S-2,5.

Для вычисления энтальпии образования использовался метод, разработанный в ИГИ (А. М. Гюльмалиев), который предусматривает расчет энтальпии образования (ΔH) на основе данных элементного состава. Также этот метод позволяет рассчитать структурно-химические показатели, теплоты сгорания и определить направление рационального использования [1].

Экспериментальные (Q_idaf) и расчетные значения (Q_кор) теплоты сгорания представлены в таблице 1. Анализ полученных результатов показывают, что теплота сгорания ОМУ выше для малосернистых углей.

Для сравнения теплоты сгорания (Q_мв и Q_мн) были рассчитаны по известному уравнению Д. И. Менделеева.

Таблица 1 Теплоты сгорания ОМУ месторождений Мамыт и Кушмурун, определенные различными методами

Месторождения	Qidaf	Qкор	ΔQ= Qidaf-Qкор	Qмв	Qмн	ΔQ= Qidaf-Qмн
Мамыт	3057,88	3058,51	-0,63	3170,48	3043,57	14,31
Кушмурун	2973,70	2668,84	304,87	2843,66	2732,44	241,26

Из данных проведенных в таблице видно, что теплота сгорания, рассчитанная по уравнению Д. И. Менделеева (без учета азота) отличается от теплоты сгорания, рассчитанной по линейному уравнению А. М. Гюльмалиева (с учетом азота) незначительно.

Результаты вычисления показывают, что при расчете без учета степени ненасыщенности (δ) энтальпия образования ОМУ гораздо выше в тех случаях, когда уголь является среднесернистым, а при учете степени ненасыщенности, наоборот, энтальпия образования ОМУ ниже. Энтальпия образования ОМУ месторождений Мамыт и Кушмурун, рассчитанная по методу А. М. Гюльмалиева представлены в таблице 2.

Таблица 2 Энтальпия образования ОМУ

месторождений Мамыт и Кушмурун

Месторождения	δ	ΔHг	ΔHж	ΔHг (ч-з δ)	ΔHж (ч-з δ)
Мамыт	7,10	-154,39	-281,44	-165,95	-294,55
Кушмурун	6,60	17,75	-93,58	-194,30	-325,83

Таким образом, энтальпия образования и теплота сгорания являются фундаментальными термодинамическими параметрами, которые могут быть использованы для технологических расчетов, моделирования, структуры угля.

Список литературы:

1. А. М. Гюльмалиев, М. Я. Шпирт Энтальпия образования ОМУ // Химия твердого топлива. – 2008. - № 5. - С. 4-7.

2. С. Г. Гагарин, Т. Г. Гладун // Структурные параметры и свойства углей // Химия твердого топлива. 2003. - № 5. - С. 3-17.