Công nghệ chuyển hóa than - Phần 2: Nguồn gốc quá trình hình thành than

Phần 2 Nguồn gốc quá trình hình thành than Giảng viên : Văn Đình Sơn Thọ Phone : 097.360.4372 thovds-petrochem@mail.hut.edu.vn Địa chỉ load bài giảng : https://sites.google.com/site/vandinhsontho  Trong thiên nhiên than nằm thành từng vỉa giữa các lớp khoáng thạch  Do sự vận động của tần địa chất  Vùi lấp  Sự hoạt động của vi khuẩn + nhiệt độ và áp suất cao đã biến đổi sâu sắc xác thực vật thành than.  Than có nguồn gốc thực vật Trong các thực vật có các chất sau  Cellulose : 50-70%  Lignin : 18-26%  Lipit : 0,7 – 3,3%  Albumin : 0,6 – 2,3%  Tro : 0,4 –1,2% Cellulose O OH H CH2OH H OHH OH H O H OHH OH CH2OH H O CH2OH H OHH OH H O OH H H OHH OH CH2OH H O * H O O H N - Là thành phần hoá học quan trọng của thực vật. - Bền hoá học - Không bền sinh hoá, dễ dàng bị phân huỷ thành gluco ( C6H12O6) và tiếp tục bị vi khuẩn phân huỷ thành CO2, H2O , CH4 và các axit hữu cơ Lignin - Là thành phần quan trọng của thực vật - Chiếm tỷ lệ tương đối lớn. - Lignin là hợp chất cao phân tử có vòng thơm. Có chứa nhóm hydroxyl, metoxin hợp chất mạch thẳng. - Không bền dưới tác dụng sinh hóa Lipit : Chất béo, Sáp, Nhựa Chất béo : - Là hỗn hợp của este của glyxerin và axit béo cao phân tử. - Bị phân huỷ dưới tác dụng của kiềm, axit tạo thành glyxerin và axit tự do. CH2 - O - CO - R1 CH2 - O - CO - R2 CH2 - O - CO - R3 Sáp : - Hỗn hợp este của axit béo và rượu đơn chức. - Bền trong điều kiện không có không khí. - Trong điều kiện có không khí bị phân huỷ ở 375oC tạo CO2 và H2O. Nhựa - Este của rượu và axit thơm - Bền với điều kiện sinh hoá. Albumin (protein)  Albumin có cấu trúc phức tạp ( là phân tử lớn và gồm nhiều mắt xích kết hợp lại với nhau )  Trong điều kiện có không khí bị phân huỷ thành H2O, CO2, NH3.  Trong điều kiện không có không khí bị phân huỷ thành axit amin và axit amin tiếp tục bị biến đổi tiếp. R COOH NH2 n Tro ????? Quá trình biến đổi hoá học khi tạo than  Quá trình tạo than là quá trình phức tạp và có nhiều nhân tố ảnh hưởng Nguồn gốc thực vật nhiệt độ, áp suất, pH Vi sinh vật Điều kiện địa chất  Quá trình tạo than là qúa trình biến đổi xác thực vật thành những chất mới có hàm lượng cacbon cao hơn và có cấu trúc phức tạp hơn. Quá trình tạo than  Xác thực vật  than bùn  than nâu  than đá  than antraxit  Thành phần C, H, O qua các giai đoạn biến hoá khác nhau C17H24O10 Xác thực vật C16H18O5 Than bùn C16H14O4 Than nâu C15H4O Than đá C14H4 Antraxit CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH TẠO THAN Chia làm 2 giai đoạn chính - Quá trình humin hoá - Quá trình than hoá Quá trình humin hoá  Quá trình biến đổi xác thực vật trong lúc đầu thiếu và sau đó hoàn toàn không có không khí (trong trường hợp độ ẩm cao và có sự hoạt động của vi khuẩn - thời kỳ sinh hoá).  Bản chất của quá trình này là quá trình phân huỷ các chất có trong thực vật và tạo hành các chất mới như axit humin và bitum (là cơ sở cho phần hữu cơ của than sau này).  Sản phẩm rắn trước tiên được hình thành là than bùn (W = 80-90%, mầu đen nâu, axit humic 60%) và sau đó đến than nâu ( W = 20- 50%).  Giai đoạn đầu của quá trình tạo than là giai đoạn tạo nên axit humic và nhân tố quan trọng nhất đó là sự hoạt động của vi sinh vật.  Hoạt động của vi sinh vật kết thúc khi hàm lượng axit tăng lên. Quá trình than hoá :  Giai đoạn này là quá trình tiếp tục biến đổi than nâu thành than đá trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.  Giai đoạn này các phản ứng trùng hợp và ngưng tụ axit humic thành humin có phân tử lượng lớn và có cấu trúc phức tạp hơn. (thời gian không đóng vai trò quan trọng cho quá trình này).  Than đá (W = 3 – 10%), có mầu đen ánh, axit humic xấp xỉ không, it bitum và giàu humin Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tạo than Giai đoạn quan trọng của quá trình tạo than đó là humin hoá dưới tác động của vsv Các điều kiện ảnh hưởng là :  Trong điều kiện đầy đủ không khí, : Thành phần của thực vật sẽ bị phân huỷ thành CO2, H2O, H2S, CH4.và các sản phẩm rắn còn lại rất ít bao gồm sáp và nhựa. Than được tạo thành trong điều kiện như vậy gọi là liptobiolit.  Trong điều kiện thiếu không khí và độ ẩm không cao, thành phần thực vật bị phân huỷ từ từ. Quá trình này goi là quá trình mùn hoá. Sản phẩm của quá trình này là CO2, H2O và sản phẩm rắn là đất mùn (than bùn rừng – Rừng Uminh – Nam Trung Bộ)  Trong điều kiện W cao và thiếu không khí, về sau hoàn toàn không có không khí . Thành phần thực vật ban đầu sẽ bị phân huỷ thành CO2, H2O. Sau đó trong điều kiện không có không khí sẽ tạo thành các sản phẩm giàu cacbon hơn (than humus)  Trong điều kiện hoàn toàn không có không khí ngay từ ban đầu. Quá trình khử sẽ xảy ra bởi các vi sinh vật tạo ra nhiều sản phẩm rắn nhất có ham flượng C và H cao ( quá trình lên men thối – muối dưa – Sapropetit)  Áp suất và nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình than hoá  Địa tầng Địa tầng bên trên lớp than khác nhau sẽ quyết định tính chất than khác nhau. - Địa tầng là caolanh, do tính chất kết dính tốt do đó sẽ hạn chế khả năng xâm nhập của oxy không khí, quá trình biến đổi hoàn toàn yếm khí do đó than nhiều chất bốc - với trường hợp vỉa đất là cát thì ngược lại, than sẽ ít chất bốc).