五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】科普一下煤变油 -- 橡树村

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家园 问得比较根本

不知道怎么回答了。

煤不是把植物中的纤维素给碳化了么?高温高压把碳水化合物给脱水,变成了以碳为主的混合物。那么,长链的碳复合物,如何能够分裂为短链的碳水化合物呢?

煤的分子结构,虽然千奇百怪,但基本上是长链的,带环的,很大很大的分子。这个没问题吧?

大分子其实是不稳定的,在一定温度条件下,分子就会断裂,形成小分子。怎么分裂呢?大分子不老实么,所有的原子都动呀动的,温度越高动得越厉害,跑得远了,回不来了,原子之间的化学键就会断裂了,就成了小分子了。

断裂以后形成的不是碳水化合物。碳水化合物是糖,元素是碳氢氧,煤这么东西,主要是碳,氢还有一些,氧就很少了。而且碳水化合物到了这个温度,自己也是不稳定的,也要分解成更小的分子。

这么说能明白么?

最纯的碳,应该是石墨了。但是石墨非常稳定,炼钢的坩埚通常都是石墨做的。没听说过石墨可以裂变为短链的煤油。

最纯的碳是钻石。呵呵。不过石墨也不错。石墨稳定呀,但是这个东西不经烧,给点温度,给点氧,你试试?很快就成了二氧化碳了。钻石也一样,不信拿着放大镜把太阳光的焦点对着钻石,不一会就灰飞烟灭了。到时候别找我赔钱!

没有氧的情况下,石墨的结构也会断裂,不过需要的温度就非常高了。而且断裂以后形成的是不定形碳。石墨纯么,基本上只有碳,要形成油,至少还需要氢是不是?

不知道油里面有氢?油叫碳氢化合物,是有氢的。

但是氧很少。实际上也就植物油动物油里面有一些氧,石油是基本上没有氧的。至于石墨加氢能不能形成油?说起来还是可以的,比如用铁催化剂,目前比较可信的原理,就是碳和铁首先形成了碳化铁,然后碳化铁上面的碳加氢,然后聚合,就形成油了。不过这个已经不是断裂了,需要石墨完全拆散成为单个的碳原子,然后再搭积木一样拼起来。

这么说能明白么?

煤炭也分为好多种,从最最原始状态的泥炭,到我们日常用的煤,到炼钢用的焦炭。燃烧值逐步上升。焦炭内部的碳水化合物的含量就比煤和泥碳的含量要少得多。如果石墨没法用来裂变成短链的碳水化合物,焦炭是不是也不太行?

焦炭内部没有碳水化合物。说了,碳水化合物需要有碳氢氧,焦炭里面基本上是碳了,连氢都很少了,氧就更少更少了,所以焦炭里面没有碳水化合物。

煤里面也没有碳水化合物。你也说了,碳水化合物脱水以后才是煤呢,碳水化合物,脱了水,不就只剩下碳了么。碳水化合物就没有了。真的没有了。

泥炭里面呢?泥炭虽然地质时间短,但是碳水化合物也基本上没有了。

不过是焦炭可以液化的。直接液化可能很难,焦炭里面已经没有多少还能够使用的分子骨架了,加了氢也行不成油所需要的分子。间接液化是可以的,道理和石墨是一样的。不过这太浪费了,焦炭还是炼钢去吧。

依次推断下去,是不是泥炭比煤要好?

你说的有道理,作煤炭液化,的确是煤炭越差越好。

煤炭越差,越年轻,煤里面所含的碳比例就低,这个是不好的一面,但是煤里面所含有的氢就多,这就是优点了。

煤炭液化说的最简单了,就是固体的煤加氢得到液体的油。煤炭年轻,那么煤里面本来的氢越多,那么过程所需要的氢就越少,这样消耗就少么。

当然了,理论上是一回事,实际上又是另一回事。煤炭品质差,又出来很多其他问题,技术上的啦,成本上的啦。应用的时候顾虑很多。所以呢,目前煤炭直接液化,一般使用褐煤或者低品质的烟煤。煤炭间接液化,可以使用无烟煤,烟煤。褐煤也是可以的,但是目前相关技术还不成熟。

泥炭好像杂质太多,目前处理还非常不合算,也许以后等好煤挖光了,大家也会琢磨琢磨这个。主要是成本问题。技术问题都是可以解决的。

那么,直接用干燥的麦秸或者木屑来生产油呢?

至于麦秸木屑,这里面是真的有碳水化合物的!可以液化吗?太对了,当然可以!这叫生物质液化!生物能源,可再生能源,虽然成本高了点,但是这可是发展方向呀!您眼光很不错。

除了液化,这些东西还可以把里面的纤维素发酵,得到乙醇啦,丁醇啦之类的燃料。这个就直接叫生物能源了。

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