Scharakteryzuj: węgiel kamienny, ropę naftową i gaz ziemny.

Węgiel kamienny
Węgiel kamienny - to skała osadowa pochodzenia roślinnego zawierająca 75-97% pierwiastka węgla powstała w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy zwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, żółto-brunatną rysę. Węgiel kamienny stosowany jest powszechnie jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 16,7 do 29,3 MJ/kg. Według Polskiej Normy węgiel kamienny został podzielony na typy zgodnie z naturalnymi cechami, charakteryzującymi jego przydatność technologiczną, określoną następującymi wskaźnikami:
- zawartość części lotnych w węglu (V) w przeliczeniu na substancję bezpopiołową i suchą,
- zdolność spiekania,
- dylatacja,
- ciepło spalania węgla w przeliczeniu na substancję bezpopiołową i suchą
Typ węgla Wyróżnik Zawartość części lotnych V % Charakterystyka Główne zastosowanie
węgiel płomienny 31 powyżej 28 duża zawartość części lotnych, brak lub słaba zdolność spiekania, długi, silnie świecący płomień piece przemysłowe i domowe, generatory
węgiel gazowo-płomienny 32 powyżej 28 duża zawartość części lotnych, średnia zdolność spiekania piece przemysłowe i domowe, wytlewanie, uwodornianie
węgiel gazowy 33 powyżej 28 duża wydajność gazu i smoły, znaczna spiekalność gazownictwo, koksownictwo, wytlewanie
Węgiel gazowo-koksowy 34 powyżej 28 duża wydajność gazu i smoły, dobra spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania gazownictwo, koksownictwo
węgiel orto-koksowy 35 od 20 do 31 typowy węgiel koksowy, średnia zawartość części lotnych, dobra spiekalność, wysokie ciśnienie rozprężania produkcja koksu metalurgicznego
węgiel meta - koksowy 36 od 14 do 28 dobra spiekalność, duże ciśnienie rozprężania produkcja koksu odlewniczego
węgiel semi - koksowy 37 od 14 do 28 mała zawartość części lotnych, słaba spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania w koksownictwie jako dodatek schudzający wsad węglowy
węgiel chudy 38 od 14 do 28 mała zawartość części lotnych, brak lub słaba spiekalność, krótki płomień piece przemysłowe i domowe, generatory
węgiel antracytowy 41 od 10 do 14 mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania paliwo specjalne
antracyt 42 od 3 do 10 bardzo mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania paliwo specjalne

Węgiel poddaje się przeróbce przemysłowej w zakładach koksowniczych. Przeprowadzany tam proces suchej destylacji polega na ogrzewaniu węgla bez dostępu powietrza, w wyniku czego powstają trzy rodzaje produktów:
-produkty gazowe: gaz koksowniczy (świetlny) składający się głównie z wodoru, tlenku węgla(II), azotu i węglowodorów,
-produkty ciekłe: woda pogazowa zawierająca amoniak, sole amonowe i substancje smołowe,
-produkty stałe: koks, porowate, spieczone bryłki węgla zanieczyszczonego siarką i substancjami mineralnymi,
-produkty suchej destylacji węgla są cennymi surowcami dla wielu gałęzi przemysłu.

Ropa naftowa
Ropa naftowa jest oleistą, brunatną lub ciemnożółtą cieczą o charakterystycznym zapachu. Nie miesza się z wodą. Jest palna. Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów, wśród których alkany stanowią do 80%. Oprócz alkanów w ropie naftowej występują zmienne ilości cykloalkanów i węglowodorów aromatycznych oraz związki zawierające siarkę, tlen i azot. Ropa naftowa (olej skalny) to ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych. Jest podstawowym surowcem przemysłu petrochemicznego stosowanym do otrzymywania m.in. benzyny, nafty, olejów, parafiny, smarów, asfaltów, wazelin. Ropę naftową przerabia się w rafineriach. Aby wyodrębnić z ropy jej poszczególne składniki (np. benzynę) stosuje się destylację frakcyjną. Ropę rozdziela się na frakcje dzięki różnicy w temperaturach wrzenia poszczególnych jej składników. W starożytności używano jej jako maści na choroby skórne i reumatyzm. Służyła także do balsamowania zwłok. Niejednokrotnie używano ropy do celów wojennych. Oblężeni wylewali z murów twierdzy palącą się ropę lub smołę wprost na głowy nacierających. Produkty przerobu ropy naftowej znalazły zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu. Szczególne znaczenie ma benzyna, na którą zapotrzebowanie ciągle wzrasta. Jest ona nie tylko paliwem napędzającym silniki samochodów, ale także doskonałym rozpuszczalnikiem tłuszczu, kauczuków i innych substancji wykorzystywanych w przemyśle. Nafta, początkowo używana głównie do celów oświetleniowych znalazła zastosowanie jako paliwo do silników samolotowych. Oleje napędowe są wykorzystywane w silnikach dieslowskich. Niektóre frakcje olejowe stosuje się jako oleje opałowe. Mniej lotne produkty przerobu ropy naftowej są wykorzystywane jako smary w różnego rodzaju maszynach i urządzeniach, natomiast pozostały po procesie destylacji asfalt służy do wykonywania nawierzchni dróg i produkcji papy dachowej. Niektóre produkty destylacji ropy naftowej poddaje się procesom krakingu w wyniku czego powstają łatwo lotne ciecze i gazy - surowce do produkcji benzyny, kauczuku syntetycznego, leków, włókien syntetycznych i wielu innych niezbędnych człowiekowi produktów. Przeróbkę ropy naftowej rozpoczyna się od destylacji, w której wyniku otrzymuje się kilka frakcji o różnych zakresach temperatur wrzenia. Frakcjami tymi są:
I - benzyna (o temperaturze wrzenia 50-150C),
II - nafta (o temperaturze wrzenia 150-280C),
III - oleje napędowe do silników wysokoprężnych (o tem. wrzenia 280-350C).

Gaz ziemny

Gaz ziemny w stanie naturalnym jest bezbarwny, bezwonny, palny (w powietrzu spala się on jasnoniebieskim płomieniem, przy czym wydzielają się duże ilości ciepła), lżejszy od powietrza. Aby mógł być wyczuwalny przez człowieka jest poddawany procesowi nawaniania, który nadaje mu poprzez zastosowanie odpowiedniego nawanniacza specyficzną woń. Ropie naftowej zwykle towarzyszy bezbarwny, palny gaz nazywany gazem ziemnym. W powietrzu spala się on jasnoniebieskim płomieniem, przy czym wydzielają się duże ilości ciepła. W skład gazu ziemnego wchodzą gazowe węglowodory. Najważniejszym składnikiem gazu ziemnego jest metan, którego zawartość wynosi nawet do 90%. Resztę stanowi azot, dwutlenek węgla, etan i inne gazy.
Gaz ziemny zaczęto używać znacznie później niż ropę naftową. Obecnie do celów opałowych i procesów chemicznych zużytkowuje się prawie wszystkie dostępne ilości gazu ziemnego, dlatego też ciągle prowadzone są poszukiwania jego źródeł. Znane są złoża, w których gaz występuje samodzielnie, jednak najczęściej jest on wydobywany razem z ropą naftową, której pokładom towarzyszy. Ponieważ gaz w złożu znajduje się pod ciśnieniem sam wypływa z wywierconego otworu wiertniczego. Po oczyszczeniu z niepożądanych składników (głównie związków siarki) gaz przesyła się do odbiorców. Gaz ziemny to nośnik energetyczny, którego rola w gospodarce światowej stale wzrasta. Powodem jest nie tylko jego dostępność, ale przede wszystkim cenne właściwości dla ochrony środowiska. Polegają one na zmniejszeniu lub nawet likwidacji emisji szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery. Gaz ziemny ma doskonałe właściwości palne. Spala się pobierając tlen z atmosfery, wytwarzające się spaliny nie zawierają popiołów, a powstały w wyniku spalania dwutlenek węgla i para wodna nie są szkodliwe dla ludzi i środowiska. Azot zawarty w powietrzu w wysokiej temperaturze płomienia utlenia się powodując emisję tlenków azotu. Przy spalaniu gazu emisja tlenków azotu jest mniejsza niż przy spalaniu węgla, a dalszemu ograniczeniu emisji NO sprzyjają nowe rozwiązania konstrukcyjne palników gazowych, w których obniżona jest temperatura płomienia. Walory gazu to łatwość i wygoda transportu (rurociągami), łatwość sterowania i automatyzacji procesu spalania oraz, co chyba najważniejsze, możliwość osiągnięcia wyższych wskaźników sprawności energetycznej w porównaniu z urządzeniami zasilanymi innymi paliwami.