Жидкий уголь: применение и свойства¶

Жидкий уголь — собирательное название нескольких продуктов, получаемых из угля или углеродсодержащего сырья и находящихся в жидком либо текучем состоянии. В обиходе и технической литературе термин применяют к трём разным группам веществ: водно-угольному топливу (углеводородной суспензии), продуктам ожижения угля (синтетическому жидкому топливу) и жидким углеродным препаратам медицинского и сорбционного назначения. Именно последнее значение чаще всего подразумевается в бытовом контексте, тогда как в промышленности и энергетике речь идёт о топливных суспензиях и синтетических моторных топливах.

¶Водно-угольное топливо

Водно-угольное топливо (ВУТ) представляет собой суспензию, состоящую из мелкоизмельчённого угля (обычно 60–70 % по массе), воды и небольшой доли пластифицирующих добавок-стабилизаторов. Такое топливо остаётся текучим и перекачивается насосами, что позволяет обращаться с ним как с мазутом.

Применение ВУТ:

• сжигание в котельных и на тепловых электростанциях вместо мазута или каменного угля;
• использование в качестве топлива для крупных судовых и стационарных энергоустановок;
• замещение природного газа и мазута в цементной и металлургической промышленности;
• транспортировка угля по трубопроводам на большие расстояния в виде суспензии.

Преимущества ВУТ — возможность использования дешёвых угольных шламов и отходов обогащения, снижение выбросов серы и твёрдых частиц по сравнению с прямым сжиганием угля, а также пожаробезопасность при хранении. Основные недостатки — абразивный износ оборудования, склонность к расслоению и необходимость подогрева при низких температурах.

¶Продукты ожижения угля

Ожижение угля (гидрогенизация, процесс Фишера — Тропша и его модификации) — технология переработки твёрдого угля в синтетические жидкие углеводороды: бензин, дизельное топливо, керосин, смазочные масла, парафины.

Такое «жидкое топливо из угля» применяется:

• как моторное топливо в двигателях внутреннего сгорания и авиации;
• как сырьё для нефтехимии при отсутствии доступа к природной нефти;
• в странах с крупными запасами угля и ограниченными запасами нефти (ЮАР, Китай, Германия в годы Второй мировой войны).

Промышленное значение метод приобрёл в ЮАР, где компания Sasol с 1950-х годов производит из угля значительную часть национального моторного топлива. Технология энергозатратна и требует больших объёмов водорода, поэтому её рентабельность зависит от соотношения цен на нефть и уголь.

¶Жидкий уголь в медицине и быту

В медицинской и бытовой практике «жидким углём» называют препараты на основе активированного угля — водные суспензии, пасты или растворы с добавлением вспомогательных компонентов. Действующее вещество — активированный уголь, обладающий высокой адсорбционной способностью.

Применение:

• как энтеросорбент при отравлениях, интоксикациях, пищевых инфекциях;
• для связывания токсинов, газов и некоторых лекарственных веществ в желудочно-кишечном тракте;
• в составе косметических масок и средств для очищения кожи;
• как фильтрующий материал в системах водоподготовки и очистки воздуха.

Жидкая форма удобнее таблетированной для детей и лежачих больных, однако уступает порошку по сорбционной ёмкости на единицу массы. Препарат не всасывается в кровь и выводится через кишечник.

¶Другие значения

Термин иногда применяют к:

• углеродным пастам и смазкам, содержащим графит или углеродные наночастицы;
• электропроводящим суспензиям для нанесения покрытий;
• продуктам пиролиза угля — смолам и жидким фракциям, используемым в химической промышленности.

¶Ограничения и критика

Водно-угольное топливо не является полноценной заменой нефтепродуктов: его теплотворная способность ниже, а эксплуатационные расходы выше. Ожижение угля сопровождается значительными выбросами CO₂ на всех стадиях, что ограничивает его применение в рамках климатической политики. Медицинские препараты на основе угля не заменяют специфической терапии при отравлениях и требуют консультации врача. Кроме того, активированный уголь адсорбирует и полезные вещества, включая витамины и лекарства, принятые одновременно с ним.

¶Перспективы

Интерес к жидким угольным продуктам сохраняется в регионах с дешёвым углём и дорогим газом. Развиваются технологии получения углеродных суспензий с улучшенными реологическими свойствами, а также комбинированные схемы «уголь — биомасса». В медицине продолжаются исследования модифицированных углеродных сорбентов с избирательным действием.