煤自古以來就是重要的燃料,我國是世界上用煤最早的國家。考古發(fā)掘和文獻記載資料表明,我們的祖先在漢代就用煤了。千百年來,煤煉成焦炭可用來煉鐵,產(chǎn)生的煤氣是很好的燃料,副產(chǎn)品煤焦油更是有機化學工業(yè)的重要原料。馬克思說:“把以前幾乎毫無用處的煤焦油,變成苯胺染料、茜紅染料(茜素),近來甚至把它變成藥品。”
19世紀初期,人們從煤焦油中分離出了苯、萘、二甲苯、甲苯等芳香族化合物,大大促進了有機合成工業(yè)的發(fā)展。
煤焦油變?nèi)玖?br>
苯和硝酸作用,得到了一種叫做硝基苯的化合物,它又可以還原成苯胺,苯胺的硫酸鹽經(jīng)過重鉻酸鉀處理,可得到一種紫色的堿性染料,叫做苯胺紫,適宜于染毛和絲。如果用四氯化碳處理粗制苯胺,又可得到一種叫做性品紅的紅色染料,它同苯胺紫一樣可以直接染毛和絲。
一百多年前,人工合成的天然染料——茜素,在市場上出現(xiàn)后,恩格斯說:“茜草的色素——茜素,我們已經(jīng)不再從田地里的茜草根中取得,而是用便宜得多、簡單得多的方法從煤焦油里提煉出來了。”
19世紀末期,德國化學家拜耳和霍依曼先研究出靛藍的合成方法,這個跨世紀的藍色染料,俗名陰丹士林,在20世紀初為世界人民所喜愛。
1916年7月10日,一艘德國潛水艇裝了100t染料和藥品,運到美國,受到美國人民的熱烈歡迎。當時美國的染料工業(yè)比較落后,士兵們穿的綠色咔嘰軍服經(jīng)不起日曬雨淋,不久就會變成灰色;星條旗上的星也會褪成腥紅一片;婦女們喜愛的黑色絲襪洗過兩次就會褪色,由此可見,德國潛水艇運來的靛藍染料,當然深受美國人民的歡迎。19世紀后半期,煤焦油有機合成工業(yè)有了進一步的發(fā)展,突出的表現(xiàn)是染料工業(yè)的發(fā)展,此外,藥品、香料、糖精和炸藥等方面也有很大發(fā)展。
煤在地下燃燒……
20世紀以來,科學家研究不必到地下采掘煤塊,而是把煤在地下煤層里直接氣化,生成一氧化碳氣體和氫氣,引送到地面,就是使用方便的煤氣。這種地下氣化的辦法,同到地下去挖煤比較起來,省力多了。只要在地面上安排好一定位置,向地下煤層打孔將地下煤層引燃,通過進氣孔向煤層鼓入空氣或氧氣,然后通過排氣孔把煤氣引到地面上來。就這樣一面鼓入空氣,一面排出煤氣,將地下煤礦變成了一個極大的“煤氣發(fā)生爐”。
煤變石油
地下氣化還有缺點,科學家們又想出新辦法,把煤加熱到450℃,同時加壓力到200個大氣壓,在催化劑作用下與氫氣反應,煤由固體變成了液體——人造石油,這就是所謂煤液化技術(shù)。可是,它同地下氣化一樣,實踐過程中出現(xiàn)不少毛病,如催化劑效率不高,反應條件苛刻,設備容易損壞等,難以投入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
近年來,科學家在催化劑研究上有了很大的突破,使得煤變汽油的可能性大大提高了;瘜W家利用超聲化學技術(shù),研制出一種非結(jié)晶狀鐵粉。這種鐵粉十分細小,小到不能用毫米來量,它的直徑是原子級的,只有幾個毫微米,也叫納米,人們稱它為“金屬氣體”。在煤液化實驗中,科學家發(fā)現(xiàn)利用“金屬氣體”——非晶鐵作為催化劑,在200℃時,一氧化碳和氫氣就可轉(zhuǎn)化為碳氫化合物,這樣比以前的反應溫度要降低許多,而且反應速度比使用多晶鐵粉要快10倍,其中奧妙顯然是“金屬氣體”——非晶鐵具有巨大的總表面積造成的。
21世紀,煤液化技術(shù)肯定會日臻完善,一種沒有硫化物污染的未來汽油,必然會受到歡迎,可以預計在不太遠的將來,用煤變的汽油作燃料的汽車,將會悠閑地奔馳在城鄉(xiāng)大道上
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