Сторінка
1
Коксуванням називають метод термічної переробки переважно кам'яного вугілля, що полягає в їх нагріванні без доступу повітря до 1000-1100 0С і витримані, при цій температурі, внаслідок чого паливо розкладається з утворенням летючих продуктів і твердого залишку коксу. Основним цільовим продуктом цього процесу є кокс, що використовується головним чином як відновник і паливо в металургійній промисловості.
Кокс характеризується наступними основними показниками:
істинна щільність - 1800-1950 кг/м3;
насипна щільність - 400-500 кг/м3;
пористість - 49-53 %;
вихід летючих речовин - 0,7-1,2 %;
зміст вуглецю - >96,5 %;
вогкість - <5 %;
зольність - 10-11 %;
вміст сірки - 1-2 %;
теплота згоряння - 32 МДж/кг.
Нарівні з коксом, вихід якого становить 70-80 %, утворюються летючі продукти. При їх розділенні отримують сирий бензол, надсмольну воду, смолу і висококалорійний коксовий газ. Великі масштаби вироблення коксу обумовлюють отримання значних кількостей рідких і газоподібних продуктів коксування, що обчислюються мільйонами тонн в рік. До середини XX віку коксохімія була основним постачальником сировини для крупнотонажного виробництва і тонкого органічного синтезу. У цей час коксохімія помітно поступається в цьому відношенні нафтохімічній промисловості, але проте внесок коксохімічних продуктів в сировинну базу хімії досить великий.
Коксування звичайно здійснюють із зовнішнім підведенням тепла і всі процеси починаються у стінок камери коксування і поступово переміщаються до її центра. Внаслідок невеликої теплопровідності вугільної шихти "2Ч10-4 Вт/м(К) температура в центрі камери нижче, ніж у стінок, і вирівнюється лише через 13-14 годин. До кінця коксування обидва пластичних шара, переміщаючись від стінок сполучаються в центрі камери, утворюючи шов по якому "коксовий пиріг" при вивантаженні з печі розпадається на дві приблизно рівні частини.
Більшість реакцій повторного перетворення пар і газів відбувається в підсклепінному просторі, над поверхнею розжареного коксу. Оптимальні умови утворення цінних побічних продуктів: температура 700-720 0С, час перебування пар в підсклепінному просторі біля 40 с.
Основним чинником, що впливає на вихід продуктів коксування, є склад вугілля, що переробляється. При переході від газового вугілля до ПС (тобто по мірі зниження виходу летючих речовин) наростає вихід коксу при відповідному зниженні кількості смоли, бензолу, газу і пірогенетичної води. Збільшення кількості летючих у вугіллі приводить до зростання в газі концентрацій метану, оксиду вуглеводу і олефінів, тоді як вміст водню і азоту знижується.
Шихта, що піддається коксуванню, як правило, складається з суміші вугілля різних марок в різних співвідношеннях причому враховуються наступні властивості вугілля окремих технологічних марок. Газове вугілля характеризується порівняно невеликою товщиною пластичного шара, високим виходом летючих речовин і підвищеною усадкою. Кокс з газового вугілля характеризується високою реакційною здатністю, присутність в шихті такого вугілля посилює усадку "коксового пирога" і полегшує видачу його з печі, а також збільшує вихід газу і хімічних продуктів коксування. При підвищеному змісті газового вугілля вихід коксу меншає.
Жирне вугілля є головним компонентом шихти, оскільки забезпечує хорошу спікливість і додає коксу міцність. Однак при їх підвищеному вмісті кокс виходить тріщинуватий і мілкокусковий. Це вугілля обумовлює підвищений вихід смоли, бензолу і газу.
Коксове вугілля додає коксу необхідної механічнюї міцності і забеспечує однорідну кусковатість. Вугілля марки ПС знижує усадку, внаслідок чого меншає тріщинуватість коксу, а крупність його підвищується, зростає обираність коксу, меншає вихід газу і хімічних продуктів.
Перед підготовкою шихти для коксування вугілля збагачують для зниження його зольності до 5-7 %, потім дроблять і розсіюють для отримання однорідної суміші, що складається на 80-90 % з частинок розміром менше 3 мм.
По мірі збільшення кінцевої температури коксування зростає об'єм прямого газу а його густина і теплота згоряння меншають, що пояснюється збагаченням газу воднем за рахунок зменшення вмісту метану і його гомологів. Однак теплота згоряння коксового газу велика (21-23 МДж/м3) і він може бути використаний як ефективне газоподібне паливо.
При підвищенні кінцевої температури коксування від 1000 до 11500С кількість смоли росте з максимумом при 1080 0С, а потім знижується за рахунок повторних процесів її розкладання. Змінюється її фракційний склад, безперервно зростає густина смоли. У смолі знижується кількість легких фракцій (за винятком ароматизованої фракції 230-270 0С і підвищується частка пеку, збільшується вміст нафталіну при деякому скороченні виходу його гомологів і фенолів.)
Вихід сирого бензолу, що вилучається з коксового газу, досягає максимуму при температурі 1130 0С, а вміст в газі сирого нафталіну безперервно зростає. Газоподібні і рідкі продукти і отримують при коксуванні, містять велику кількість цінних компонентів, які можуть бути використані при синтезі полімерних сполук, виготовленні лакофарбних матеріалів, хімічних засобів захисту рослин, лікарських препаратів та інше.
Сьогодні існує декілька різновидів горизонтальних камерних печейдля коксування, що розрізнюються системами обігріву. У печах будь-яких конструкцій коксування вугільної шихти ведуть у вузькій камері з вогнетривкої цегли. Підведення тепла здійснюється через бічні стінки за рахунок спалення газу. У зв'язку з низькою теплопровідністю вогнетривких матеріалів і самої шихти процес коксування протікає протягом 14-20 годин. Камера коксової печі має висоту 5-8 м, довжину 15-16 м, ширину 420-520 мм з коксової сторони і 450-500 мм з машинної, тобто камера виконується такою що розширяється від машинної сторони до коксової для полегшення видачі "коксового пирога". Коксовою називають ту сторону печі, куди виводять кокс, а машинною - протилежну сторону, на якій знаходиться коксовиштовхувач, за допомогою штанги виштовхуючий кокс з камери.
Сучасні коксові печі об'єднують в батареї по 50-70 камер; дві-три батареї утворюють блок коксових печей, що обслуговується одним комплектом машин і механізмів, які переміщаються вздовж батареї і можуть обслуговувати кожну коксову камеру.
У склепінні кожної печі є отвори для завантаження шихти і виведення летких продуктів коксування. Прямий коксовий газ, що виводиться з коксових печей містить велику кількість цінних продуктів, що підлягають видаленню і переробці.
Крім вказаних сполук в газі міститься невелика кількість сірковуглецю, органічних сполук сірки, фенолів та інших речовин.
Хоч вміст вказаних продуктів порівняльно невеликий, однак при великих масштабах коксохімічних виробництв в нашій країні на основі сполук, що вилучаються з коксового газу виробляється понад 100 видів промислової продукції.
Завантажити реферат