ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы процесса из "Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа" При нагревании без доступа воздуха любые твердые топлива претерпевают примерно одни и те же изменения. Для молодых топлив с низкой степенью углефикации (торф, бурые угли) наибольшие превращения протекают при температурах ниже 550— 600 °С, поэтому они подвергаются только полукоксованию. Динамика происходящих при этом явлений рассмотрена выше (см. разд. 3.1.2). Каменный уголь направляют на высокотемпературную переработку — коксование. Из-за более низкого содержания кислорода в каменных углях количества продуктов, выделяющиеся из них на начальной стадии процесса, меньше, чем из торфа или бурого угля. Кроме того, отличительной особенностью многих каменных углей является переход их органической массы (ОМУ) в пластическое состояние при 350—450 °С. [c.80] Температурный диапазон 350—450 °С характеризуется изменением агрегатного состояния угля из сыпучего он переходит в пластическое (тестоподобное) за счет того, что начинается выделение смолы. В результате термической деструкции органической массы спекающихся углей вначале образуется жидкая пленка на поверхности угольных частичек, которые как бы оплавляются. Затем происходит размягчение зерен, появляется пластический слой, толщина которого определяется свойствами угля и равна 15—30 мм. Пластическая масса представляет собой сложную гетерогенную систему, состоящую из газообразной, жидкой и твердой фаз. Вначале оиа имеет высокую вязкость и достаточно хорошую газопроницаемость. По мере повышения температуры возрастает количество жидкой фазы, уменьшается вязкость пластической массы, а свободные промежутки между твердыми частицами сокращаются, в результате чего увеличивается сопротивление эвакуации газообразных продуктов. Вследствие этого возникает внутреннее давление, приводящее к вспучиванию среды. [c.81] При последующем увеличении температуры до 900—1000 °С протекают термохимические превращения в твердой фазе, соответствующие переходу полукоксовой структуры в коксовую. Твердый остаток уплотняется, увеличивается его прочность и уменьшается объем — происходит усадка. Благодаря этому коксовый пирог отделяется от стенок камеры, что облегчает его выгрузку. [c.82] На рис. 3.7 показан разрез коксовой камеры и даны кривые распределения температуры по ее ширине в различные периоды коксования. Вследствие небольшой теплопроводности угольной шихты [от 0,75 до 0,8 Дж/(м-ч-К) или 2-10 Вт/(м-К)] температура в центре камеры заметно ниже, чем у стенок. Она выравнивается лишь через 13—14 ч. В соответствии с динамикой прогрева шихты в ней протекают описанные выше процессы. К концу коксования оба пластических слоя, перемещающиеся от стенок, соединяются в центре камеры, образуя шов, по которому коксовый пирог при выгрузке из печи распадается на две примерно равные части. [c.82] К числу основных факторов, влияющих на выходы продуктов коксования, относятся свойства перерабатываемого угля. В качестве примера в табл. 3.12 приведены данные, полученные при коксовании донецких углей различных марок. [c.83] что при переходе от газового угля к отощенно-спекающемуся (т. е. но мере уменьшения выхода летучих) нарастает выход кокса при соответствующем снижении количеств смолы, бензола, газа и пирогенетической воды. [c.83] Более наглядно взаимосвязь между свойствами угля, характеризуемыми выходом летучих, количествами кокса, смолы и газа, а также его составом, показана на рис. 3.8 и 3.9, на которых приведены данные для углей Рурского бассейна (ФРГ). Как видно из сопоставления рис. 3.8 и табл.. 3.12, независимо от места добычи угля между содержанием в нем летучих и выходом продуктов коксован я прослеживаются практически одни и те же зависимости. Что касается состава получаемого газа, то, как показано на рис 3.9, увеличение количества летучих в угле приводит к нарастанию в газе концентраций метана, оксида углерода и олефинов, тогда как содержание вод. рода и азота снижается, а объемная доля диоксида углерода проходит через максимум, разный 2% (об.) ири выходе летучих из угля 28%. [c.83] Еще одним фактором, влияющим на выходы и состав продуктов коксования, является температура. В табл. 3.13 приведены соответствущие данные, полученные при коксовании рурского угля с выходом летучих 25%. Видно, что по мере увеличения конечной температуры коксования возрастает объем получаемого прямого газа, а его плотность и теплота сгорания уменьшаются. Это объясняется изменением состава газа, который обогащается водородом за счет уменьшения доли метана и более тяжелых углеводородов. Небольшое повышение концентрации оксида углерода недостаточно для компенсации уменьшения калорийности газа вследствие сокращения содержания метана и этилена. Тем не менее теплота сгорания коксового газа, полученного при любой из указанных температур, весьма велика, и он может быть использован как эффективное газообразное топливо. [c.86] Количество образующейся смолы при повышении конечной температуры кокса до 1085 °С достигает максимума (37,8 кг/т), а затем начинает уменьшаться за счет вторичных процессов разложения ее компонентов. Это отражается на плотности смолы, которая непрерывно возрастает, и фракционном составе. Последний характеризуется уменьшением количества легких фракций (за исключением ароматизированной фракции 230— 270 °С) и повышением доли пека. В смоле увеличивается содержанне нафталина при некотором сокращении количества его гомологов, а также фенолов. [c.86] Приведенные данные свидетельствуют о том, что газообразные и жидкие продукты, получаемые при коксовании, содержат большое число ценных компонентов, представляющих значительный интерес для осуществления на их основе многочисленных синтезов полимерных соединений, лакокрасочных материалов, химических средств защиты растений, лекарственных препаратов и т. д. [c.86] Вернуться к основной статье