ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полукоксование из "Практикум по общей химической технологии" Полукоксованием (низкотемпературным коксованием) называется процесс пиролиза твердого топлива без доступа воздуха при повышении температуры до 500—600° С. Полукоксование, как и все процессы пиролиза органической массы твердого топлива, представляет собой сложный гетерогенный высокотемпературный процесс, в котором сочетаются одновременно реакции разложения, в результате которых образуются менее сложные соединения, и реакции уплотнения — полимеризации и поликонденсации продуктов расщепления. [c.112] Полукоксованием получают искусственное топливо (жидкое, газообразное и твердое) из ископаемых углей, торфа и сланцев, т. е. из таких видов топлива, которые непригодны для коксования. Полукоксование применяется, главным образом, в странах, не обеспеченных нефтью. Но и в процессе коксования вначале топливо проходит стадию полукоксования, поэтому изучение процесса полукоксования необходимо для лучшего овладения технологией коксования. Из каменных углей для полукоксования применяют неспе-кающиеся угли с высоким выходом летучих веществ (длиннопламенные, некоторые газовые и др.). [c.112] Продукты полукоксования полукокс, смолу, газ и подсмольную воду принято называть первичными в отличие от продуктов коксования, образующихся в результате вторичных реакций, протекающих при более высоком термическом воздействии. Полукокс представляет собой хрупкий материал или неспекшийся порошок, отличающийся от кокса большим содержанием летучих веществ (до 10%) и повышенной реакционной способностью. По сравнению с исходным материалом полукокс содержит больше углерода и золы, но меньше кислорода и водорода. Значительная пористость полукокса обусловливает его низкую насыпную массу. [c.112] Первичный газ, имеющий объемный вес 1,0—1,2 кг м (на тонну перерабатываемого угля выход газа 60- 110 ж ), обладает высокой теплотворной способностью, которая колеблется от 25 100 до 36400 кдж/м из-за большого содержания метана и его гомологов. Такой газ можно передавать на дальние расстояния и использовать для коммунальных и промышленных целей, смешивая с газами, обладающими меньшей теплотворной способностью. Водород, метан и олефины могут быть использованы на химических производствах для синтеза аммиака, спиртов и других соединений. Из парогазовой смеси, получающейся при полукоксовании, охлаждением выделяют смолу и промывкой маслами — легкокипящие углеводороды, которые после отгонки и конденсации дают газовый бензин (50—80 г на 1 ж газа), сходный по своим свойствам с бензином, получаемым из нефти. Тазовый бензин представляет собой смесь жирных, ароматических и нафтенввых углеводородов и является хорошим моторным топливом и растворителем. [c.113] Первичная смола — один из наиболее ценных продуктов полукоксования. Это темно-бурая жидкость, содержащая, главным образом, соединения жирного (в том числе и олефины) и нафтенового рядов, высшие фенолы и др. Смолу перерабатывают для получения бензина, керосина, смазочных масел, парафина и других продуктов. Она разделяется перегонкой на несколько фракций, представляющих собой смесь различных углеводородов. Для увеличения выхода легких фракций оставшийся тяжелый остаток подвергают крекингу или гидрогенизации для получения искусственного жидкого топлива. Фенолы, содержащиеся в подсмольной воде, могут быть использованы для получения пластмасс. Большое влияние на состав и количество получаемых продуктов оказывают вторичные реакции разложения, протекающие по выходе газа из зоны собственно полукоксования. [c.113] Для полукоксования применяются печи с внутренним и внешним обогревохм. Существует много конструкций этих двух типов печей вертикальные и горизонтальные (шахтные и туннельные), вращающиеся и неподвижные и пр. Очень перспективно проведение полукоксования мелкозернистого топлива в кипящем (взвешенном) слое. [c.113] На режим полукоксования и выход продуктов влияют различные факторы температура, размер кусков топлива, давление, состав исходного сырья и т. п. [c.114] Процесс нагрева топлива можно вести медленно и быстро. При медленном нагреве продукты разложения удаляются из зоны процесса, не успевая подвергнуться вторичному разложению, что обеспечивает не только высокий выход жидких продуктов, но и улучшает их качество. При быстром нагреве продукты разложения не успевают уходить из зоны полукоксования и подвергаются частичному крекингу, в результате чего увеличивается выход газа за счет уменьшения выхода жидких продуктов при одновременном ухудшении их качества. [c.114] При давлении 50 атм и выше получается хорошо спекшийся полукокс более высокой прочности. В полукоксовых печах специальных систем для получения прочного полукокса искусственно создают давление внутри угольной засыпки. [c.115] Данные табл. 9 показывают значительные колебания выхода газа и его состава при полукоксовании в зависимости от исходного угля. [c.115] Как правило, чем больше в топливе кислорода, тем больше оно дает первичной смолы. Гумусовые угли дают смолы с высоким содержанием фенолов (25—50%). Сапропелитовые угли дают смолы (до 60%), не содержащие фенолов. Наибольший выход смолы дают сапропелиты (реакционная способность у сапропелитовых углей наиболее значительна). [c.116] Полукоксование торфа осуществляется несколько легче, чем угля. В этом случае уже при 170° и выше наблюдается образование смолы (торфяной деготь), из которой в результате переработки получают воски, парафины, пек и некоторые другие продукты. Торфяной полукокс используется в качестве восстановителя, для газификации, приготовления активных углей и т. п. Из подсмольной воды извлекают уксусную кислоту и фенолы. [c.116] При полукоксовании эстонских сланцев выход смолы (по отношению к сланцам) составляет около 34%, а выход газа примерно 10%. Сланцевая смола полукоксования при разгонке дает бензиновые, лигроиновые, керосиновые, дизельные фракции и остаток. Такая смола содержит до 20% и более фенолов — ценного сырья для химической промышленности. [c.116] Газ полукоксования эстонского сланца имеет примерно следующий состав (об. %) СОз 21,0 Н З 7,0 СО 6,0 СН4 31—32 непредельные углеводороды 29—30 На 4,0. При фракционировании такого газа после очистки его от сероводорода можно выделить ценные непредельные углеводороды (этилен, пропилен) для химических синтезов. Сланцевый полукокс из-за высокой зольности сырья содержит всего примерно 10% углерода, остальное количество составляют минеральные вещества окись кальция, кремнезем и т. п. [c.116] В печах с внутренним обогревом посредством инертного газа как теплоносителя удаление получающихся летучих продуктов идет быстрее и, следовательно, выход их увеличивается. [c.116] В данной работе необходимо определить выход первичных продуктов полукоксования (составление материального баланса) и провести их анализ. [c.116] Определение выхода продуктов полукоксования производится в стандартной алюминиевой реторте. Стандартная реторта позволяет достаточно быстро и точно воспроизвести процесс полукоксования и определить выход полукокса, первичной смолы, подсмольной воды и газа в углях, подвергающихся полукоксованию. Полукоксование твердого топлива в лаборатории осуществляется или в обычной реторте, или в измененной по сравнению со стандартной. [c.116] В реторту 1 засыпают 40—75 г измельченного топлива угля (до 0,07 мм), сланца и других, после чего реторта плотно закрывается крышкой 2 при помощи зажима. Навеску взвешивают с точностью до 0,01 г. [c.117] Нагрев реторты до 500—510° С осуществляется электрообогревом и регулируется реостатом 15. Обогрев ведут таким образом, чтобы за первые 10—15 мин температура в реторте достигла 250— 260° С и затем каждые следующие 6—12 мин поднималась на 50° до заданной температуры. [c.117] Выделяющаяся в ходе нагревания топлива паро-газовая смесь поступает по отводной трубке 6 через холодильник 7 в колбу 8, в которой конденсируется смола и вода, а газы, не конденсирующиеся в колбе, направляются в газометр 11 краном 14 регулируют вытекание запорной жидкости так, чтобы избыточное давление по манометру 12 поддерживалось постоянным (2—4 мм вод. ст). Обогрев продолжается до тех пор, пока не прекратится выделение капель смолы. Началом процесса полукоксования считается появление первой капли смолы и концом процесса — окончание выделения смолы. [c.117] Вернуться к основной статье