ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коксование каменного угля из "Основы химической технологии" Основным методом переработки каменного угля является коксование. В процессе коксования уголь нагревают без доступа воздуха до 900—1050 °С. При этом образуются летучие вещества и твердый остаток — кокс. [c.219] Сырьем для коксования служат угли, способные хорошо спекаться. Они составляют около 20 % от общих запасов угля. В промышленной практике используют смесь-шихту, содержащую не только коксующиеся угли, но и угли других марок. Это позволяет расширить сырьевую базу коксохимической промышленности. [c.219] Каменный уголь загружают в закрытые камеры — коксовые печи. При постепенном нагревании компоненты угля претерпевают глубокие физические и химические превращения до 250°С происходит испарение влаги, выделение оксида и диоксида углерода, около 300 °С начинается выделение паров смолы, выше 350 °С уголь переходит в пластическое состояние, при 500—550°С наблюдается бурное разложение пластической массы с выделением газа и смолы и твердение ее с образованием полукокса. При дальнейшем повышении температуры из полукокса выделяются остатки летучих веществ, и он превращается в кокс. Летучие продукты в зоне печи, нагретой до 1000°С, превращаются в сложную смесь паров с преобладанием ароматических соединений и газов, содержащих в основном водород и метан. [c.219] Методом коксования получают следующие продукты кокс, коксовый газ, каменноугольную смолу, сырой бензол, надсмольную воду и соли аммония (большей частью сульфат аммония). [c.219] Главной целью коксования является получение металлургического кокса, который должен обладать высокой прочностью, чтобы не разрушаться под давлением слоя материалов, загружаемых в доменную печь. [c.219] Кокс представляет собой твердый матово-черный пористый продукт. Из 1 т сухой шихты получают 650—750 кг кокса. Основные показатели качества кокса — горючесть и реакционная способность. Первый показатель характеризует скорость горения кокса, второй — скорость восстановления им диоксида углерода. Качество кокса определяется также содержанием в нем серы, золы, влаги и выходом летучих. Зола в коксе — это балласт, и содержание ее равно примерно 10—11 % Допустимое содержание влаги в коксе —5%. Удаление летучих из кокса понижает его теплотворную способность. [c.219] Состав и выход коксового газа определяются главным образом температурой коксования. Из камеры, в которой проводят коксование, выходит прямой коксовый газ, содержащий газообразные продукты, пары каменноугольной смолы, сырого бензола, в оды, аммиака. После удаления из него смолы, бензола, воды и аммиака получают обратный коксовый газ, который используют в основном как промышленное топливо для обогрева коксовых, сталеплавильных и других печей. [c.219] Каменноугольная смола — вязкая черно-бурая, со специфическим запахом жидкость, содержащая около 300 различных веществ. Наиболее ценными компонентами смолы являются ароматические и гетероциклические соединения бензол, толуол, ксилолы, фенол, крезол, нафталин, антрацен, карбазол, фенантрен, пиридин, кумарон, хинолин и др. С повышением температуры углубляется пиролиз углеводородов, что снижает выход смолы и увеличивает выход газа. [c.220] В настоящее время из каменноугольной смолы выделяют около двухсот продуктов различных наименований, куда входят смеси и индивидуальные вещества, служащие сырьем для синтеза красителей, фармацевтических препаратов, пластических масс, химических волокон и т. п. [c.220] Сырой бензол — это смесь, состоящая из сероуглерода, бензола, толуола, ксилолов, кумарона и других веществ. Выход его зависит от состава и свойств исходного угля и температурных условий процесса. При ректификации сырого бензола получают индивидуальные ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы). Сырой бензол и смола, несмотря на развитие нефтехимического синтеза, служат главнейшими источниками для получения ароматических углеводородов в химической промышленности. [c.220] Надсмольная вода — слабый водный раствор аммиака и солей аммония с примесью фенола, пиридиновых оснований и некоторых других продуктов. При ее переработке выделяют фенол и аммиак, который совместно с аммиаком коксового газа используют для получения сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды. [c.220] Коксование углей представляет собой высокотемпературный химический процесс. Реакции протекают сначала только на поверхности твердой фазы. По мере повышения температуры образуются газо- и парообразные продукты, протекают сложные реакции внутри твердой и газовой фаз, а также происходит взаимодействие между фазами. Повышение температуры — основной фактор, определяющий протекание процесса коксования. Высокая температура необходима для нагрева шихты до температуры сухой перегонки и проведения эндотермических реакций коксования. Однако повышение температуры ограничивается рядом факторов, среди которых следует указать на снижение выхода смолы и сырого бензола, изменение состава продуктов коксования, нарушение прочности огнеупорных материалов, используемых для кладки коксовых печей. [c.220] Коксовые печи относят к печам косвенного нагрева — в них теплота к коксуемому углю от греющих газов передается через стенку. Коксовые печи представляют собой батарею, которая включает до 70 работающих камер в виде длинных узких каналов прямоугольного сечения, выложенных из огнеупорного кирпича. Схема коксовой печи показана а рис. 12.1. [c.220] Шихта ссыпается порциями через загрузочные бункеры 1, которые закрываются после загрузки. Уголь выдерживают в печи 14—15 ч, т. е. до тех пор, пока он не спечется в сплошную массу, так называемый коксовый пирог, в котором к концу коксования образуются трещины. Летучие продукты коксования покидают камеру через стояк 2 и отводятся на коксохимический завод. Коксовый пирог выгружается из печи коксовыталкивателем 4. При этом дверцы 3 камеры открываются. Далее кокс охлаждают водой (мокрое тушение) или инертными газами (сухое тушение). Охлажденный кокс подают на сортировку по размерам кусков. [c.221] Поперечный разрез коксовой камеры показан на рис. 12.2. Уголь в камере 1 нагревается через стенки дымовыми газами, которые проходят по обогревательным простенкам 2, находящимся между камерами. Горячие дымовые газы образуются при сжигании доменного, обратного коксового или, реже, генераторного газов. Теплоту дымовых газов, выходящих из обогревательных простенков, используют в регенераторах 3, для нагрева воздуха и газообразного топлива, идущих на обогрев коксовых печей. Благодаря этому увели.чивается тепловой к. п. д. печи. [c.221] Равномерное распределение греющих газов достигается разделением обогревательных простенков вертикальными перегородками на ряд каналов, называемых вертикалами. [c.221] Обычно толщина стенки, выполненной из динасового кирпича, около 0,1 м. Ширина камеры около 400 мм, длина примерно 14 м, высота около 4 м. [c.221] Высота камеры определяется в основном условиями равномерного ее обогрева. Поверхность теплопередачи зависит от размеров камеры. [c.221] Для отсоса газа из печей и транспортирования его через аппаратуру устанавливают эксгаустер 5 (турбогазодувка). Аммиак, остающийся в газе после холодильников, улавливают в сатураторе 7, башенной серной кислотой, которая взаимодействует с аммиаком, давая кристаллы сульфата аммония. Вместе с аммиаком в сатураторе улавливают пиридиновые основания с образованием сульфата пиридиния. Сатуратор — аппарат барботажного типа. За счет предварительного нагрева коксового газа паром в трубчатом подогревателе 6 и теплоты реакции температура в сатураторе поддерживается на уровне 60°С. Кристаллы (НН4)2504 вместе с маточным раствором выводят из сатуратора, отделяют от раствора на центрифугах и используют как азотное удобрение. [c.223] Вернуться к основной статье