ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементарный состав нефтяного кокса и его физико-химические свойства из "Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса" Ниже рассмотрены характерные свойства нефтяных коксов, изменения этих свойств в зависимости от различных параметров технологических процессов и рекомендуемые величины физико-химических характеристик, которые требуется знать конструкторам и проектировщикам. [c.139] Элементарный состав нефтяного кокса зависит от состава сырья и способа коксования. [c.139] По мере протекания процесса коксования содержание углерода возрастает, а содержание водорода уменьшается. Так, если в нефти количество углерода составляет 80—87%, а водорода 11 — 14%, то в сыром коксе количество углерода и водорода становится соответственно равным 94 и 4,0—1,0%, в зависимости от способа коксования. Суммарное содержание азота и кислорода в сыром коксе незначительно (2,0—5,0%). [c.139] В результате процесса коксования нефтяных остатков и дальнейших термодеструктивных процессов (облагораживания) в коксе концентрируются углерод, сернистые, азотистые, кислородные и металлоорганические соединения и еще больше снижается содержание водорода. Глубина и динамика изменения содержания этих веществ отражают степень протекания химических процессов и могут служить критерием оценки внутримолекулярных превращений, происходящих в массе кокса. [c.139] Содержание углерода и водорода определяют широко известным методом сжигания навески кокса в избытке очищенного кислорода при 800 °С в кварцевой трубке, помещенной в электрическую печь. [c.139] Для непосредственного определения азота в нефтяных коксах может быть применен метод Кьельдаля после его усовершенствования. В работе [50] предлагается проводить разрушение азотистых соединений смесью серной кислоты и марганцевокислого калия, что позволяет повысить не только точность метода Кьельдаля, но и в 2—3 раза сократить длительность сжигания проб нефтяных коксов. [c.140] Кислород можно определять методами, основанными на деструкции кислородсодержащих систем и окислении углеродистых материалов выделившимся кислородом до двуокиси углерода. Недостаток этих методов — определение не материнского содержания кислорода в коксах, а суммарного, включая кислород, хемо-сорбированный на поверхности углеродистых материалов при контакте с воздухом. [c.140] Впервые систематические исследования элементарного состава различных нефтяных коксов провел А. Ф. Красюков [90]. Он показал, что в интервале 500—2500 С в нефтяных коксах количество углерода возрастает с 92—94 до 99,5%, а количество водорода снижается с 1,5—3 до 0,018—0,035%. [c.140] Более детальные исследования [50] в низкотемпературной области (500—1300 С) показали, что при температурах выше 700 °С содержание кислорода в различных нефтяных коксах (при исходном содержании его 2,3%) резко снижается. Это совпадает со снижением в них содержания серы, если 5исх превышает содержание серы на кривой равновесия (см. стр. 206) для данных условий [165]. [c.140] Выявленные закономерности объясняются разрушением на поверхности нефтяных коксов при температурах выше 700 С вторичных серу- и кислородсодержащих комплексов. [c.140] Указанные соотношения углерода, водорода и других элементов н их изменения при деструкции обусловливают твердую структуру кокса и его физико-химические, механические, тепловые и другие свойства. С элементарным составом непосредственно связана способность кокса выделять при нагревании летучие вещества. [c.140] Под выходом летучих понимают количество газов и паров, выделяющихся при нагревании кокса в определенных условиях. Выход летучих косвенно характеризует степень конденсации (уплотнения) нефтяного кокса чем меньше выход, тем более уплотнен углеродистый материал и тем выше в нем отношение углерода к водороду. [c.140] В старом ГОСТ) до 7 мин способствует повышению точности ана-, лиза При этом выход летучих в среднем на 1,0% больше, чем по старой методике. [c.141] В США вы.ход летучих определяют при двух температурах (593 и 960 °С). Полученные величины различаются весьма существенно. [c.141] Анализ газообразных продуктов деструкции [34] показал, что основными их компонентами являются водород и метан. У коксов замедленного коксования при низких температурах (500—600 С) в газах содержатся небольшие количества углеводородов Сг, Сз, Сд. При температурах их нагрева выше 700 С содержание водорода в газе достигает 98 объемн. % Экстракция спирто-бензольной смесью позволяет, в зависимости от исходного содержания летучих в коксе, извлекать из него до 4,5 вес. % смолоподобных веществ плотностью 1,20 г/см , с коксовым числом 50% и температурой размягчения 109 °С. Доля жидких продуктов в составе летучих тем выше, чем больше их выход на кокс. [c.141] Если выход летучих выше 9,0—10,0%, использование кокса затруднено, а в некоторых отраслях промышленности невозможно. Так, в условиях высоких температур (600—700°С) в момент выделения максимального количества смолоподобных продуктов происходит спекание кокса с образованием коксовых пирогов , затрудняющих нормальный ход технологического процесса. Кроме того, сгорание большого количества летучих приводит к резкому повышению температуры отходящих газов и вызывает необходимость в установке громоздких сооружений для утилизации тепла дымовых газов. Из-за низкой механической прочности кокса, обусловленной высоким выходом летучих, происходит сильное дробление его и образование мелких фракций при складировании и транспортировании к потребителям. При употреблении такого кокса ухудшаются санитарно-гигиенические условия в прокалочных отделениях, а также в цехах, где производят карбид кальция, ферросплавы и др. Однако на некоторых производствах (при использовании кокса в качестве восстановителя) большое количество летучих и содержащегося в них водорода является весьма желательным. [c.142] В непрокаленном нефтяном коксе сера содержится в основном в виде органических соединений. Минеральные сульфиды и сульфаты составляют десятые и сотые доли процента. О содержании сульфидной серы можно судить по величине зольности кокса. [c.142] В соответствии с ГОСТ содержание серы в нефтяных коксах не должно превышать 1,5% в спецификациях США на нефтяной кокс, применяемый для некоторых целей [88], допускается более высокое содержание серы. [c.142] Данные о природе, строении и о взаимных превращениях сернистых соединений нефтяных коксов при термическом воздействии в литературе практически отсутствуют. Существует точка зрения [90], что сернистые соединения кокса не претерпевают изменений при нагреве до 1000 °С [90]. Тщательно проведенные нами опыты показали, что разложение сернистых соединений начинается уже при 500—600 °С. [c.142] Для изучения природы сернистых соединений нефтяных коксов применяли метод их окисления азотной кислотой плотностью 1,37 г/см . При помощи этого метода определяли в углях содержание тиофеновой, тиокетоновой и тиофенольной серы [166]. [c.142] Вернуться к основной статье