Образование тела кокса

В четвертой части развиваются новые представления об образовании тела кокса в виде кусков, о механизме сжатия кокса, обусловливающем его уплотнение и растрескивание, и показано влияние изменений тонкой структуры кокса на его свойства. Здесь собраны не только исследования автора монографии, но и многие другие работы, относящиеся к изучению структуры кокса. Эти последние освещают вопросы, не являвшиеся предметом экспериментальных исследований автора. В этой и последней части хорошо показана роль большого коллектива советских исследователей в развитии новых представлений о структуре и свойствах кокса. [c.6]

ОБРАЗОВАНИЕ ТЕЛА КОКСА [c.295]

Формирование структуры кокса и его отдельностей из спекающегося углеродистого остатка, именуемого полукоксом, протекает в условиях непрерывного повышения температуры, при этом протекают реакции конденсации, упорядочения углеродистой структуры, что сопровождается изменением массы, уплотнением и сокращением объема тела кокса (усадкой). Эти процессы вызывают внутреннее напряжение, образование трещин в коксовом массиве, в результате чего он распадается на отдельности (куски). Совокупность этих явлений И опреде- [c.170]

Асфальтенами называют высокомолекулярные (мол. вес 1000—10 ООО) вещества ароматического характера с высоким содержанием кислорода, серы, азота и непредельных групп. Они не растворяются в н-пентане и легком бензине, но растворяются в бензоле [6]. Асфальтены представляют собой темно-бурые или черные аморфные тела. В нефтепродуктах и каменноугольных маслах асфальтены частично присутствуют в виде коллоидных растворов. Асфальтены чрезвычайно реакционноспособные вещества при температуре выше 300 °С они разлагаются с образованием трудносгораемого кокса. Продуктами уплотнения асфальтенов при низких температурах являются карбены и карбоиды. Асфальтены осаждаются на стенках резервуаров и трубопроводов, образуя своеобразное лаковое покрытие. [c.8]

Измерение пластической деформации углей, позволявшее судить о степени однородности и об изменении вязкости пластической массы в процессе разложения угля и образования жесткой ячеистой архитектуры тела кокса. [c.105]

Строение всякого тела онределяется пространственным расположением составляющих его элементарных структурных единиц. Коллоиды, построенные из мицелл или макромолекул, вследствие неплотной упаковки структурных единиц являются пористыми телами изучение строения таких тел возможно только путем сопоставления структурных характеристик. Наиболее полно оно достигается при помощи сорбционных методов. Структура пор кокса, являющихся межмицеллярными пространствами и изъянами кристаллической решетки отдельных структурных агрегатов, размеры и свойства поверхности этих пор и их взаимное изменение в процессе образования кокса характеризуют строение тела кокса. На этом основании нами и были применены сорбционные методы для изучения строения готового кокса и в процессе его образования. Относительное изменение размеров внутренней поверхности кокса определяли по теплоте смачивания, тонкую пористую структуру кокса — по сорбции им паров различных жидкостей. [c.160]

При повышении температуры или длительном нагревании при постоянной температуре происходят процессы конденсации и полимеризации в сложной коллоидной системе угля, постепенное усложнение переплета сетки и упрочнение каркаса геля за счет роста числа химических связей между более крупными структурными агрегатами с образованием жесткого тела кокса, обладающего хрупкими свойствами. [c.186]

Выбор реакционной способности обусловлен ее наиболее значимой ролью в формировании качества анодов. Реакционная способность коксов, как наполнителей, определяет главную функцию анодов как расходуемого материала на основную реакцию электролиза, а также на потери от побочных реакций окисления при взаимодействии с СО2 и кислородом воздуха. Существенным является роль реакционной способности и в расходе анода на образование угольной пены , который зависит от того, насколько равномерно расходуются частицы кокса, наполняющие тело анода. [c.83]

Расход анода, особенно непроизводительная его часть, связан с реакционной способностью его составляющих коксов - наполнителей и кокса, образованного из пека - связующего. При этом важнейшим фактором является однородность-близость реакционной способности коксов-наполнителей. В противном случае происходит неравномерный расход - выгорание более реакционноспособных частиц кокса (рис.), что ведет к разрыхлению тела анода, образованию пор на месте выгоревших частиц и обрушению - выкрашиванию менее реакционноспособных частиц в углеродную пену . [c.83]

Твердость рассматривается как сопротивление, оказываемое телом при проникновении в него другого тела, или с энергетической точки зрения, как работа образования единицы новой поверхности твердого тела в процессе поверх-нового диспергирования последнего. Твердость зависит главным образом от температурных условий коксования шихты чем более завершен процесс коксования, тем выше твердость, определяемая чаще всего по величине отпечатка - индентора (алмазной пирамиды) на стенках пор с помощью маятникового склерометра или по истиранию алюминиевой пластинки о порошок кокса, что в отечественной практике чаще всего и применяется. Метод состоит в истирании кокса крупностью 0—0,5 мм. [c.14]

Асфальтены—аморфные твердые тела темно-бурого или черного цвета. При нагревании не плавятся, а переходят в пластическое состояние прн температуре около 300 °С, прн более высокой температуре разлагаются с образованием газообразных и жидких веществ и твердого остатка.— кокса. Плотность асфальтенов несколько больше единицы. Асфальтены очень склонны к ассоциации, поэтому молекулярная масса в зависимости от метода определения может колебаться на несколько порядков (от 2000 до 140 000 а. е. м.). В настоящее время общепризнанными методами определения молекулярной массы асфальтенов являются криоскопия в нафталине или осмометрия сильно разбавленных растворов. Определенная этими методами молекулярная масса асфальтенов составляет около 2000 а. е. м. [c.289]

Рис, 98. Зависимость коэффициента упрочнения кокса при образовании его из полукокса от прочности его пористого тела (Т) и выхода летучих веществ из углей 2) [c.176]

Возникшие напряжения могут разрушать материал кокса. Разрыв с образованием трещин происходит на участках тела с максимальной дислокацией напряжений или в местах нарушения однородности тела. Неуправляемое образование трещин в коксовом пироге в камере коксования приводит к формированию отдельностей, т,е, кусков различного размера. При термической обработке углеродистых изделий (угольные формовки, брикеты) скорость нагрева следует выбирать с учетом сопоставления уровня возникающих при этом в материале внутренних напряжений с предельно допустимыми напряжениями, обусловленными прочностью нагреваемого материала. [c.192]

Связующее вещество, применяемое для брикетирования, должно сцементировать окисленные угольные частицы, с тем чтобы брикеты были достаточно прочными, могли выдержать транспортировку и загрузку в печь и не деформировались при коксовании. В результате брикетирования угольные частицы сближаются так тесно, что уменьшенной после окисления коксующей способности вполне достаточно для образования прочного тела коксобрикета. [c.475]

С повышением температуры наблюдается заметный рост конверсии компонентов в исходном кислом гудроне, однако в этом случае начинают преобладать конкурирующие процессы коксообразования. С увеличением времени при относи-тел]зН0 высоких значениях температуры (460 — 480 °С) коксообразование становится более существенным, нежели образование асфальтенов и смол, обусловливающих вязкостные характеристики получаемого продукта. Кокс, карбены, карбоиды и другие полиароматические соединения, накапливающиеся в битуме, резко уменьшают пенетрацию последнего, что приводит к ухудшению его эксплуатационных качеств (потеря эластичности, относительно высокая хрупкость и т. п.). [c.185]

В свою очередь, массопередача сама может протекать в несколько последовательных стадий. Так, для гетерогенного процесса с участием пористого твердого вещества (например, кокса) и газа (например, кислорода) можно выделить несколько элементарных стадий 1) подведение путем диффузии реагирующих веществ (О2) из потока к внешней поверхности твердого тела 2) диффузия газообразных реагентов (О2) в порах зерна твердого тела к его внутренней поверхности 3) собственно химическая реакция (с образованием оксидов углерода) 4) диффузия продуктов реакции (СО, СО2) из внутренних областей твердого вещества к внешней поверхности 5) диффузия продуктов реакции с внешней поверхности в поток. [c.72]

Представления о коксе как о теле, обладающем структурой геля, дают возможность заранее предвидеть появление или изменение некоторых свойств кокса в зависимости от условий образования и изменения такой структуры и благодаря этому оказывать искусственное влияние на ход процесса коксования в нужном направлении. [c.90]

При нагреве твердого полимера карбонизация происходит во всем объеме, а летучие продукты реакции удаляются по образующимся каналам, которые в начальной стадии имеют размеры, сравнимые с размерами молекул. При термическом разложении твердого полимера в порах углеродного вещества его структура может существенно измениться. Перестройка структуры полимера в результате образования из него кокса и усадки, сопровождающего эту перестройку, приводит к тому, что вновь образующийся кокс не заполняет полностью поры. В результате этого в теле кокса или на границе кокс - стенка поры могут возникать (в зависимости от силы адгезии между коксом и углеродным материалом), трещины, размеры которых превышают размеры пор в самом коксе. В основном такие трещины будут определять проницаемость пропитанного материала посйе термообработки. Этим можно объяснить тот факт, что при однократной пропитке термореактивными смЬлами с последующим обжигом не удается понизить проницаемость графита более чем в 50—100 раз, тогда как материалы, пропитанные смолами и не обожженные, показывают практически полную непроницаемость. [c.183]

Коксообразование на стадии превращения полукокса в кокс идет не изолированно, а в общей совокупности термохимических превращений, поэтому различные парогазовые продукть( деструкции, контактируя с продуктами превращения на стадии полукокс—кокс, принимают участие в процессах образования кокса. Это подтверждается тем, что значительная часть летучих продуктов термической деструкции углей в камере коксования мигрирует на горячую сторону загрузки и, проходя слой раскаленного полукокса и кокса, взаимодействует с ними, упрочняя их структуру. Механизм упрочнения пористого тела кокса летучими продуктами при слоевом коксовании состоит в отложении пироуглерода при пиролизе парогазовых продуктов деструкции. Степень упрочнения зависит от количества отложившегося на стенках пор кокса пироуглерода, что в свою очередь определяется количеством и химическим составом парогазовых продуктов. [c.176]

Учитывая, что спекание угольных Частичек осуществляется по поверхности, ее величина существенно влияет на свойства кокса. При тонком измельчении углей и шихты наблюдается эффект "самоотоще-ния", при котором ЖНП пластической массы оказывается недостаточно для создания жидкостного контакта между возросшей поверхностью угольных частичек. При крупном измельчении углей и шихт ухудшаются их перемешивание и однородность структуры тела кокса, поскольку процессы превращения углей и образования полукокса и кокса все в большей степени будут происходить обособленно в каждой угольной частичке. [c.195]

И ИХ отложениях, тогда как масляный кокс не представляет собой инородного тела . Образование масляного кокса следует обсуждать только в том-случае, когда имеется возможность его появления. Например, пе следует говорить о масляном коксе , когда нагар с головки поршня (повернутый по направлению к камере сгорания) бензиновых двигателей, работавших на этилированном топливе, содержит 60—90% свинцовых соединений и 40—10% углерода. Так как свинец, содержащийся в золе, образовался из топлива, то можно предположить, что и углеродистая часть также образовалась из топлива. Совершенно другой характер имеет нагар, случайно обнаруженный на внутренней стороне головки поршня. Этот нагар, в основном вязкий и клейкий, образовался из-за обильной смаз1си. [c.85]

Исследовапиядга процесса образования структуры кокса было установлено, что с повышением температуры коксования наблюдается сжатие вещества кокса, ириводягаее, с одной стороны, к уплотнению его, с другой стороны, к образованию трещин в массиве пли тело кокса. [c.188]

Принимая коллоидно-химические процессы за основу при форлшрова-нии тела кокса, мы считаем, что с прекращением этих процессов, происходящих в интервале 700—1100°, в зависимости от стадии метаморфизма коксуемого угля завершается и процесс образования кокса как топлива для металлургических целей. Прокаливание при более высоких температурах, хотя и влечет за собой очень небольшие изменения структуры, уже на дает никаких существенных изменений свойств кокса как металлургического топлива. Поэтому изучение процесса образования кокса ограничивается в основном областью температур до 1000—1100°. [c.298]

Эвакуация газов из пластической угольной массы сопровождается образованием системы пор в консе. Местное течение материала может происходить из-за трения, возникающего вследствие сопротивления угольной массы удалению газов. Если рас-см1атривать поперечные срезы кусков кокса, в особенности с помощью бинокулярной лупы или микроскопа, в углублениях тела кокса можно обнаружить характерный блеск (стенок по ), что может быть следствием течения материала. [c.5]

Процесс образования кокса на внутренней поверхности змеевиков трубчатых печей является неблагоприятным фактором, и он имеет место при нагреве и испарении практически любого нефтяного сырья Интенсивность данного процесса в некоторой степени зависит от фракциошюго и компонентного состава нагреваемого продукта, с одной стороны, и от гидродинамических факторов и условий теплообмена в двухфазном потоке - с другой. Что касается первой стороны вопроса, то здесь исследования проводятся с целью изучения кинетики и химизма процесса образования кокса как в объеме, так и на поверхности твердых тел. Результаты таких исследований являются весьма полезными для выбора конкретных технологических условий, при которых интенсивность коксоотложений становится минимальной. Наиболее распространенным способом в этой связи следует отметить турбулизацию потока, например, водяным паром. Здесь предполагается, что последний значительно снижает интенсивность возникновения и развития зародышей коксообразования в потоке и на внутренней поверхности труб [4]. [c.258]

Термообработка коксов характеризуется свободнорадикальными процессами структурирования, в резу.чьтате которых сшивка отдельных компонентов углеродистого сырья проходит не столько по типу химического объединения молекул мономеров в полимеры или стери-чески-объемного укладывания молекул в кристаллы твердого тела, сколько путем объединения парамагнитных молекул и атомов у1 леро-да в ассоциаты. Промежуточные процессы рекомбинации радикалов ведут к образованию фаз высокомолекулярного углерода полимерного типа, которые разрушавтся при более высоких температурах с образованием молекул новых промедуточных фаз. И, наконец, последние объединяются в кристаллический углерод проводящего типа, главными представителями которого являются карбин и графит. [c.94]

В плавильных шахтных печах, в которых на определенном горизонте (в нижней половине печи) проИ Сходит изменение агрегатного состояния материалов — образование металла и шлака, процесс схода материала существенно изменяется. В некоторой зоне по высоте плавильные материалы находятся в состоянии размягчения, и поэтому между частицами слоя начинают действовать дополнительные силы сцепления. В этом месте шахты слой, строго говоря, перестает быть сыпучим телом и движение его подчиняется более сложным закономерностям. В дальнейшем после образования жидкоподвижных шлака и металла, стекающих в горн и опережающих движение топливной составляющей шихты, сечение щахты заполнено практически кусками кокса или нерасплавившейся пустой породы шихты, между которыми и просачиваются жидкий шлак и металл. Движение кусков кокса или нерасплавившейся пустой породы происходит, как и в верхней части, по законам движения сыпучего тела. Можно предположить, что при очень высокой производительности шахтной печи стекающие вниз потоки расплаиленного шлака и металла могут существенно увеличить сопротивление слоя в этой части шахты и привести к увеличению противодавления газов (слой захлебывается ). Однако особенно опасно заплывание проходов между кусками слоя малоподвижными тестообразными массами плавящихся материалов. Подобное заплывание может привести к очень серьезным нарушениям хода печи. В промежутках между окислительными зонами и по центру шахты потоки кусков кокса спускаются до зеркала шлаковой [c.441]

Скорость реакции восстановления трикальцийфосфата углеродом лимитируется диффузией реагирующих компонентов эб Опытные данные подтверждают, что факторы, ускоряющие диффу-ВИЮ в твердых телах, повышают степень восстановления трикальцийфосфата углеродом. Степень восстановления возрастает с уменьшением размера частиц шихты. Особенно показательно положительное влияние брикетирования шихты. Скорость диффузии, а следовательно и восстановления, растет с увеличением температуры. Введение в шихту флюсов, образующих полиэвтектические смеси, ускоряет процесс. Температура превращения кремнезема в менее плотные модификации совпадает с начальной температурой восстановления трикальцийфосфата в присутствии кремнезема (900— 1000°). Ускорение диффузии может быть объяснено внутрикристал-лическими превращениями. Взаимодействие между фосфатом и коксом в присутствии кварца, сопровождающееся кристаллохимическими превращениями с образованием соединений промежуточных степеней окисления фосфора, протекает главным образом в расплаве °. Только до его появления идет прямое восстановление фосфата окисью углерода и углеродом в результате диффузии в твердых фазах. [c.156]

В нефтях и нативных ТНО (т. е. не подвергнутых термодеструктивному воздействию) карбены и карбоиды отсутствуют. Под термином "масла" принято подразумевать высокомолекулярные углеводороды с молекулярной массой 300-500 смешанного (гибридного) строения. Методом хроматографического разделения из масляных фракций выделяют парафино-нафтеновые и ароматические углеводороды, в т. ч. легкие (моноциклические), средние (бициклические) и полициклические (три и более циклические). Наиболее важное значение представляют смолы и асфальтены, которые часто называют коксообразующими компонентами, и создают сложные технологические проблемы при переработке ТНО. Смолы — вязкие малоподвижные жидкости или аморфные твердые тела от темно-коричневого до темно-бурого цвета с плотностью около единицы или несколько больше. Они представляют собой плоскоконденсированные системы, содержащие пять-шесть колец ароматического, нафтенового и гетероциклического строения, соединенные посредством алифатических структур. Асфальтены — аморфные, но кристаллоподобной структуры твердые тела темно-бурого или черного цвета с плотностью несколько больше единицы. При нагревании не плавятся, а переходят в пластическое состояние при температуре около 300 °С, а при более высокой температуре разлагаются с образованием газообразных и жидких веществ и твердого остатка — кокса. Они в отличие от смол образуют пространственные в большей степени конденсированные кристаллоподобные структуры. Наиболее существенные отличия смол и асфальтенов проявляются по таким основным показателям, как растворимость в низкомолекулярных алканах, отношение С Н, молекулярная масса, концентрация парамагнитных центров и степень ароматичности [c.46]

Большое значение для нормальной работы высокона-гружаемых биофильтров имеет качество фильтрующего материала. Опыт работы Щукинской, Кожуховской и других отечественных биологических станций показал, что такие материалы, как щебень, галька прочных горных пород и керамзит по своим качествам превосходят кокс и котельный шлак. Обладая большой шероховатостью и пористостью, шлаковая загрузка создает условия для образования толстой биопленки, в глубине которой (происходят анаэробные процессы, что способствует заиливанию биофильтра п препятствует свободной циркуляции воздуха в теле биофильтра. [c.32]

Обычно твердые тела разделяют на аморфные и на кристаллические. Типичными примерами аморфных твердых тел являются древесный уголь, стекло и опал. Стекла уже упоминались в предыдущей главе их можно рассматривать как переохлажденные расплавы, скорость охлаждения которых была слишком велика для того, чтобы произошло перераспределение атомов с образованием упорядоченного расположения, характерного для кристалла. Вероятно, что непосредственное окружение многих атомов данного элемента или соединения одинаково и в аморфном, и в стекловидном, и в кристаллическом состояниях, и различие между этими формами зависит от степени упорядоченности, существующей по всему объему твердого тела. Так, кокс состоит из крошечных частичек графитовой структуры или, по крайней мере, из агрегатов атомов, связанных примерно так же, как и графит, однако упорядоченное расположение атомов простирается только на расстояния, сравнимые с расстоянием С—С, Ветпество можно считать кристаллическим в тех случаях, когда правильное расположение атомов сохраняется на расстояниях, значительно пре- [c.178]