ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коксование из "Переработка твердого топлива" В настоящее время наиболее крупномасштабным процессом переработки угля является коксование. Начало применения каменноугольного кокса восходит к XVH1 веку и связано с доменным производством. Коксование представляет собой медленный нагрев угля без доступа воздуха, в результате которого масса угля разделяется на газообразные углеводороды и твердый остаток. Часть газообразных углеводородов при охлаждении конденсируется, образуя так называемые масло, смолу и пек. [c.113] Различают пять основных стадий коксования размягчение, газовьшеление, вспучивание, спекание и затвердевание угля. [c.114] В результате низкотемпературного разложения получают полукокс, первичную смолу и первичный газ. [c.114] Полукокс обогащен углеродом. Остаточный выход летучих веществ из него колеблется в пределах 8—12 %. [c.114] Первичную смолу образуют следующие соединения воски (битумы), олефины, ароматические углеводороды, фенолы, основания, нафтены. По внешнему виду смола обладает некоторым сходством с нефтью. Выход смолы зависит от свойств исходного угля и колеблется в пределах 3—30 %. [c.114] Первичный газ характеризуется высоким содержанием метана и непредельных углеводородов, а также наличием водорода. При конденсации из газа легкокипящих углеводородов образуется смесь, которую называют газовым бензином, сходным по своим свойствам с бензином из нефти. [c.114] Среднетемпературный кокс обладает большей механической прочностью по сравнению с полукоксом. Теплота сгорания этого кокса — 30,2—30,6 МДж/кг, выход летучих составляет 7—10 %, а по реакционной способности он сопоставим с полукоксом. Смола среднетемпературного коксования характеризуется высоким содержанием фенолов, а также легкокипящих и по сравнению с первичной смолой имеет больший удельный вес. В газе содержится около 45 % метана и 30 % водорода. Его теплота сгорания достигает 23,05—25,14 МДж/кг. При этом выход газа составляет 200—210 м /т сухого угля. [c.114] Основной целью высокотемпературного разложения является получение твердого кокса, обладающего высокой прочностью и крупностью, низкой истираемостью и другими свойствами металлургического топлива. Процесс сопровождается выделением калорийного газа. При охлаждении до 20—40 С из этого газа конденсируется каменноугольная (коксовая) смола. Количество смолы составляет 1,5—6 % от исходного угля. [c.114] В качестве сырья применяют спекающиеся угли, а также тощие и длиннопламенные угли. Начиная с 250 °С выделяются СО и СО,. При 350 °С уголь размягчается, переходя в пластическое состояние. В ходе следующей стадии коксования, в интервале температур 350—450 С, без доступа воздуха, исходное сырье размягчается и переходит в тестообразное, пластическое состояние. Далее тяжелые остатки при 500 С спекаются и затвердевают, образуя полукокс. В этот период термического разложения происходит интенсивное выделение из массы угля летучих веществ, образующих коксовый газ. [c.115] Угли различаются динамикой газовьщеления. Одни угли уже на стадии предварительного нагрева (до температуры размягчения) выделяют сравнительно много летучих веществ. При этом спекаемость массы значительно понижается. Другие, наоборот, выделяют много продуктов разложения после затвердевания пластической массы, в связи с чем кокс получается с сильно развитой трещиноватостью. Существуют угли, у которых газовыделение наиболее интенсивно в период пластического состояния. [c.115] Последующее нагревание полукокса свыше 700 °С до 900—1000 С приводит к дальнейшему выделению летучих веществ, увеличению содержания углерода до 96—97 %, превращению полукокса в кокс и окускованию твердой массы. [c.115] Количество и состав коксового газа существенно зависят от происхождения угля и степени его углефикации. Состав газа во время коксования изменяется. К концу коксования в газе содержится больше водорода и окиси углерода, исчезают тяжелые углеводороды и углекислота. Изменение состава газа с течением времени коксования показано на рис. 5.1. [c.115] Коксовая смола представляет собой сложную смесь, содержащую в основном циклические соединения бензольные углеводороды, фенолы и др. Газовой хроматографией идентифицировано 475 соединений каменноугольной смолы. По экспертным оценкам, общее число соединений может достигать порядка 10000. Выделение смолы в основном заканчивается к моменту затвердевания пластической массы углей. [c.116] Удельный вес смолы составляет в среднем 1,15—1,19 г/см Выход фракций смолы приведен в табл. 5.1. [c.116] Ароматические углеводороды, например ксилол и толуол, при температуре выше 700 С разлагаются, образуя бензол. Пребывание смолы при температуре выше 800 С ведет к ухудшению ее качества. При этом повышаются удельный вес смолы, выход пека и понижается выход легких масел свод печи зарастает графитовыми отложениями, и ухудшаются условия эксплуатации печей. [c.117] Чтобы сохранить выход ценных химических продуктов при коксовании, необходимо уменьшать перегрев парогазовых продуктов и время их пребывания в подсводовом пространстве. [c.117] Вернуться к основной статье