ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коксование и полукоксование каменного угля из "Основы технологии органических веществ" Уголь может быть облагорожен двумя методами сухо й перегонкой (коксованием) и непосредственной гидрогенизацией угля или продуктов его перегонки. Кроме того, применяется процесс газификации для получения горючих газов или газов для химического синтеза, а также для получения водорода. Газификацию можно лишь отчасти отнести к процессам облагораживания угля, так как его компоненты при газификации полностью разрушаются и смола, бензин и другие вещества получаются только как побочные продукты. Большая часть промышленности органического синтеза (ароматических и алифатических веществ) базируется на использовании продуктов, получаемых в процессах сухой перегонки, гидрогенизации и газификации угля. В приведенной на рис. 14 обзорной схеме показаны возможности промышленного получения из угольного и нефтяного сырья алифатических соединений. [c.46] Вначале коксование каменных углей проводили исключительно для получения металлургического кокса, используемого при выплавке металлов из руд. Это старейший метод облагораживания угля, известный еще с XVI века. Смола и газ раньше являлись только побочными продуктами и лишь впоследствии стали основным сырьем для получения ароматических соединений. Полукоксование бурого угля сначала вели главным образом для получения твердого парафина—заменителя стеарина в производстве свечей, а полукокс являлся побочным продуктом. Побочные продукты—каменноугольная смола и коксовый газ, полукокс и буроугольное масло— в дальнейшем стали основным сырьем для промышленного производства соединений жирного ряда. В приведенной на стр. 48 схеме показаны возможности химической переработки каменного угля. [c.47] При переработке каменного угля решающее значение имеют его свойства и поведение при нагревании. Были разработаны многочисленные методы исследования поведения углей различного назначения. При сжигании угля интерес представляют только его влажность, зольность, содержание летучих веществ и теплотворная способность. Для процессов коксования, полукоксования и газификации имеют значение другие показатели протекание процесса газовыделения, выход углеводородов, содержание битуминозных веществ, размягчаемость и давление вспучивания при нагревании. Каменный уголь, в отличие от бурых углей, содержит мало влаги (3—6%). Зола (3—8%) частично состоит из минеральных компонентов исходных растений, эту часть золы нельзя удалить. Большая часть золы внесена в уголь перекрывающими породами и почвой угольного пласта и может быть удалена описанными ранее способами (стр. 25 и сл.). От количества и характера золы зависит процесс шлакообразования. [c.47] В табл. 1 (стр. 22) были приведены состав и теплотворная способность бурых и каменных углей. [c.47] Содержание летучих веществ зависит главным образом от возраста угля и условий углеобразования. Бурые, самые молодые угли, при образовании которых действие давления и высокой температуры сказалось в меньшей степени, содержат наибольшее количество летучих веществ. [c.47] Если выход смолы и легкого масла составил 50%, а выход газа—150% от ко.тичества. полученного в лабораторных условиях, это значит, что при данном режиме произошло значительное разложение смолы с образованием газа. Многие угли, и особенно угли, пригодные для коксования с получением хорошего металлургического кокса, переходят прп нагревании в пластическое состояние. Размягчение начинается при 350°, достигает максимума при 420°, при последующем нагревании наступает быстрое затвердевание. Способность угля переходить в пластическое состояние определяет его способность спекаться. С этим связано и вспучивание угля при нагревании без доступа воздуха. Вспучивание наблюдается уже при нагревании в тигле и вызывается размягчением угля и выделением газов. В коксовых печах шихта не может расширяться при нагревании, поэтому она оказывает давление на стенки печи ] спрессовывается, что благоприятно сказывается на качестве кокса. [c.49] Коксование является процессом сухой перегонки каменного угля. В остатке получается кокс, а в качестве летучих продуктов—с мола, бензол, аммиак, газ и вода. В зависимости от теплового режима процесса различают низкотемпературное коксование при температуре до 600° (полукоксование), среднетемпературное коксование (600—800°) и высокотемпературное коксование (800—1000° и выше). Следовательно, процессы сухой перегонки различаются по конечной температуре нагрева. [c.49] Существенное влияние на количество и состав получаемых продуктов оказывают вторичные реакции разложения, протекающие по выходе газа из зоны собственно полукоксования. [c.50] При полукоксовании каменного угля с внешним обогревом применяются аппараты, отличающиеся от применяемых для полукоксования бурого угля. [c.50] Печи полукоксования состоят из узких камер длиной 2— 4 м, высотой 2 Л1 и шириной 30—120 мм. Стенки печей чугунные или из огнеупорного кирпича с вертикальными ходами (вертикалами), омываемыми греющим газом. Следовательно, каждая камера окружена нагревательными простенками, обогреваемыми циркулирующим газом при температуре 600—650°. Загрузка печей производится автоматически из загрузочных вагонеток, выгрузка кокса—в коксовые вагонетки, для чего открывается нижняя стенка камеры. Кокс тушат водой. Продолжительность полукоксования 2—6 час. Производительность печи, имеющей шесть камер,—около 12 /и в сутки. Такил образом, конструкция печи полукоксования совершенно аналогична конструкции коксовой печи, но размеры последней значительно больше. Летучие компоненты отводятся из верхней части печи и обрабатываются в предварительном холодильнике, смолоотделителе, промывателе (для улавливания легкого масла) и т, д. так же, как при полукоксовании бурого угля (см. стр. 68). Аммиак абсорбируется серной кислотой или отгоняется из разбавленного раствора. [c.50] Полукоксование с внутренним обогревом при помощи газового теплоносителя и конструкция печи Лурги будут подробно рассмотрены при описании процесса коксования бурых углей (стр. 66 ). Там же описывается получение смолы полукоксования и бензина. [c.50] Процесс переработки продуктов сухой перегонки каменного угля отличается от процесса переработки продуктов сухой перегонки бурого угля, хотя при полукоксовании каменного угля тоже получается смола, тяжелое масло, среднее масло, легкое масло, бензин или бензол, его гомологи и газ. [c.50] Содержание углерода в каменном угле 85%, в полукоксе—90%, в коксе высокотемпературного коксования—97% (считая на горючую массу.—Прим-ред.). [c.51] Из Приведенных выше данных видно, что при полукоксовании термическое разложение топлива достигает некоторого про м е-жуточного уровня, границы которого могут значительно колебаться в зависимости от условий процесса. Высокотемпературное же коксование приводит к конечному состоянию, и потому получаемые продукты имеют значительно более постоянный состав. Кроме того, существенно различаются смолы полукоксования с внешним обогревом и полукоксования с применением газового теплоносителя. Различие вызывается в первую очередь тем, что при полукоксовании с внешним обогревом на горячих стенках происходит крекинг продуктов разложения, способствующий протеканию вторичных реакций. В первичных смолах и маслах содержится очень мало ароматических углеводородов, например бензола, толуола, нафталина и антрацена, которые образуются преимущественно в результате вторичных реакций, протекающих при высокотемпературном коксовании на горячих стенках коксовых печей. В бензине полукоксования содержится много непредельных легко осмоляющихся соединений. [c.51] Образование смолоподобных соединений в бензине (о с м о л е н и е) происходит вследствие полимеризации олефиновых групп, инициируемой перекисями, которые образуются в результате самоокисления. Смолообразование можно предотвратить введением антиокислителей, которые задерживают инициирование цепных реакций перекисями. Хорошим антиокислителем для горючих является, например, п-бензиламидофенол. [c.51] Высококачественное дизельное топливо и бензины из продуктов термического разложения каменного угля, так же как из продуктов полукоксования бурого угля, получаются лишь после их гидрогенизации (после так называемой гидроочистки). [c.51] Между полукоксованием и коксованием каменного угля с экономической точки зрения нет большой разницы. Для полукоксования можно использовать угли, мало пригодные для коксования, поэтому оба эти процесса могут дополнять друг друга. Несмотря на это, полукоксование очень мало распространено. Среднетемпературное коксование пока еще не приобрело промьпи-ленного значения. [c.51] До середины прошлого столетия в металлургии применялся древесный уголь, в связи с чем значительная часть лесов в ряде стран была уничтожена углежогами. В 1850 г. в Германии было получено уже 80 тыс. т каменноугольного кокса в 1900 г. производство его достигло 12 млн. от, в 1913 г.—35 млн. т, а в 1940 г.—50 млн. т. Техническое развитие коксовой промышленности шло главным образом в направлении все большего увеличения размеров коксовых печей, ускорения процесса, повышения качества кокса и усовершенствования процессов получения жидких продуктов и газа. Первые коксовые печи вмещали 4—6 т угля, длительность коксования составляла 48—72 часа. В настоящее время имеются печи вместимостью 16—30 т, в которых процесс коксования длится 14—24 часа. [c.52] Для получения высококачественного кокса необходимо загружать в печь, по возможности, чистый уголь равномерного состава. Однородность угля достигается его обогащением. Для коксования пригодны только угли, размягчающиеся при определенной температуре, т. е. способные спекаться, например так называемые коксовые угли. [c.52] Вернуться к основной статье