Меню

Коксование каменного угля таблица



Коксование каменного угля таблица

Ключевые слова конспекта: Ископаемый уголь (антрацит, каменный уголь, бурый уголь). Коксование. Коксохимическое производство. Кокс. Коксовый газ. Аммиачная вода. Каменноугольная смола. Газификация угля. Водяной газ. Каталитическое гидрирование угля.

Каменный уголь и его разновидности

Наверное, вы догадались, что речь пойдёт о ещё одном полезном ископаемом, которым так богата наша Родина, — каменном угле. Это горная порода, образованная окаменелыми останками доисторических растений.

Уголь стал первым в истории человечества ископаемым топливом. Помимо прямого использования теплоты сгорания угля, человек научился превращать выделяющуюся энергию в механическую работу, а затем и в электрическую энергию. Вплоть до середины прошлого века тепловые электростанции, работающие на ископаемом угле, давали более половины мирового производства электроэнергии. Только с появлением атомной энергетики теплоэлектростанции стали уступать место более эффективным и экологичным способам производства электроэнергии.

Из курса географии вы знаете, что в зависимости от физико-химических свойств различают три вида ископаемых углей: антрацит, каменный уголь и бурый уголь.

Антрацит залегает на больших глубинах — около 6 км. В результате огромного давления расположенных выше почвенных слоёв пласты антрацита приобрели большую плотность и характерный блеск. Содержание углерода в антраците — от 95 % и выше. Теплота сгорания этого вида угля самая высокая, однако загорается он с трудом. Используют антрацит в качестве высокоэффективного топлива, а также для изготовления электродов и получения карбидов металлов.

Каменный уголь залегает на меньших глубинах, содержит больше летучих веществ и влаги. Содержание углерода в каменном угле в зависимости от месторождения составляет от 70 до 95 %. Именно этот вид угля используют как сырьё в коксохимическом производстве. По внешнему виду каменный уголь отличается от антрацита отсутствием характерного блеска.

Бурый уголь имеет наименьшую глубину залегания. Образовывался он при значительно меньших давлениях и температуре, массовая доля углерода в нём менее 70 %, зато много летучих органических веществ, неорганических примесей и влаги. Теплота сгорания бурого угля невелика, однако ценность представляют продукты его переработки. Этот вид угля имеет характерную чёрно-бурую окраску, низкую плотность и рыхлую структуру.

Запасы угля значительно превышают запасы нефти и природного газа, а значит, в недалёком будущем он станет важнейшим природным источником органических соединений и главным углеродным энергоресурсом.

По ресурсам ископаемого угля Россия занимает второе место в мире после США, владея примерно 17 % его мировых запасов. В настоящее время около половины добываемого каменного угля используется в качестве топлива, остальное количество служит сырьём для коксохимического производства.

Переработка каменного угля

Один из основных процессов химической переработки каменного угля — коксование.

Коксование — процесс высокотемпературного нагревания угля без доступа воздуха.

Этот процесс проводят с целью получения важнейшего для металлургической промышленности продукта — кокса. Кроме него, в результате коксования образуются каменноугольная смола, аммиачная вода и коксовый газ (рис. 21). Отрасль чёрной металлургии, занимающуюся переработкой каменного угля методом коксования, называют коксохимическим производством.

При коксовании каменный уголь загружают в коксовую печь и нагревают при 1000 °С в течение 14—15 ч. Кусочки угля превращаются в кокс, представляющий собой практически чистый углерод. Кокс выталкивают из печи, сортируют и отправляют на металлургические заводы для использования в доменном процессе.

Каменный уголь и его переработка

Органические вещества, входящие в состав каменного угля, при нагревании постепенно разлагаются с образованием летучих продуктов. Они поступают в специальный сборник, где конденсируются в две несмешивающиеся жидкости: каменноугольную смолу (каменноугольный дёготь) и аммиачную воду. В состав каменноугольной смолы входит около 300 различных соединений, часть из которых выделяют путём фракционной перегонки. Так получают, например, бензол и другие ароматические углеводороды. В аммиачной воде содержатся, естественно в растворённом состоянии, аммиак и другие вещества. На специальной колонне растворённые вещества выделяют и разделяют. Полученный аммиак идёт главным образом на производство азотных удобрений.

Коксовый газ, оставшийся после конденсации, очищают от остатков смол и извлекают из него аммиак. Для этого газ пропускают через раствор серной кислоты, превращая аммиак в сульфат аммония, который используют в качестве азотного удобрения. Из коксового газа выделяют также водород, этилен, бензол и некоторые другие вещества.

Вторым важным направлением переработки каменного угля является его газификация. Измельчённый уголь, или кокс, подаётся в газогенератор, где при высокой температуре соприкасается с перегретым водяным паром. В результате образуется смесь газообразных продуктов, содержащая главным образом водород и оксид углерода(II) — так называемый водяной газ:

Водяной газ можно разделить на компоненты, а можно без разделения использовать для синтеза углеводородов и кислородсодержащих органических соединений.

В последние годы вновь возрос интерес к процессу каталитического гидрирования угля. Для этого процесса может быть использован водород, образующийся в процессе газификации. Реакция между углеродом и водородом при повышенной температуре и давлении приводит к образованию смеси углеводородов, которая используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и является альтернативой продуктам нефтепереработки:

Запасы природного газа, нефти, каменного угля на Земле небезграничны. Все полезные ископаемые относятся к невозобновляемым сырьевым ресурсам. Человечество приходит к необходимости искать альтернативные, в том числе возобновляемые, источники энергии и сырья.

Разве существует сырьё, которое никогда не кончается? Представьте себе, да. Всё большее внимание химиков и технологов привлекают растения. Ежегодно на Земле вырастает миллион миллиардов тонн зелёной растительной массы, а ведь это уникальный источник органических веществ, промышленную переработку которого ещё только предстоит освоить.

Конспект урока по химии «Каменный уголь и его переработка». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Источник

Коксование

Коксование — это метод переработки жидких и твердых горючих ископаемых нагреванием (каменного угля при 900-1050 С, глубокий крекинг нефтяного сырья при 420-560 С) без доступа воздуха.

В России промышленное значение имеет коксование твердых горючих ископаемых (углей, торфа, горючих сланцев), высококипящих остатков переработки нефти, каменноугольного пека.
При коксовании происходят процессы термической деструкции высокомолекулярных соединений сырья, а также полимеризации и поликонденсации промежуточных и исходных веществ.

Коксование твердых горючих ископаемых осуществляется в керамических реакторах (коксовых печах) различных конструкции.
Для переработки каменных углей наиболее приемлема горизонтальная камерная печь.
Используемые в России коксовые печи коксохимических предприятий оборудованы камерами коксования объемом 1452 м 3 .
Коксовая печь имеет системы обогрева, загрузки угольной шихты, выдачи кокса, отбора парогазовых продуктов коксования.
Коксовые печи периодически действующие агрегаты, объединенные в батареи, обеспечивающие непрерывность процесса коксохимического производства.
Коксовые батареи включают несколько десятков печей.
Отапливаются коксовые печи коксовым или доменным газом, а также их смесью.
Температура устанавливается в зависимости от качества сырья, условий коксования и др. факторов.
Максимальная температура в отопительной простенке — 1450 С, температура при выдаче продукта — 10001100 С, удельный расход энергии на коксование сухой шихты — 23002700 кДж/кг.
Качество кокса существенно повышается при предварительном нагревании шихты до 200 С или при ее частичном брикетировании и трамбовании.
Внедрение непрерывных процессов коксования (производство брикетококса, формованного кокса, коксование в кольцевых печах и др.) позволяет расширить ресурсы коксующихся углей и получить кокс, оптимально удовлетворяющий требованиям потребителей.

Читайте также:  Таблица лапласа отрицательные значения все

При коксовании каменных углей образуются кокс, каменноугольная смола, коксовый газ и др. продукты.
Нагревание каменных углей до 300 С т. н. стадия бертинизации (облагораживания) приводит к выделению водяных паров, СО 2, СО, СН 4; топливо обогащается углеродом, повышается теплота его сгорания.
При температуре 300350 С образуются жидкие и газообразные продукты (гл. обр. за счет деструкции макромолекул).
При температуре 350500 С из летучих продуктов деструкции формируется пластическая масса смесь твердого вещества и нелетучих жидких продуктов.
При температуре выше 550 С пластическая масса затвердевает.
При 600 С образуется полукокс; при температуре 900 С завершается превращение полукокса в кокс.

Коксование бурых углей, торфа и горючих сланцев осуществляют при темперутере 500700 С.
Из бурых углей получают реакционноспособный углеродистый остаток, который используется в электротермическом производстве, для бытовых целей.
Модифицированием торфяного кокса (водяным паром, СО 2, воздухом) получают высококачественные сорбенты.
При переработке горючих сланцев получают химические продукты различного назначения.

Коксование тяжелых остатков переработки нефти осуществляют при темп-ре 470540 С в металлических реакторах.
Получают жидкие продукты и газ (7080%) сырье для нефтехимического синтеза, а также нефтяной кокс (2030% по массе).
Коксование каменноугольного пека производят в пекококсовых печах коксохимических предприятий при температуре 1000 С в течение 17,5 ч.
Пекококсовые печи, объединенные в пекококсовые батареи из 57 печей, оборудуют камерами коксования объемом около 18 м 3 .
Получают 6467% по массе пекового кокса, 2328% смолы, 78% газа.

Проблему загрязнения окружающей среды отходами коксохимических предприятий решают путем тщательной герметизации технологических агрегатов, совершенствования технологии коксования и конструкции печей, очистки сточных вод или создания бессточных технологий.
Высокий уровень экологической опасности, а также снижение конкурентоспособности отдельных видов продукции коксования обусловили разработку и реализацию технологий производства кокса без улавливания летучих продуктов коксования; в 2001 г. по такой технологии США, Китай, Колумбия, Индия произвели 43 млн т кокса.

Источник

Что это — коксующийся уголь и где его применяют

Процесс коксования

Под коксованием подразумевают технологический процесс преобразования угля в кокс. Он состоит из несколько стадий. На первом этапе проводится подготовка угля к коксованию. Добытый уголь измельчают и образовывают специальные смеси – шихты. На следующей стадии проводится коксование. Оно происходит в специальных камерах коксовой печи с применением газового нагрева. Подготовленную шихту помещают в печь на 15 часов, где все это время проводится повышение температуры до 1000ºС. В результате этого процесса получается «коксовый пирог».

Технология коксования на протяжении двадцатого столетия сильно изменилась, что позволило разрабатывать новые угольные залежи.

Согласно подсчетам, около 10 % общемировой добычи каменного угля проходит процесс коксования. Этот факт подтверждает наличие высокого спроса промышленности на коксующиеся угли.

Способы добычи угля

После разведки месторождения и оценки его ресурсов принимают решение о методе добычи угля. Он во многом влияет на рентабельность промышленной разработки. Чаще всего способ извлечения полезного ископаемого зависит от глубины его залегания.

  • Открытый метод
  • Закрытый метод

Дальше мы коротко расскажем о каждом способе добычи угля. Детальнее о них вы сможете прочитать в отдельных статьях (ссылки на них будут ниже).

Открытый метод

Открытый способ добычи угля применяется в тех случаях, если глубина залежи не превышает 500 м. Это самый рентабельный метод. Он позволяет извлечь в 3 раза больше породы, чем при закрытом способе. Оборудование открытых карьеров обходится приблизительно в 1,5 раза дешевле, чем закрытых шахт. Пространство в этом случае не ограничено, есть возможность использовать тяжелую технику, что увеличивает производительность труда. К тому же, на поверхности работать гораздо безопаснее.

Открытая добыча угля ведется в разрезах. Над пластами угля снимают вскрышную породу, затем проводят выемку полезного ископаемого, постепенно углубляя разрез. Когда месторождение исчерпывается, карьер засыпают и проводят рекультивацию.

По разным данным, в мире от 40% до 55% разработок ведется именно таким методом. В Австралии около 80% угля добывается в открытых карьерах, в США – около 40%. В России таким способом получают более 65% продукции. Один из первых разрезов в нашей стране (Бачатский) начал разрабатываться в 1 948 году на Кузбассе. В этом бассейне большая часть угля добывается открытым способом. Самый крупный на сегодняшний день – Бородинский разрез в Краснодарском крае (Тунгусский угольный бассейн).

Открытая добыча угля состоит из нескольких этапов:

  1. Удаления вскрышных пород с поверхности месторождения – для этого используют тяжелую землеройную технику. Плотные породы разрыхляют взрывчатыми веществами.
  2. Разрыхления угольного пласта – здесь используют глубокое бурение, взрывы.
  3. Извлечения породы, погрузки на транспорт и перевозки на обогатительные заводы.

Карьер для добычи каменного угля называется разрезом. Уголь извлекают ступенями или полосами, в зависимости от рельефа местности и мощности пластов. После завершения работ вскрышные породы возвращают обратно в карьер и проводят рекультивацию земель.

Детальнее об этом методе вы можете прочитать в нашей статье Добыча угля открытым способом.

Чем отличается коксующийся и энергетический уголь

Наибольшую ценность для промышленности предоставляют коксующиеся угли, которые используются в качестве технологического топлива во многих производственных отраслях народного хозяйства. Например, для выплавки чугуна. Главная особенность, которая отличает коксующийся уголь от энергетического – наличие витрена. Это зольная составляющая часть угля, которая образуется в результате разложения растений при отсутствии кислорода. Свойства витрена заключаются в способности плавиться и спекаться под воздействием высокой температуры. Таким образом, микрочастицы угля склеиваются в одну плотную массу. Чем больше концентрация витрена, тем выше качество коксования такого угля.

Читайте также:  Таблица кружочков для проверки зрения

Наибольшее количество плавких веществ содержится в таких марках угля: коксовые, газовые, жирные, отощенно-спекающиеся и коксовые жирные.

Как находят и разрабатывают угольные месторождения?

Места, где есть уголь, на планете уже давно разведаны. Его запасы в разных странах огромные, их хватит для нужд отопления и промышленности почти на три века. Но по оценкам геологов, их может быть больше, поскольку не во всех частях света проводились глубинные геолого-поисковые работы на предмет наличия угольного топлива. Разработка угольных месторождений актуальна и приносит ощутимый доход государствам, которые занимаются добычей этого твёрдого чёрного золота. Процесс разработки залежей ведётся в зависимости от рельефа местности и глубины залегания угольных пластов.

Интересно: Как определяют длину пути футболиста в игре и его скорость?

Марки угля

В природе существует много разновидностей каменного угля, которые отличаются техническим составом, показателями спекаемости и выходом летучих составляющих. Для коксования подходят всего несколько марок угля. Но не все они пригодны для спекания в чистом виде. Иногда требуется добавление некоторых компонентов. Итак, существуют следующие марки коксующегося угля:

  1. К – коксовый. При коксовании этой марки угля в чистом виде получается кондиционный металлургический кокс. Для получения угля высшего качества добавляют другие марки – жирный или газовый.
  2. КЖ – коксовый жирный. Обладает наилучшей коксуемостью, в основном используется для получения кокса без добавления других марок угля. В составе коксового жирного угля содержится до 30 % летучих компонентов. Отражение витрена – 1,3 %. Толщина пластического слоя составляет 18 мм. Без изменений качества кокса допускается добавление в эту марку до 20 % КС, ОС и КО.
  3. КО – коксовый отощенный. Толщина пласта составляет 10-12 мм, отражение витрена – до 1 %. Как правило, эта марка не используется отдельно, а только в сочетании с ЖК и ГЖ углем.
  4. КСН – коксовый слабоспекающийся низкометаморфозный. Во время спекания из этого вида угля образуется стирающийся кокс с низкой прочностью, поэтому его в основном используют для спекания с другими марками или для получения синтетического газа.
  5. КС – коксовый слабоспекающийся. Толщина пластического слоя составляет до 9 мм. Характеризуется низкой спекаемостью. Уголь марки КС используют коксохимическими предприятиями в качестве отощающего компонента. Также его применяют в некоторых сферах производства для слоевого сжигания.
  6. ГК – газовые коксующиеся. При коксовании дают хорошо сплавленный кокс, но с малой механической прочностью. Продукт спекания легко разделяется на мелкие куски. Обычно газовый уголь применяется в смесях с другими коксующимися углями.

Наилучшими для спекания считаются такие марки коксующегося угля: жирный, слабоспекающийся, газовый, отощенно-спекающийся и коксовый в чистом виде. В них содержится наименьшее количество примесей, и они обладают высокой пластичностью.

Коксующиеся угли

КОКСУЮЩИЕСЯ УГЛИ (а. соking соals; н. Kokskohlen; ф. charbon а соke, charbon соkefiable, charbon соkeiant; и. carbones соquificables) — каменные угли средних стадий углефикации, из которых в условиях промышленного коксования в смесях (шихтах) с другими углями или без смешивания получают кусковой кокс определенной крупности и прочности.

Коксующиеся угли, в отличие от других каменных углей, при нагревании без доступа воздуха переходят в пластическое состояние и спекаются. Коксующиеся угли характеризуются в необогащённом виде или в концентратах зольностью менее 10% и низким содержанием S (менее 3,5%), выход летучих веществ (Vdaf) 15-37%. По способности к коксообразованию коксующиеся угли подразделяются на 5 категорий — коксовые, жирные, отощённые коксовые, газовые и слабоспекающиеся. В CCCP отнесение углей к группе коксующихся углей прежде всего базируется на их пригодности для производства кондиционного доменного кокса.

В действующих в CCCP классификациях к коксующимся углям относят угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, OC и CC с подразделением на технологические группы по спекаемости. Коксовые угли марок К (коксовые) и КЖ (коксово-жирные) дают кондиционный доменный кокс без смешивания с другими углями. Жирные угли марок Ж (жирные) и ГЖ (газово-жирные) без смешивания с другими дают хорошо сплавленный, но более мелко дробящийся кокс с физико-механическими характеристиками, ниже принятых для доменного кокса. Доменный кокс из жирных углей может быть легко получен в бинарных смесях с коксовыми или отощёнными коксовыми углями. Отощённые коксовые угли марок К2 (коксовые вторые) и OC (отощённо-спекающиеся) без смешивания с жирными дают кокс повышенной истираемости с физико-механическими характеристиками, не соответствующими доменному коксу. Доменный кокс из отощённых коксовых углей получается в бинарных смесях с жирными. Газовые угли марки Г (газовые) без смешивания с другими дают кокс достаточно сплавленный, но легко разделяющийся на мелкие и хрупкие куски, характеризующиеся малой механической прочностью. Газовые угли для получения доменного кокса в современных коксовых печах при обычной технологии подготовки шихты могут применяться только в смесях с хорошо коксующимися углями. Слабоспекающиеся угли марки CC (слабоспекающиеся) без смешивания с другими не дают кускового кокса. Доменный кокс может быть получен из них только в смесях с жирными углями (не менее 70-85% жирных углей).

Коксующиеся угли известны в угленосных формациях от карбона до палеогена включительно, однако свыше 90% их запасов сконцентрировано в бассейнах и месторождениях карбона и перми. Значительными запасами коксующихся углей располагают CCCP (Донецкий, Печорский, Кизеловский, Кузнецкий, Карагандинский, Южно-Якутский, Тунгусский и другие бассейны), США (Аппалачский, Западный, Юинта, Грин-Ривер и др.), Великобритания (Нортамберлендский, Южно-Уэльский, Ланкаширский и Йоркширский бассейны), ФРГ (Нижнерейнско-Вестфальский, или Рурский, Нижневестфальский), ПНР (Верхне- и Нижнесилезский, Люблинский), Бельгия (Льежский), Индия (Бокаро, Ранигандж, Джхария), Канада (Альберта), Австралия (Боуэн, Новый Южный Уэльс), KHP (Шаньси, Датун), MHP (Тавантолгой), ЧССР (Остравско-Карвинский и Трутновский); ограниченные по запасам месторождения известны также во Франции (Саарско-Лотарингский, Hop и Па-де-Кале, Аквитанский бассейны), в Испании (Астурийский и Южно-Кантабрийский бассейны), Венгрии, Румынии, Югославии, Турции, Японии, Иране, Афганистане, Мексике, Бразилии, Аргентине. Коксующиеся угли выявлены также в ЮАР (Витбанк), Зимбабве (Саби), Мозамбике. В перечисленных бассейнах коксующиеся угли составляют 10-65% общих запасов углей и разрабатываются наиболее интенсивно.

Сферы применения

Главное предназначение коксующегося угля – промышленное топливо. Во время сжигания коксующийся уголь выделяет большое количество тепловой энергии. Так, температура воспламенения этого топлива составляет 470ºС. Но сжигание – не единственный способ извлечения полезных свойств из этого ископаемого. Существует много других отраслей народного хозяйства, в которых эффективно используют коксующийся уголь. Применение этого природного ресурса в промышленных процессах позволяет получать из него свинец, молибден, цинк, германий, серу, галлий и другие химические элементы. Промышленное применение имеют также и отходы угольной промышленности. Так, их перерабатывают в огнеупорные материалы и абразивы. Также из отходов производят строительные материалы.

Читайте также:  Как поставить задачу для работы с таблицами

В общей сложности из каменного топлива изготавливают более 300 разновидностей продукции. Уголь используется в качестве основного материала для производства углеграфитовых конструкционных элементов, высокоазотных кислот, которые применяются в удобрениях. Эффективное применение имеют вещества, которые выделяются в процессе коксования. Так, во время сухой перегонки образуется каменноугольная смола и аммиачная вода. Они также поддаются переработке.

Источник

Как происходит коксование угля?

Кокс представляет собой искусственно созданное ценное топливо, которое изготавливают за счет переработки каменного угля. Процесс коксования угля предусматривает целый комплекс различных стадий, к которым относятся: подготовка сырья, непосредственно само коксование, выгрузка и охлаждение кокса, а также переработка летучих веществ. Для коксования отбирают каменный уголь следующих марок: газовые, жирные, отощенно-спекающиеся, коксовые. На этапе подготовки сырья его засыпают в дробильные установки, чтобы измельчить, после чего передают в специальные машины для грохочения. Следующим этапом является калибрование полученного сырья с помощью специальной установки.

Полученные куски разделяют на несколько групп, которые затем отправляют на следующие этапы коксования. А именно, уголь класса 10-80 мм затем отправляют на обогащение, а сырье класса 0-10 сначала подвергают удалению из него пыли. Обогащение угля осуществляется несколькими методами: мокрым и сухим. Первый метод предполагает удаление из сырья различных примесей с помощью воды, а с помощью второго способа можно удалить примеси из породы с помощью специального сита. Приобрести обогащенный каменный уголь в Красноярске по выгодной цене можно здесь http://uglex.com/articles/279-kupit-ugol-v-krasnoyarske.html. В случае если для обогащения был выбран мокрый метод, полученное в его процессе сырье обязательно нужно просушить.

После этапа подготовки сырья происходит отбор угольной шихты, которая должна быть максимально однородной. Этот процесс важен, поскольку именно от него будет зависеть качество кокса. После того как шихту хорошо измельчили и смешали, ее направляют в башню, из которой ее дальше подают в коксовые печи. Затем шихту утрамбовывают, а саму печь начинают постепенно нагревать. Время, которое нужно потратить на нагрев печи, зависит от нескольких факторов: ее ширины, влажности сырья и других. В среднем оно колеблется в рамках от 14 до 18 часов.

Следует отметить, что особое значение при этом имеет температура, которая разнится зависимо от стадии коксования. А именно, на этапе сушки температура достигает 100-120 градусов, нагрева — 120-350, размягчения — 350-500, полукокса — 500-600, прокаливания и затвердения сырья — 600-1100. Поскольку в разных слоях шихты, которая находится в печах, одновременно происходят различные процессы, коксование является слоевым, поскольку в одной печи находятся в одно и то же время слои влажного и сухого угля, а также кокса и полукокса. После окончания процесса коксования полученный продукт охлаждают и разделяют его на несколько классов в зависимости от размера кусков.

Источник

КОКСОВА́НИЕ

КОКСОВА́НИЕ, про­цесс вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной пе­ре­ра­бот­ки ор­га­нич. ве­ществ без дос­ту­па воз­ду­ха для по­лу­че­ния твёр­до­го уг­ле­ро­ди­сто­го ос­тат­ка (кок­са). В РФ пром. зна­че­ние име­ет К. твёр­дых го­рю­чих ис­ко­пае­мых (уг­лей, тор­фа, го­рю­чих слан­цев), вы­со­ко­ки­пя­щих ос­тат­ков пе­ре­ра­бот­ки неф­ти, ка­мен­но­уголь­но­го пе­ка. При К. про­ис­хо­дят про­цес­сы тер­мич. де­ст­рук­ции вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний сы­рья, а так­же по­ли­ме­ри­за­ции и по­ли­кон­ден­са­ции про­ме­жу­точ­ных и ис­ход­ных ве­ществ.

К. твёр­дых го­рю­чих ис­ко­пае­мых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ке­ра­мич. ре­ак­то­рах (кок­со­вых пе­чах) разл. кон­ст­рук­ции. Для пе­ре­ра­бот­ки ка­мен­ных уг­лей наи­бо­лее при­ем­ле­ма го­ри­зон­таль­ная ка­мер­ная печь. Ис­поль­зуе­мые в РФ кок­со­вые пе­чи кок­со­хи­мич. пред­при­ятий обо­ру­до­ва­ны ка­ме­ра­ми К. объ­ё­мом 14–52 м 3 . Кок­со­вая печь име­ет сис­те­мы обог­ре­ва, за­груз­ки уголь­ной ших­ты, вы­да­чи кок­са, от­бо­ра па­ро­га­зо­вых про­дук­тов К. Кок­со­вые пе­чи – пе­рио­ди­че­ски дей­ст­вую­щие аг­ре­гаты, объ­е­ди­нён­ные в ба­та­реи (рис.), обес­пе­чи­ваю­щие не­пре­рыв­ность про­цес­са кок­со­хи­мич. про­из-ва. Кок­со­вые ба­та­реи вклю­ча­ют неск. де­сят­ков пе­чей. Ота­п­лива­ют­ся кок­со­вые пе­чи кок­со­вым или до­мен­ным га­зом, а так­же их сме­сью. Темп-ра ус­та­нав­ли­ва­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от ка­че­ст­ва сы­рья, ус­ло­вий К. и др. фак­то­ров. Макс. темп-ра в ото­пит. про­стен­ке 1450 °С, темп-ра при вы­да­че про­дук­та 1000–1100 °С, удель­ный рас­ход энер­гии на К. су­хой ших­ты 2300–2700 кДж/кг. Ка­че­ст­во кок­са су­ще­ст­вен­но по­вы­ша­ет­ся при пред­ва­ри­тель­ном на­гре­ва­нии ших­ты до 200 °С или при её час­тич­ном брике­ти­ро­ва­нии и трам­бо­ва­нии. Вне­дре­ние не­пре­рыв­ных про­цес­сов К. (про­из-во бри­ке­то­кок­са, фор­мо­ван­но­го кок­са, К. в коль­це­вых пе­чах и др.) по­зво­ля­ет рас­ши­рить ре­сур­сы кок­сую­щих­ся уг­лей и по­лу­чить кокс, оп­ти­маль­но удов­ле­тво­ряю­щий тре­бо­ва­ни­ям по­тре­би­те­лей.

При К. ка­мен­ных уг­лей об­ра­зу­ют­ся кокс, ка­мен­но­уголь­ная смо­ла, кок­со­вый газ и др. про­дук­ты. На­гре­ва­ние ка­мен­ных уг­лей до 300 °С – т. н. ста­дия бер­ти­ни­за­ции (об­ла­го­ра­жи­ва­ния) – при­во­дит к вы­де­ле­нию во­дя­ных па­ров, СО 2, СО, СН 4; то­п­ли­во обо­га­ща­ет­ся уг­ле­ро­дом, по­вы­ша­ет­ся те­п­ло­та его сго­ра­ния. При темп-ре 300–350 °С об­ра­зу­ют­ся жид­кие и га­зо­об­раз­ные про­дук­ты (гл. обр. за счёт де­ст­рук­ции мак­ро­мо­ле­кул). При темп-ре 350–500 °С из ле­ту­чих про­дук­тов де­ст­рук­ции фор­ми­ру­ет­ся пла­стич. мас­са – смесь твёр­до­го ве­ще­ст­ва и не­ле­ту­чих жид­ких про­дук­тов. При темп-ре вы­ше 550 °С пла­стич. мас­са за­твер­де­вает. При 600 °С об­ра­зу­ет­ся по­лу­кокс; при темп-ре 900 °С за­вер­ша­ет­ся пре­вра­ще­ние по­лу­кок­са в кокс.

К. бу­рых уг­лей, тор­фа и го­рю­чих слан­цев осу­ще­ст­в­ля­ют при темп-ре 500–700 °С. Из бу­рых уг­лей по­лу­ча­ют ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ный уг­ле­ро­ди­стый ос­та­ток, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся в элек­тро­тер­мич. про­из-ве, для бы­то­вых це­лей. Мо­ди­фи­ци­ро­ва­ни­ем тор­фя­но­го кок­са (во­дя­ным па­ром, СО 2, воз­ду­хом) по­лу­ча­ют вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные сор­бен­ты. При пе­ре­ра­бот­ке го­рю­чих слан­цев по­лу­ча­ют хи­мич. про­дук­ты разл. на­зна­че­ния.

К. тя­жё­лых ос­тат­ков пе­ре­ра­бот­ки неф­ти осу­ще­ст­в­ля­ют при темп-ре 470–540 °С в ме­тал­лич. ре­ак­то­рах. По­лу­ча­ют жид­кие про­дук­ты и газ (70–80%) – сырьё для неф­те­хи­мич. син­те­за, а так­же неф­тя­ной кокс (20–30% по мас­се). К. ка­мен­но­уголь­но­го пе­ка про­из­во­дят в пе­ко­кок­со­вых пе­чах кок­со­хи­мич. пред­при­ятий при темп-ре 1000 °С в те­че­ние 17,5 ч. Пе­ко­кок­со­вые пе­чи, объ­е­ди­нён­ные в пе­ко­кок­со­вые ба­та­реи из 5–7 пе­чей, обо­ру­ду­ют ка­ме­ра­ми К. объ­ё­мом ок. 18 м 3 . По­лу­ча­ют 64–67% по мас­се пе­ко­во­го кок­са, 23–28% смо­лы, 7–8% га­за.

Про­бле­му за­гряз­не­ния ок­ру­жаю­щей сре­ды от­хо­да­ми кок­со­хи­мич. пред­при­ятий ре­ша­ют пу­тём тща­тель­ной гер­ме­ти­за­ции тех­но­ло­гич. аг­ре­га­тов, со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­но­ло­гии К. и кон­ст­рук­ции пе­чей, очи­ст­ки сточ­ных вод или соз­да­ния бес­сточ­ных тех­но­ло­гий. Вы­со­кий уро­вень эко­ло­гич. опас­но­сти, а так­же сни­же­ние кон­ку­рен­то­спо­соб­но­сти отд. ви­дов про­дук­ции К. обу­сло­ви­ли раз­ра­бот­ку и реа­ли­за­цию тех­но­ло­гий про­из-ва кок­са без улав­ли­ва­ния ле­ту­чих про­дук­тов К.; в 2001 по та­кой тех­но­ло­гии США, Ки­тай, Ко­лум­бия, Ин­дия про­из­ве­ли 43 млн. т кок­са.

Источник

Adblock
detector