Коксование: различия между версиями

2392 байта добавлено ,  3 года назад
дополнение, источники
(категоризация)
(дополнение, источники)
{{нет источников|дата=2012-02-16}}
'''Коксова́ние''' — процесс переработки жидкого и твёрдого [[топливо|топлива]] нагреванием без доступа кислорода. При разложении топлива образуется твёрдый продукт — [[нефтяной кокс|нефтяной]] или [[каменноугольный кокс]] и летучие продукты. Основное количество кокса получают из каменного угля{{Sfn|Козловский|1985|c=49}}.
 
== История ==
== Коксование углей ==
ШирокоПроизводство распространённыйкаменноугольного технологическийкокса процесс, появившийсявозникло в XVIII столетиивеке<ref name="Slovar">{{статья|заглавие=Кокс и коксование|издание=[[Энциклопедический словарь (Педагогика)|Энциклопедический словарь]] юного химика. 2-е изд.|ответственный=Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо|место={{М}}|издательство=[[Педагогика (издательство)|Педагогика]]|isbn=5-7155-0292-6|год=1990|страницы=117—118}}</ref>, когда понадобилось заменить становившийся всё более дефицитным [[древесный уголь]] для [[доменная печь|доменных печей]]. КоксованиеПервая состоитпромышленная изплавка стадий:на подготовкакоксе квыполнена коксованию,в собственно[[Великобритания|Великобритании]] коксование,в улавливание1735 игоду. переработкаК летучих198З продуктовгоду мировое производство кокск составило около 360 млн. тонн{{Sfn|Козловский|1985|c=49}}.
 
== Коксование углей ==
'''Подготовка''' включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 0,3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «[[шихта|шихты]]».[[Файл:Coke Ovens Abercwmboi.jpg|right|thumb|Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля (на заводе бездымного топлива, Южный [[Уэльс]]).]]
[[Файл:KokereiProsper2011 21.jpg|right|thumb|Коксотушильный вагон перед башней мокрого тушения.]]
{{External media
|align = left
|image1=[http://www.akz.lg.ua/media/m_ak_19.jpg Углеподготовка]
|image2=[http://www.mining-portal.ru/images/eto_interesno/kak_koks/image003.jpg Коксовый цех]
|image13=[http://www.mining-portal.ru/images/eto_interesno/kak_koks/image022.jpg Коксосортировка и погрузка товарного кокса]
}}
Широко распространённый технологический процесс, состоящий из следующих стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и переработка летучих продуктов<ref name="Slovar" />.
Для '''коксования''' шихту загружают в щелевидную [[коксовая печь|коксовую печь]] (ширина 400—450 мм, объём 30-40 м³). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: [[коксовый газ|коксового]] (чаще всего), [[доменный газ|доменного]], [[генераторный газ|генераторного]], их смесей и др.
 
'''Подготовка''' включает [[обогащение полезных ископаемых|обогащение]] (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, [[измельчение]] до зёрен размером около 0,3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «[[шихта|шихты]]».[[Файл:Coke Ovens Abercwmboi.jpg|right|thumb|Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля (на заводе бездымного топлива, Южный [[Уэльс]]).]]
Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового пирога» (спёкшейся в пласт массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или газом ([[азот]]ом).
[[Файл:Coke Ovens Abercwmboi.jpg|right|thumb|Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля (на заводе бездымного топлива, Южный [[Уэльс]])]]
Для '''коксования''' шихту загружают в щелевидную [[коксовая печь|коксовую печь]] (ширина 400—450 мм, объём 30-4030—40 м³<sup>3</sup>). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: [[коксовый газ|коксового]] (чаще всего), [[доменный газ|доменного]], [[генераторный газ|генераторного]], их смесей и др.
 
Продолжительность нагрева составляет 14-1614—16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-7875—78 % от массы исходного угля) в виде т. н.так называемого «коксового пирога» (спёкшейся в пластпластической массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или газом ([[азот]]ом).
При 250 градусах Цельсия из угля испаряется вода, улетучиваются [[угарный газ]] и [[углекислый газ]],
при 350 градусах улетучиваются [[углеводороды]], соединения азота и [[фосфор]]а, при 500 градусах происходит спекание — образуется полукокс, при 700 градусах и больше улетучивается [[водород]] и образуется кокс<ref name="Slovar"/>.
 
При 250 градусах Цельсия из угля испаряется вода, улетучиваются [[угарный газ]] и [[углекислый газ]], при 350 градусах улетучиваются [[углеводороды]], соединения азота и [[фосфор]]а, при 500 градусах происходит спекание — образуется полукокс, при 700 градусах и больше улетучивается [[водород]] и образуется кокс<ref name="Slovar"/>.
Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для '''улавливания''' и '''переработки'''. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых [[холодильник]]ах (до 25-35 °C). [[Конденсат]]ы объединяют и отстаиванием выделяют [[надсмольная вода|надсмольную воду]] и [[каменноугольная смола|каменноугольную смолу]]. Затем сырой [[коксовый газ]] последовательно очищают от NH<sub>3</sub> и H<sub>2</sub>S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого [[бензол]]а и [[фенол]]а), серной кислотой (для улавливания [[пиридин]]овых оснований). Очищенный коксовый газ (14-15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева [[Коксовая батарея|батареи коксовых печей]] и для других целей.
 
Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для '''улавливания''' и '''переработки'''. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых [[холодильник]]ах (до 25-3525—35 °C). [[Конденсат]]ы объединяют и отстаиванием выделяют [[надсмольная вода|надсмольную воду]] и [[каменноугольная смола|каменноугольную смолу]]. Затем сырой [[коксовый газ]] последовательно очищают от NH<sub>3</sub> и H<sub>2</sub>S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого [[бензол]]а и [[фенол]]а), серной кислотой (для улавливания [[пиридин]]овых оснований). Очищенный коксовый газ (14-1514—15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева [[Коксовая батарея|батареи коксовых печей]] и для других целей.
Из надсмольной воды (9-12 % от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH<sub>3</sub> (в виде концентрированной [[Гидрат аммиака|аммиачной воды]]), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку [[сточные воды|сточных вод]] на очистные сооружения.
 
Из надсмольной воды (9-129—12 % от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH<sub>3</sub> (в виде концентрированной [[Гидрат аммиака|аммиачной воды]]), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку [[сточные воды|сточных вод]] на очистные сооружения.
[[Каменноугольная смола]] (3-4 % от массы угля) является сложной смесью [[органические вещества|органических веществ]] (в настоящее время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ). Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: [[нафталин]], [[антрацен]], [[фенантрен]], [[фенол]]ы и каменноугольные масла.
 
[[Каменноугольная смола]] (3-43—4 % от массы угля) является сложной смесью [[органические вещества|органических веществ]] (в настоящее время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ). Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: [[нафталин]], [[антрацен]], [[фенантрен]], [[фенол]]ы и каменноугольные масла.
Коксохимические заводы являются одним из крупнейших потребителей каменного угля — до ¼ мировой добычи.
 
Коксохимические заводы являются одним из крупнейших потребителей каменного угля — до ¼ мировой добычи{{Sfn|Козловский|1985|c=49}}.
 
== [[Полукоксование]] твёрдого топлива ==
 
== Коксование тяжёлых нефтяных остатков ==
Нефтяной кокс получают коксованием жидких нефтяных остатков и пеков, при крекинге и пиролизе продуктов перегонки нефти, электродный пековый кокс — коксованием высокоплавкого каменноугольного пека. Нефтяной и электродный пековый кокс являются основным сырьё для производства [[электрод]]ов. Нефтяной и электродный пековый кокс имеют по сравнению с каменноугольным очень низкую зольность, как правило, не выше 0,3 % (до 0,8 % у нефтяного кокса){{Sfn|Козловский|1985|c=49}}.
 
РазновидностьКоксование тяжёлых нефтяных остатков является разновидностью глубокого термического [[крекинг]]а [[углеводороды|углеводородов]] с целью получения [[нефтяной кокс|нефтяного кокса]] и [[газойль|газойлевых]] фракций. Осуществляется при 420—560 °C и давлениях до 0,65 МПа. Продолжительность процесса варьирует от десятков минут до десятков часов. Сырьём для процесса служат: тяжёлые фракции перегонки [[нефть|нефти]], остатки [[деасфальтизация|деасфальтизации]], термического и каталитического [[крекинг]]а, [[пиролиз]]а [[бензин]]ов и газойлей.
 
Сырьём для процесса служат: тяжёлые фракции перегонки [[нефть|нефти]], остатки [[деасфальтизация|деасфальтизации]], термического и каталитического [[крекинг]]а, [[пиролиз]]а [[бензин]]ов и газойлей.
 
Сущность процесса состоит в последовательном протекании реакций крекинга, [[дегидрирование|дегидрирования]], [[циклизация|циклизации]], [[ароматизация|ароматизации]], [[поликонденсация|поликонденсации]] и уплотнения с образованием сплошного «коксового пирога». Выделяющиеся летучие продукты подвергают ректификации для выделения целевых фракций и их стабилизации, кубовый остаток возвращают в процесс. Готовый кокс периодически выгружают, подвергают [[Сушка (процесс)|сушке]] и [[прокаливание|прокаливанию]].
 
По аппаратурному оформлению различают: т. н. «[[Установка замедленного коксования|замедленное]]» коксование в необогреваемых камерах (для получения малозольного кокса), обогреваемых кубах (для получения электродного и специальных видов кокса), коксование в «[[кипящий слой|кипящем слое]]» порошкообразного кокса (т.так н.называемый «термоконтактный крекинг»). При сочетании последнего способа с газификацией кокса в процесс могут быть вовлечены кроме нефтяных остатков природные асфальты[[асфальт]]ы и битумы[[битум]]ы.
 
== См. также ==
== Примечания ==
{{Примечания}}
 
== Литература ==
* {{Книга|автор=Гл. ред. Е. А. Козловский|заглавие=Горная энциклопедия в пяти томах. Том 2|ссылка=|ответственный=|издание=|место=Москва|издательство=Советская энциклопедия|год=1985|страницы=|страниц=575|isbn=|isbn2=|ref=Козловский}}
 
== Ссылки ==