Коксування

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Коксові батареї, Дуйсбург

Коксування — переробка природного палива нагріванням до температури 900…1050°С без доступу повітря для одержання коксу, коксового газу та деяких побічних продуктів.

Процес коксування[ред.ред. код]

Процес коксування складається з трьох стадій: підготовки сировини, власне коксування і переробки коксового газу. Сировиною для коксування служить суміш кам'яного вугілля, що здатна при нагріванні спікатись (тобто розм'якшуватись і злипатись в спільну масу). Таку здатність має коксівне вугілля марок К, ПС, Ж, Г.

Коксування кам'яного вугілля проводять у коксових печах, коксування важких продуктів переробки нафти — в металевих кубах або спеціальних печах. В результаті коксування паливо розкладається з утворенням летких продуктів і твердого залишку коксу. Основним цільовим продуктом цього процесу є кокс, який використовується головним чином як відновник і паливо у металургійній промисловості.

Коксові батареї складаються з десятків вузьких камер, розташованих паралельно. Процес коксування починається із завантаження камер вугільною шихтою. Коксування звичайно здійснюється з зовнішнім підводом тепла. Під дією тепла вугілля прогрівається, сушиться і при температурі 350–450 оС розм'якшується і перетворюється в напіврідку пластичну масу, одночасно починається виділення летких речовин. При температурі 500–550 оС відбувається інтенсивне виділення смоли і продовжується виділення летких речовин. В результаті розм'якшення і виділення газів вугілля спучується і набирає пористої будови. Поступово в'язка маса густіє, твердіє (спікається) і утворює «коксовий пиріг», який до кінця процесу зменшується в об'ємі і розтріскується на окремі грудки. По мірі збільшення температури коксування зростає об'єм прямого коксового газу, що може бути використаний як газоподібне паливо (його теплота згоряння — 21-23 МДж/м3). При підвищенні кінцевої температури коксування до 1000–1150 оС зростає вихід смоли і сирого бензолу.

В результаті коксування одержують 75 — 80% коксу, 10 — 15% коксового газу, 1% бензолу, 3% смол.

Процес коксування триває 13 — 14 годин, по закінченні його кокс (з теплотою згоряння 29 — 31 МДж/кг) виштовхують з камери в гасильний вагон і заливають водою (гасять).

Продукти коксування[ред.ред. код]

В результаті коксування одержують 75 — 80% коксу, 10 — 15% коксового газу, 1% бензолу, 3% смол.

Кокс — головний продукт коксування[ред.ред. код]

Головним споживачем крупних класів коксу є чорна металургія. Крупний кокс (клас +25 мм) використовують також в кольоровій металургії при виплавці міді, свинцю, нікелю, в хімічній промисловості як відновник для отримання сульфіду натрію, цинкових білил, вуглекислого газу, сухого льоду, для випалювання вапняку, як висококалорійне бездимне паливо для комунально-побутових і промислових цілей і ін. Кокс середньої крупності (5-25 мм) застосовується в електротермічному виробництві для одержання феросплавів, карбіду кальцію, цинку, жовтого фосфору і ін., дрібний кокс (-5 мм) використовується як паливо.

Кокс використовується як відновник і паливо в металургійній промисловості, а леткі речовини служать сировиною для виробництва різних хімічних продуктів. Найважливіші властивості коксу — гранулометричний склад і механічна міцність.

Таблиця  — Кількість елементів, що містяться в твердому залишку при 500°С (% до початкового вугілля)

Вид ТГК С Н N О
Сапропеліти 54-61 21-27 17-32 17-32
Буре вугілля 78-83 36-39 - 14-43
Молоде кам'яне вугілля 75-82 35-60 68-85 10-52

Таблиця  — Розподіл елементів (% від змісту їх в шихті) при ВТК

Продукти коксування С Н N O
Кокс 84,2 6,6 13,8 5,9
Смола 3,8 11,8 6,4 0,9
«Сирий бензол» 1,4 1,8 - -
Пірогенетична вода - 12,5 - 59,2
Коксовий газ 10,6 66,3 72,0 34,0
Аміак - 1,0 10,8 -

Таблиця  — Вихід фракцій кам'яновугільної смоли (%)

Найменування фракцій Температурні границі, С Вихід фракції, %
Легке масло До 170–180 0,5-1,0
Середня фракція 170-230 10,0-12,0
Важка фракція 230-270 5,0-8,0
1-а антраценова фракція 270-300 3,0-5,0
2-а антраценова фракція 300-360 16,0-20,0
Пек кам'яновугільний Вище 360 54,0-65,0

Таблиця  — Середній склад сухого зворотного газу

Коксохімічні заводи CO2+H2S CO CmHn O2 H2 'CH4 'і гомологи N2 ,
кг/м3
QH,
МДж/м3
України А 2,0 7,6 2,3 1,0 61,2 21,7 4,2 0,472 19,1
Б 2,1 6,4 0,4 0,2 50,5 25,0 15,0 0,543 15,5
Росії А 2,7 8,1 2,4 0,4 54,4 25,9 4,9 0,501 19,1
Б 3,8 4,8 3,8 0,7 60,2 23,1 3,6 0,454 17,6

Таблиця  — Склад коксового газу

Компоненти Кількість, г/м3
Прямий газ Після другого рівня охолодження
Водяні пари 250- 450 25-30
Пари смоли 80-150 2-5
Ароматичні
вуглеводні
30-40 32-36
Аміак 8-13 7-11
Нафталін До 10 2-3
Сірководень 6- 40 16-26
Піридинові основи 0,4-0,6 0,4-0,6

Таблиця  Вимоги до хімічного складу коксу в Німеччині (% на суху масу)

Показник, % Значення
Зольність менше 9,0
Вихід летких речовин менше 0,75
Вміст сірки менше 0,70
Вміст лугів (Na2O + K2O) менше 0,20
Вміст хлору менше 0,05
Вміст фосфору менше 0,03
Вміст цинку менше 0,003

'Таблиця . -' Вимоги до фізичних властивостей коксу

CSR*(<10 мм), % >65
CRI**, % ≤23
М40>40 мм,% >55
М10>10 мм,% <15
Гранулометричний склад***(%) за класами, мм:
понад 80 мм ≤10%
менше 40 мм ≤18%
понад 20 мм ≤3%

Таблиця  — Вимоги до якості коксу

Показники якості коксу Сучасні
вимоги
Фактична якість коксу Перспективні вимоги (при витраті коксу <300 кг/т чавуну)
$$DeleteCell$$

Північно-
американсь-кого
Імпортованого
Механічна міцність %:
індекс стабільності (>25 мм) індекс твердості (> 6,4 мм)

60
68

59
69

59-64
68

>61
>70
Середня крупність, мм 50 50 50 >50
Вміст класів,%
>50 мм
>25 мм
>12,5 мм

46
94
2

25-75
93
2

21-75
93
3

>50
>96
0
Вихід летких речовин % 0,9 0,75 0,8 <1,0
Вміст %
вологи
золи
сірки
лугів

5,0
8,5
0,75
0,20

5,0
8,5
0,7
0,18

5,0
7,5-10,0
0,6-0,7
0,17

<5,0
<8,5
<0,75
<0,2
CSR, %
CRI, %
61
23
61
25
60-65
25-19
>61
<22
Індекс стабільності % Зміни витрати коксу, кг/т чавуну
<55 8,0
55-62 4,0
>62 2,0
Вміст, %  
золи 10,0
сірки* 5,0
вологи 2,5
Гаряча міцність CSR %  
<58 0,75
>58 1,50
  •   при зміні сірчистості коксу на 0,1%


Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]