Коксохимическое производство

Коксохимическое производство.

     Коксование - разложение при высокой температуре без доступа воздуха твердых и жидких горючих ископаемых с образованием летучих веществ и твердого остатка - кокса. Последний находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Сырье для коксования - в основном каменный уголь, в значительно меньших масштабах перерабатывают другие горючие ископаемые.

     Коксование каменного угля - переработка его при 900-1100 °С с целью получения каменноугольного кокса, коксового газа, каменноугольной смолы и других продуктов. Предварительно обогащенные (отделенные от минеральных примесей), измельченные до зерен размером 3 мм и тщательно перемешанные угли (шихту) направляют в башню, из которой с помощью загрузочных вагонов через специальные люки подают в раскаленные коксовые печи - горизонтальные аппараты щелевидного типа (см. рис.).      Обогревательные простенки (вертикальные каналы) печей выложены из динасового огнеупорного кирпича. Преимущественно, применение нашли печи с камерами шириной 400-500 мм, высотой 47 м, длиной 12-16м, полезным объемом 20-50 м3. Несколько десятков печей (обычно 60-70) компонуют в единую систему - коксовую батарею, обслуживаемую общим комплектом машин и механизмов (загрузочные и тушильные вагоны, коксовыталкиватель, двересъемная машина и др.).

     В зависимости от ширины камеры, влажности шихты и

Коксовая печь: 1 - камера; 2 – обогре- ее насыпной массы, а также температуры в простенках

вательный простенок; 3 - уровень        (обычно 1300-1370 °С) нагревание шихты длится 14-18 ч.

загружаемой шихты; 4 - горелки;             Для обогрева печей используют доменный, коксовый,

5 - уровень обогрева.                     генераторный и другие газы или их смеси.

     Эти теплоносители сгорают в обогревательных простенках, куда наряду с газом подают воздух. Для его подогрева в специальных регенераторах, которые расположены под коксовой батареей и служат как бы ее основанием, используют теплоту продуктов сгорания газа.

     Коксование характеризуется разновременностью процессов, происходящих в отдельных слоях (слоевое коксование). Вследствие этого в коксуемом массиве длительно находятся одновременно слои кокса, полукокса, тестообразной пластической массы, сухой и влажный уголь. Кокс формуется в виде монолита (коксового "пирога"), который затем растрескивается на куски разной величины. К концу процесса температуры во всех слоях практически выравниваются.

     После завершения коксования дверь камеры открывается с помощью специальных механизмов и раскаленный "пирог" подается коксовыталкивателем в тушильный вагон, перемещающийся по рельсам вдоль коксовой батареи. Кокс тушится в этом вагоне мокрым способом - обильно орошается водой около 2 мин. Охлажденный кокс выгружается равномерным слоем на наклонную коксовую площадку (рампу), на грохотах с квадратными отверстиями разделяется по классам крупности (>40, 40-25, 25-10, <10мм) и направляется потребителям. Все большее распространение получает сухой способ тушения. Из форкамеры специальной установки кокс постепенно перемещается в камеру тушения, где с помощью N2 или других инертных газов охлаждается до 200-220 °С. Газ движется снизу вверх навстречу кускам кокса и, охлаждая его, нагревается до 800-900 °С и направляется в котельную установку, где отдает теплоту для образования водяного пара. Охлажденный газ нагнетателем возвращается на тушение раскаленного кокса.

     Летучие продукты коксования в виде парогазовой смеси с температурой 700-750 °С охлаждаются сначала в газосборнике, тонкораспыленной водой до 80 °С, а затем в трубчатых холодильниках до 25-35 °С. Образовавшиеся конденсаты после отделения от коксового газа(в его состав входят H2 ,CH4 ,CO u CO2 ,примеси NH3 ,N2 и других газов)разделяют отстаиванием и получают органический и водный слои - соответственно каменноугольную смолу (она содержит несколько сотен различных органических веществ, в том числе бензол и его гомологи, фенол и ароматические спирты, нафталин и различные гетероциклические соединения)и надсмольную(или аммиачную)воду(содержит растворенный аммиак, а также фенол, сероводород и другие вещества). Из 1 т угольной шихты получают 650-750 кг кокса, 340-350 м3 коксового газа, 30-40 кг смолы, 10-12 кг сырого бензола, 2,5-3,4 кг NH3.

     Технология коксования предусматривает переработку только определенной группы каменных углей (коксовых, жирных, отощенных, спекающихся), способных при нагревании переходить в пластическое состояние. Поскольку запасы и добыча этих типов углей ограничены, в состав шихты все в больших количествах начинают вводить слабоспекающиеся угли малой (газовые) и высокой степени метаморфизма и даже тощие. При этом чтобы не ухудшить качество (особенно прочность) кокса, технологию слоевого коксование несколько изменяют. В частности, получает распространение метод частичного брикетирования шихты перед коксование Примерно 1/3 количества шихты, состоящей из слабоспекающихся углей, брикетируют со связующим нефтяного или каменноугольного происхождения и добавляют брикеты к остальной массе шихты, направляемой в угольную башню. В некоторых странах шихту загружают в печи в виде трамбованных прочных угольных блоков плотностью 1,10-1,15 т/м3; трамбование шихты осуществляют с помощью специального устройства, смонтированного на коксовыталкивателей.

     Эффективный метод совершенствования слоевого коксования шихты с большим содержанием слабоспекающихся компонентов заключается в том, что хорошо измельченную шихту сначала нагревают газообразным теплоносителем до 150-250 °С и только после этого загружают в печи. Термическая подготовка шихты позволяет увеличить в ней долю газовых углей до 70-75%, повысить на 30-40% производительность печей (благодаря увеличению разовой загрузки шихты вследствие повышения ее насыпной массы от 0,7 до 0,85 т/м3 и сокращению длительности процесса на 1,5-2 ч), увеличить прочность кокса.

     Принципиально новая технология непрерывного коксование - метод получения формованного кокса: скоростное нагревание шихты до пластического состояния, формование под небольшим давлением с получением так называемых формовок и их последующее прокаливание в вертикальных печах. Метод дает возможность использовать слабоспекающиеся угли, получать кокс желаемых размеров и форм, снизить до минимума загрязнение окружающей среды и автоматизировать технологические операции.