Високотемпературне коксування, Графітація - Піроліз твердих горючих копалин

Високотемпературне коксування (ВТК). При високотемпературному коксуванні кам'яного вугілля виходять наступні продукти:

Тверді - кокс різних сортів;

Рідкі - кам'яновугільна (коксова) смола і надсмольна вода;

Газоподібні - аміак, сірководень, суміш пароподібних бензольних вуглеводнів, зворотний коксовий газ.

Основне значення в утворенні хімічних продуктів ВТК в сучасних коксовий печах має склад шихти, температура і період коксування, а також розмір (об'єм) підсводного простору камери, який визначає тривалість перебування в ньому газу. У підсводному просторі продукти зазнають подальшої ароматизації і утворюються компоненти високотемпературної смоли, "сирого бензолу" і газу. При ВТК відбувається перерозподіл хімічних елементів між продуктами коксування (таблиця 5), причому основна кількість вуглецю знаходиться в твердому залишку (коксі), водень переходить в коксовий газ, а кисень у пірогенетичну воду і газ.

Високотемпературною кам'яновугільною смолою прийнято називати складну суміш великого числа рідких органічних продуктів коксування, що конденсуються з газу при охолоджуванні до 20 - 400С (таблиця 6). Кількість смоли в залежності від складу шихти і режиму коксування змінюється від 1,5 до 6,0 %. Практично на коксохімзаводах він становить 3,0 - 3,5 % від сухий шихти. Щільність смоли становить звичайно 1,17 - 1,19 і підвищується із зростанням температури.

Таблиця 5. 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

Таблиця 6. Вихід фракцій кам'яновугільною 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

Тяжка фракція

230-270

5,0-8,0

1-ша антраценова фракція

270-300

3,0-5,0

2-га антраценова фракція

300-360

16,0-20,0

Пек кам'яновугільний

Вище 360

54,0-65,0

"Сирий бензол" являє собою суміш пароподібних органічних сполук, що утворюються при ВТК і що не конденсуються з газу зі смолою. У виробничих умовах їх витягують з газу сорбцією спеціальними кам'яновугільними або нафтовими маслами, а іноді активованим вугіллям або шляхом виморожування. По суті "сирий бензол" є летючою частиною легкої фракції коксової смоли і його компоненти увійшли б в неї при більш глибокому охолоджуванні.

Головними компонентами "сирого бензолу" є одноядерні ароматичні з'єднання - бензол (до 70 %) і його метиловані гомологи: толуол (8 - 20 %), ксилоли (2 - 5 %) і ін.

Пірогенетична вода конденсується з газу разом з вологою, що випарувалася з вугілля і в сумі з нею складає надсмольну воду. Вихід її змінюється від 1 до 3%. У надсмольну воду переходить значна кількість різних водорозчинених продуктів піролізу (аміак і його з'єднання, феноли і пірідінові основи).

Зворотний коксовий газ - газ, що залишається після видалення з прямого газу смоли, "сирого бензолу" і води. У газі, що отримується при ВТК, збільшено зміст водню, але знижена частка оксидів вуглецю і нижчих парафінів (таблиця 7).

Таблиця 7. Середній склад сухого зворотного газу

Коксохімічні заводи

CO2+ H2S

CO

CmHn

O2

H2

CH4 і гомологи

N2

G, 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

Графітація

В результаті графітації відбувається упорядкування та перестроювання атомів вуглецю в структуру графіту. У добре графітуємих вуглецевих речовинах протікає процес гомогенної графітації, в результаті якої відбувається безперервне збільшення ділянок графітоподібної структури за рахунок аморфної фази. У важко графітуємих речовинах одночасно з утвореними графітовими кристаллитами зберігається значна кількість аморфної фази навіть при температурах близько 3000°С. Цей вид графітації носить назву гетерогенної.

Похожие статьи




Високотемпературне коксування, Графітація - Піроліз твердих горючих копалин

Предыдущая | Следующая