Кокс и коксование

КОКС И КОКСОВАНИЕ КОКС И КОКСОВАНИЕ Кокс-серое, чуть серебристое,пористое и очень твердое вещество, более чем на 96 состоящее из углерода и получаемоепри на гревании каменного угля или нефтяных пеков без доступа воздуха при950-1050 С. Процесс получения- кокса в результате переработки природных топливназывается коксованием. Схема коксования 1 коксовая батарея 2 сборный канал продуктов горения 3 газопровод 4 отделитель конденсата 5 газовый холодильник 6. -электрофильтр 7 газодувка 8 трубопровод для отвода конденсата 9.

отстойник 10. хранилище смолы 11. хранилище аммиачной воды 12. аммиачная колонна 13. сатуратор 14. бензольный скруббер 15. бензольнаяколонка. Кокс применяют дляизготовления элек тродов, для фильтрования жидкостей и, самое главное,для восстановления железа из железных руд и концентратов в доменномпроцессе выплавки чугуна. В доменной печи кокс сгорает и образуетсяоксид углерода IV С 02 СО2 Q, который взаимодействует с раскаленнымкок сом с образованием оксида углерода

II С СO2 2CO - Q Оксид углерода II и является восстановите лемжелеза, причем сначала из оксида железа III образуется оксид железа II,III , затем оксид железа II и, наконец, железо 3Fe2O3 CO 2Fe3O4 CO2 Q Fe3O4 CO 3FeO CO2 Q FeO CO Fe CO2 Q В результате доменногопроцесса получают жидкий чугун-сплав железа с примесями, со держащимися вжелезной руде и каменно угольном коксе углеродом, кремнием, мар ганцем,фосфором и серой

.Коксование возникло вXVIII в когда ис требление лесов для получения древесного угля,использовавшегося при выплавке желе за, стало угрожающим и потребовалось заме нитьэтот уголь другим топливом. В 1735 г. в Англии была проведена первая доменнаяплавка на коксе.В наше время 10 добываемого в мире ка менного угля превращают в кокс. Коксование проводят вкамерах коксовой печи, обогре ваемых снаружи горящим газом.

При повы шениитемпературы в каменном угле проис ходят разнообразные процессы. При 2500Сиз него испаряется влага, выделяются СО и СО2 при 3500Суголь размягчается, перехо дит в тестообразное, пластическое состояние, из неговыделяются углеводороды-газоо бразные и низкокипящие, а также азотистые ифосфористые соединения. Тяжелые уг-листые остатки спекаются при 5000С,давая полукокс.

А при 7000С и выше полукокс те ряет остаточныелетучие вещества, главным образом водород, и превращается в кокс.Все летучие продуктыпоступают в газо сборник, а оставшийся раскаленный кокс вы талкивают в такназываемый тушильный ва гон, где его охлаждают тушат водой или инертным газом.Летучие вещества при кон денсации образуют аммиачную воду и смолу. Частьнеконденсирующегося газа используют для нагрева угля в камерах печи остаток га за,аммиачная вода

и смола идут на перера ботку. Из них получают разнообразные неор ганическиеи органические главным образом ароматические соединения. Из 1 т каменногоугля получают примерно 800 кг кокса, 150 кг газа и 50 кг прочих продуктов. Коксохимическое производство Важным источникомпромышленного получения ароматических углеводородов наряду с переработкой нефтиявляется коксование каменного угля.Процесс коксования можнопровести в лаборатории.

Если каменный уголь сильно нагревать в железной трубкебез доступа воздуха, то через некоторое время можно будет наблюдать выделениегазов и паров. В U-образ-ой трубке конденсируется смола, имеющая неприятный запах, и надней вода, содержащая аммиак. Проходящие далее газы собираются в сосуде надводой. В железной трубке после опыта остается кокс. Собранный газ хорошо горит,его называют коксовым газом.Таким образом, принагревании каменного угля без доступа воздуха образуются четыре основныхпродукта кокс,

каменноугольная смола, аммиачная вода, коксовый газ. Коксохимическоепроизводство в основе своей имеет много общего с лабораторным опытом коксованияугля, оно как бы воспроизводит его в крупных масштабах.Промышленная коксоваяпечь состоит из длинной узкой камеры, в которую сверху через отверстиязагружают каменный уголь, и отопительных простенков, в каналах которых сжигаютгазообразное топливо коксовый или доменный газ .

Несколько десятков такихкамер образуют батарею коксовых печей. Для достижения высокой температурыгорения газ и воздух предварительно нагревают в регенераторах, расположенныхпод камерами, подобно тому как это осуществляется в мартеновском способепроизводства стали.При нагревании углябез доступа воздуха до 900-1050 оС приводит к его термическомуразложению с образованием летучих продуктов и твердого остатка-кокса.Процесс коксования длитсяоколо 14 часов.

После того как он закончится, образовавшийся кокс- коксовыйпирог -выгружают из камеры в вагон и затем гасят водой или инертным газом вкамеру загружают новую партию угля, и процесс коксования начинается снова. Коксованиеугля-периодический процесс. Основные продукты кокс-96-98 углерода коксовыйгаз-60 водорода, 25 метана, 7 оксида углерода II и др. Побочные продукты каменноугольная смола бензол, толуол , аммиак из коксового газа и др.После остывания кокссортируют и направляют на металлургические заводы для доменных

печей.Летучие продуктывыводятся через отверстия вверху камер и поступают в общий газосборник, где изних, как в нашем опыте, конденсируется смола и аммиачная вода. Из неконденсирующегосягаза извлекают аммиак и легкие ароматические углероды главным образом бензол .С целью извлечения аммиака газ пропускают через раствор серной кислоты образующийся сульфат аммония используется в качестве азотного удобрения. Ароматические углеводыполучаются путем поглощения их растворителем

и последующей отгонки из образующегосяраствора.Из каменноугольной смолыпутем фракционирования получают гомологи бензола, фенол карболовую кислоту ,нафталин и др.Коксовый газ послеотчистки применяется в качестве топлива в промышленных печах, так как содержитмного горючих веществ. Он используется и как химическое сырье. Например, изкоксового газа выделяют водород для различных синтезов.

Проблемы использованияуглеводородного сырья До недавнего времени втопливном балансе страны огромная доля приходилась на нефть. В связи с развитиемэнергоснабжения осуществляется перевод энергетики с использованием нефти инефтепродуктов в качестве топлива на широкое применение в этих целях природногогаза, угля, на использование атомной энергии. Это значит, что тяжелые остаткипереработки нефти-мазуты будут более полно перерабатываться в светлыенефтепродукты, необходимые для современного органического синтеза.

Химическойнауке предстоит задача изыскать более эффективные пути переработки нефти,природного и попутных газов, угля, сланцев, а также усовершенствоватьсуществующие с целью более полного и комплексного использования природногоуглеводородного сырья.Получение искусственногожидкого топлива не является новой проблемой. Установка гидрирования угля былавведена в Германии еще в 1923 году, а в 1943 этим путем в Германии былополучено 2 миллиона тонн бензина и 80 тонн дизельного топлива.

Процессполучения искусственного жидкого топлива был весьма дорогим и проходил придавлении 70 Мпа и температуре 180оС. В послевоенные годы гидрирование угля практически потерялопромышленное значение.В настоящее время ученымиразрабатываются другие экономически более выгодные методы гидрирования угля сиспользованием эффективных катализаторов, что даст возможность снизитьтемпературу и давление.Другим перспективнымпутем получения синтетического жидкого топлива является его синтез из оксидауглерода

II и водорода.