Коксованием называется разновидность сухой перегонки (пиролиза) каменного угля, проводимая при 900-1200°С с целью получения кокса, горючих газов и сырья для химической промышленности.
Общая схема коксохимического производства
Современное коксохимическое предприятие — это крупномасштабное комплексное производство, в котором утилизируются и перерабатываются все компоненты коксуемого сырья. Существует два типа коксохимических предприятий:
заводы с полным циклом коксохимического производства, размещаемые отдельно от металлургических предприятий;
коксохимические цеха (производства), входящие в состав металлургических комбинатов и размещаемые на одной площадке с ними.
Металлургический кокс составляет важнейший компонент сырья в доменном процессе и транспортировка его экономически невыгодна. Кроме того, коксохимические заводы часто кооперируют с производствами аммиака и азотной кислоты, основного органического синтеза, красителей, взрывчатых веществ и ракетных топлив, пластических масс, в которых в качестве сырья используются продукты коксохимии.
Рынок угля: Коксующийся уголь (исторический контекст)
В соответствии с назначением все цехи коксохимического завода подразделяются на основные и вспомогательные. К основным производственным цехам относятся:
углеподготовительный цех, где осуществляются прием, хранение и подготовка углей к коксованию. Готовая продукция цеха — угольная шихта;
коксовый цех, в котором происходит основной процесс — переработка угольной шихты с получением целевого продукта кокса и летучих химических продуктов — прямого коксового газа (ПКГ) — коксование;
цех улавливания, в котором происходит охлаждение прямого коксового газа и выделение из него химических продуктов: сырого бензола (СБ), каменноугольной смолы (КУС) и соединений аммиака;
перерабатывающие цехи (коксовый, смолоперегонный, ректификации и другие), в которых химические продукты, поступающие из цеха улавливания, подвергаются дальнейшей переработке. Готовой продукцией этих цехов являются индивидуальные ароматические углеводороды, нафталин, фталевый ангидрид, фенолы и пиридиновые основания, пек, пековый коки другие.
К вспомогательным цехам относятся: железнодорожный, ремонтный, энергетический, хозяйственный, ОТК, ЦЗЛ и другие.
На рис.1.1 представлена общая схема коксохимического производства.
Сырье коксохимического производства
Основной продукт коксохимического производства — искусственное твердое топливо — кокс, выход которого составляет до 15% от массы коксуемого сырья. Кокс необходим в черной и цветной металлургии (металлургический кокс), литейном производстве и химической промышленности.
Около 80% производимого в стране кокса используется в доменном производстве, поэтому к металлургическому коксу предъявляются определенные требования по прочности, однородности гранулометрического состава, зольности, содержанию серы и др. Обеспечить эти требования можно только при использовании сырья с определенными свойствами. Важнейшим из этих свойств является спекаемость — способность угля при нагревании без доступа воздуха образовывать из разрозненных зерен твердый остаток в виде прочных кусков. Этим свойством обладают угли марок «Г», «Ж», «К» и «ОС». Однако из этих марок углей образовывать металлургический кокс способны только угли марки «коксовые».
Рынок угля: Коксующийся уголь (добыча и применение)
Коксуемость углей зависит от их петрографического состава, степени углефикации, выхода летучих веществ, температурного интервала перехода в пластическое состояние, степени вязкости в этом состоянии, динамики газовыделения, а также технологии подготовки угольной шихты и режима коксования.
Ограниченные запасы коксующихся углей привели к необходимости использовать в качестве сырья коксохимического производства смеси углей различных марок, взятых в определенном соотношении. Состав подобной шихты должен обеспечивать образование кокса с заданными техническими характеристиками, необходимую полноту спекания при коксовании, надлежащий выход газа и химических продуктов коксования.
Состав шихты рассчитывается на основании свойств ее компонентов по результатам технического анализа и других испытаний их по правилу аддитивности
где Пш — рассчитываемый показатель качества шихты;
Па, Пв. Пп — показатель качества компонентов шихты,
ма, мв, мn — массовая доля компонентов в шихте.
Технологический процесс составления угольной шихты (углеподготовка) осуществляется в специальном углеподготовительном цехе и включает следующие операции:
прием и разгрузка углей;
складирование, усреднение состава и хранение углей;
дозирование компонентов шихты;
измельчение шихты (или, ранее, ее компонентов);
составление шихты (шихтовка).
Усреднение состава угольной шихты ставит целью выравнивание качества углей внутри каждой группы их и проводится на складе в процессе разгрузки и укладки штабелей. Усредненными считаются угли, у которых все показатели качества разовых проб соответствуют среднему показателю за все время отбора проб.
Обогащение углей для понижения содержания в них минеральных примесей проводится методами отсадки, сепарации и флотации. Отсадкой называется процесс разделения смеси компонентов по их плотности в турбулентном водном потоке, колеблющемся за счет пульсирующего тока воздуха в вертикальном направлении с определенной амплитудой и частотой. Этим методом обогащается до 50% углей.
Обогащение методом сепарации основано на разделении компонентов угля по плотности в тяжелых средах, в которых более легкий уголь всплывает. В качестве тяжелых сред используются стойкие минеральные суспензии пирита, барита и магнезита.
Методом флотации в настоящее время обогащается около 15% углей. В большинстве случаев для этого используются флотационные машины механического типа, в которых в качестве реагентов-собирателей применяются керосин, камфарное масло, флотореагент АФ-2. Затем флотированный уголь подвергается обезвоживанию и сушке в барабанных сушилках или «КС».
Дозирование компонентов имеет большое значение для последующего составления угольной шихты заданного состава. Для этой цели угли шихты из бункеров с помощью дозаторов различной конструкции поступают на транспортер, которым подаются на окончательное измельчение. В качестве дозирующих устройств используются качающиеся, ленточные и тарельчатые питатели производительностью до 200 т в час.
Измельчение коксуемого сырья проводится для повышения однородности шихты, что способствует улучшению качества кокса. Так как насыпная масса шихты зависит от ее измельчения, что, в свою очередь, определяет экономические показатели работы углеподготовительного и коксового цехов, то для шихт различного состава выбирают некоторую оптимальную степень измельчения. При этом для обеспечения возможно более высокой плотности загрузки выдерживают определенное соотношение частиц различного размера в шихте. Для измельчения углей используют дробилки различного типа: молотковые, роторные, ударного действия, инерционно-роторные и другие. Окончательное измельчение сырья для коксования может проводиться по двум схемам: по схеме ДШ, при которой измельчается вся масса шихты, и по более совершенной дифференцированной схеме ДК, учитывающей различную твердость измельчаемого материала, при которой каждый компонент шихты измельчается отдельно. Эти схемы представлены на рис.1.2
Шихтовка, или смешение компонентов, — это заключительная операция приготовления угольной шихты для коксования. Шихтовка осуществляется в смесительных машинах различной конструкции: дезинтеграторных, валковых, тарельчатых и в машинах барабанного типа производительностью до 1200 т шихты в час.
Рисунок 1.2 Схемы измельчения коксового сырья: а — обычная ДШ; б — дифференцированная ДК; С — смешение; УБ — угольная башня (склад измельченного сырья).
Источник: studbooks.net
Где используется коксующийся уголь
Какой процесс называют коксованием каменного угля? Какие основные продукты коксохимического производства и направления их вторичной переработки вы можете назвать?
Коксование – процесс высокотемпературного нагревания угля без доступа воздуха.
Основные продукты коксохимического производства:
- Кокс – важнейший продукт для металлургической промышленности.
- Каменноугольная смола – в состав входит около 300 различных соединений, часть из которых выделяют путём фракционной перегонки, так получают бензол и другие ароматические углеводороды.
- Аммиачная вода – на специальной колонне из неё выделяют аммиак, который идёт на производство азотных удобрений.
- Коксовый газ – из него извлекают аммиак, для этого газ пропускают через раствор серной кислоты, превращая аммиак в сульфат аммония, который используют в качестве азотного удобрения. Из коксового газа выделяют также водород, этилен, бензол и некоторые другие вещества.
- Газификация угля – продуктом этого процесса является смесь газообразных продуктов, содержащая главным образом водород и оксид углерода (II) – так называемый водяной газ. Водяной газ или разделяют на компоненты, или используют для синтеза углеводородов и кислородсодержащих органических соединений.
- Каталитическое гидрирование угля – реакция между углеродом и водородом при повышенной температуре и давлении приводит к образованию смеси углеводородов, которая используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и является альтернативой продуктам нефтепереработки.
Источник: gomolog.ru
Применение кокса и углеродосодержащего сырья
Кокс литейный фракции 25-40, +40, доменный кокс, мелочь коксовая, орешек коксовый основное высококачественное топливо для выплавки чугуна в доменных печах и вагранках печах для расплавления чугуна и стали в литейных цехах.
Графит дробленный, анодный бой, бой огарков обожженных анодов, электродный бой кокс литейный фракции 25-40, +40, доменный кокс, мелочь коксовая, орешек коксовый в качестве науглераживателя при выплавке чугуна, стали всеми способами плавки.
Кокс литейный фракции 25-40, +40, мелочь коксовая, орешек коксовый в производстве агломератов.
Кокс литейный фракции 25-40, +40 в кузнечном производстве как высококачественное бездымное топливо.
Кокс литейный фракции 25-40, +40, мелочь коксовая, орешек коксовый в производстве ферросплавов.
Цветная металлургия
Мелочь коксовая 0-10 при выплавка (восстановление) вторичного свинца.
Кокс литейный фракции 25-40, +40, мелочь коксовая, орешек коксовый выплавка и восстановление цветных металлов и сплавов.
Строительство
Кокс литейный фракции 25-40, +40 используются для бездымной просушки помещений в процессе выполнения отделочных работ, как высококачественное бездымное топливо.
Техглерод (сажа) используется в качестве пигмента для окраски кирпича, кладочных растворов, изделий из бетона.
Мелочь коксовая, орешек коксовый, графит дробленный фракции 0-20, в качестве коксоминерального активатора для защиты от коррозии подземных трубопроводов, объектов нефтегазовой отрасли.
Мелочь коксовая 0-10, орешек коксовый, графит дробленный фракции 0-20 используется в качестве засыпки для отвода блуждающих токов при строительстве скважин, емкостных хранилищ, трубопроводов, вышек, громоотводов.
Кокс литейный фракции 25-40, +40, +60 в производстве стройматериалов обжиг известняка, доломита, гипса .
Водоочистка
Кокс литейный фракции +40, +60 в качестве сорбента на водоочистных сооружениях в том числе для очистки от машинного масла.
Кокс, уголь древесный для изготовления сорбентов.
Металлообработка
Карбюиризатор полукоксовый применяется для цементации (науглераживания поверхностного слоя) металла
Производство утеплителя
Графит дробленный, анодный бой, бой огарков обожженных анодов, электродный бой, кокс литейный фракции +40, +60 применяется для производства утеплителя на основе базальта в качестве основного высококачественного бездымного топлива.
Кроме этого углеродосодержащие материалы кокс литейный, графит дробленый, анодный бой, бой огарков обожженных анодов и др. используются:
- В химических производствах для изготовления карбиды кальция и кремния, фосфора, соды, сернистого натрия и др.
- В пищевом производстве для производства сахара.
- В производстве электродной продукции (угольных и углеграфитовых боковых и подовых/катодных блоков, электродной массы, электродов и др.
- В производстве электрокорунда для абразивной промышленности.
- Для производства огнеупоров
Источник: xn—-ftbddwajuftgz.xn--p1ai