ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

КОКСОВАНИЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


КОКСОВАНИЕ, разложение при высокой т-ре без доступа воздуха твердых и жидких горючих ископаемых с образованием летучих в-в и твердого остатка - кокса. Последний находит широкое применение в разл. отраслях народного хозяйства (см. Кокс каменноугольный, Кокс нефтяной, Кокс пековый). Сырье для К.-в осн. каменный уголь; в значительно меньших масштабах перерабатывают др. горючие ископаемые, а также высококипящие остаточные продукты дистилляции нефти (см. ниже), кам.-уг. пек и т.д. К. каменного угля - переработка его при 900-1100 °С с целью получения кам.-уг. кокса, коксового газа, каменноугольной смолы и др. продуктов. Предварительно обогащенные (отделенные от минер. примесей), измельченные до зерен размером преим. менее 3 мм и тщательно перемешанные угли (шихту) направляют в башню, из к-рой с помощью загрузочных вагонов через спец. люки подают в раскаленные коксовые печи - горизонтальные аппараты щелевидного типа (см. рис.). Обогреват. простенки (вертикальные каналы) печей выложены из динасового огнеупорного кирпича. Преимуществ, применение нашли печи с камерами шириной 400-500 мм, высотой 47 м, длиной 12-16м, полезным объемом 20-50 м3. Неск. десятков печей (обычно 60-70) компонуют в единую систему - коксовую батарею, обслуживаемую общим комплектом
421_440-1.jpg
Коксовая печь: 1 камера; 2 обогревательный простенок; 3 уровень загружаемой шихты; 4 горелки; 5 уровень обогрева.

машин и механизмов (загрузочные и тушильные вагоны, коксовыталкиватель, двересъемная машина и др.). В зависимости от ширины камеры, влажности шихты и ее насыпной массы, а также т-ры в простенках (обычно 1300-1370 °С) нагревание шихты длится 14-18 ч. Для обогрева печей используют доменный, коксовый, генераторный и др. газы или их смеси. Эти теплоносители сгорают в обогреват. простенках, куда наряду с газом подают воздух. Для его подогрева в спец. регенераторах, к-рые расположены под коксовой батереей и служат как бы ее основанием, используют теплоту продуктов сгорания газа. К. характеризуется разновременностью процессов, происходящих в отдельных слоях (слоевое К.). Вследствие этого в коксуемом массиве длительно находятся одновременно слои кокса, полукокса, тестообразной пластич. массы, сухой и влажный уголь. Кокс формуется в виде монолита (коксового "пирога"), к-рый затем растрескивается на куски разной величины. К концу процесса т-ры во всех слоях практически выравниваются. После завершения К. дверь камеры открывается с помощью спец. 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 ок. 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 разработанный в СССР сухой способ тушения. Из форкамеры спец. установки кокс постепенно перемещается в камеру тушения, где с помощью N2 или др. 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 К. в виде парогазовой смеси с т-рой 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 разделяют отстаиванием и получают орг. и водный слои-соотв. кам.-уг. смолу и надсмольную воду (см. Пирогенетическая вода). 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. Кол-во каменного угля, перерабатываемого в мире методом К., составляет более 500 млн. т/год (1984). По произ-ву кокса СССР занимает 1-е место в мире. Технология К. предусматривает переработку только определенной группы каменных углей (коксовых, жирных, отощенных, спекающихся), способных при нагр. переходить в пластич. состояние. Поскольку запасы и добыча этих типов углей ограничены, в состав шихты все в больших кол-вах начинают вводить слабоспекающиеся угли малой (газовые) и высокой степени метаморфизма и даже тощие. При этом, чтобы не ухудшить качество (особенно прочность) кокса, технологию слоевого К. несколько изменяют. В частности, получает распространение метод частичного брикетирования шихты перед К. Примерно 1/3 кол-ва шихты, состоящей из слабоспекающихся углей, брикетируют со связующим нефтяного или кам.-уг. происхождения и добавляют брикеты к остальной массе шихты, направляемой в угольную башню. Эта технология дает возможность снизить содержание в шихте спекающихся углей от 64% и более (требуемый уровень при обычной подготовке) до 50%. В нек-рых странах шихту загружают в печи в виде трамбованных прочных угольных блоков плотн. 1,10-1,15 т/м3; трамбование шихты осуществляют с помощью спец. устройства, смонтированного на коксовыталкивателе. Эффективный метод совершенствования слоевого К. 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. Термич. 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 1,5-2,0 ч), увеличить прочность кокса. Принципиально новая технология непрерывного К. - метод получения формованного кокса: скоростное нагревание шихты до пластич. состояния, формование под небольшим давлением с получением т. наз. формовок и их послед. прокаливание в вертикальных печах. Метод дает возможность использовать слабоспекающиеся угли, получать кокс желаемых размеров и формы, снизить до минимума загрязнение окружающей среды и автоматизировать технол. операции. Лит.. Справочник коксохимика, т. 2, под ред. А. К. Шелкова, М., 1965; Руководство по коксованию, под ред. О. Гроссинского, пер. с нем., т. 1, М., 1966; Грязнов Н. С., Основы теории коксования, М., 1976. М. Г. Скляр. К. нефтяного сырья - его глубокий термич. крекинг, при 450-540 °С с целью получения нефтяного кокса, а также углеводородных газов, бензинов и керосино-газойлевых фракций. Сырье - тяжелые остатки, образующиеся при дистилляции нефти, деасфальтизации, термич. и каталитич. крекинге остаточных и дистиллятных фракций, пиролизе бензина и газойлевых фракций. При К. происходит расщепление всех компонентов сырья с образованием жидких дистиллятных фракций и углеводородных газов; деструкция и циклизация углеводородов с интенсивным выделением керосино-газойлевых фракций; конденсация и поликонденсация углеводородов и глубокое уплотнение высокомол. соединений с образованием сплошного коксового "пирога". Замедленное (полунепрерывное) коксование, наиб. распространено в мировой практике. Сырье, предварительно нагретое в трубчатых печах до 350-380 °С, непрерывно контактирует в ниж. части ректификац. колонны, к-рая работает при атм. давлении, с парами, подаваемыми из реакц. аппаратов. В результате тепло- и массообмена часть паров конденсируется, образуя с исходным сырьем т. наз. вторичное сырье, к-рое нагревается в трубчатых печах до 490-510 °С и поступает в коксовые камеры - полые вертикальные цилиндрич. аппараты диаметром 3-7 м и высотой 22-30 м. В камеру реакц. масса непрерывно подается в течение 24-36 ч и благодаря аккумулированной ею теплоте коксуется. После заполнения камеры коксом на 70-90% его удаляют, обычно струей воды под высоким давлением (до 15 МПа). Кокс поступает в дробилку, где измельчается на куски размером не более 150 мм, после чего подается элеватором на грохот, где разделяется на фракции 150-25, 25-6 и 6-0,5 мм. Камеру, из к-рой выгружен кокс, прогревают острым водяным паром и парами из работающих коксовых камер и снова заполняют коксуемой массой. Летучие продукты К., представляющие собой парожидкостную смесь, непрерывно выводятся из действующих камер и последовательно разделяются в ректификац. колонне, водоотделителе, газовом блоке и отпарной колонне на газы, бензины и керосино-газойлевые фракции (см. табл.). Типичные параметры процесса: т-ра в камерах 450-480 oС, давление 0,2-0,6 МПа, продолжительность до 48 ч. Достоинства замедленного К. - высокий выход малозольного кокса. Из одного и того же кол-ва сырья этим методом можно получить в 1,5-1,6 раза больше кокса, чем при непрерывном К. (см. ниже). Поэтому замедленное К. применяют, как правило, для произ-ва нефтяного кокса. Газы К., содержащие предельные (С14) и непредельные (С24) углеводороды, Н2 и H2S, направляют на газофракционирующую установку (см. Газы нефтепереработки). Бензины К. содержат значит. кол-во непредельных углеводородов и имеют октановое число не более 72. Поэтому их подвергают гидроочистке, к-рая сопровождается удалением серы, с послед. каталитич. риформингом. Керосино - газойлевые фракции - сырье для каталитич. крекинга, в произ-ве техн. углерода (сажи), компонент газотурбинных
421_440-2.jpg
топлив, основа профилактич. ср-в против смерзания и слипания сыпучих материалов (ниогрин, северин, универсин). Непрерывное коксование в кипящем слое (термоконтактный крекинг). Сырье, предварительно нагретое в теплообменнике, контактирует в реакторе с нагретым и находящимся во взвешенном состоянии инертным теплоносителем (обычно порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм, реже более крупные гранулы) и коксуется на его пов-сти в течение 6-12 мин. Образовавшийся кокс и теплоноситель выводят из зоны р-ции и подают в регенератор (коксонагреватель). В последнем слой теплоносителя поддерживается во взвешенном состоянии с помощью воздуха, в токе к-рого выжигается до 40% кокса, а большая его часть направляется потребителю. Благодаря теплоте, выделившейся при выжигании части кокса, теплоноситель нагревается и возвращается в реактор. Для перемещения теплоносителя используется пневмотранспорт частиц кокса, захватываемых потоком пара или газа. Дистиллятные фракции и газы выводят из реактора и разделяют так же, как при замедленном К. Типичные параметры процесса: т-ра в теплообменнике, реакторе и регенераторе 300-320, 510-540 и 600-620 °С соотв., давление в реакторе и регенераторе 0,14-0,16 и 0,12-0,16 МПа соотв., соотношение по массе сырье теплоноситель = (6,5-8,0): 1. К. в кипящем слое используют для увеличения произ-ва светлых нефтепродуктов. Кроме того, сочетание непрерывного К. с газификацией образующегося кокса м. б. применено для получения дизельных и котельных топлив. Периодич. коксование проводят в горизонтальных цилиндрич. аппаратах диаметром 2-4 м и длиной 10-13 м. Сырье в кубе постепенно нагревают снизу открытым огнем. Далее обычным способом (см. выше) выделяют дистилляты, кокс подсушивают и прокаливают (2-3 ч). Далее т-ру в топке под кубом постепенно снижают и охлаждают куб сначала водяным паром, а затем воздухом. Когда т-ра кокса понизится до 150-200 °С, его выгружают. Типичные параметры процесса: т-ра в паровой фазе 360-400 °С, давление атмосферное. Этим способом получают электродный и спец. виды высококачеств. кокса с низким содержанием летучих. Однако способ малопроизводителен, требует большого расхода металла и топлива, а также значит. затрат ручного труда и поэтому почти не используется в пром-сти. Лит.. Сюняeв 3. И., Нефтяной углерод, М., 1980; Эрих В. Н., Расина М. Г., Рудин М. Г., Химия и технология нефти и газа, 3 изд.. Л., 1985. З.И. Cюняев.


===
Исп. литература для статьи «КОКСОВАНИЕ»: нет данных

Страница «КОКСОВАНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков