Технологія виробництва коксопродуктів

Кокс - твердий залишок, що отримується при коксуванні природного палива. Має в своєму складі 90-98 % вуглецю. Кам’яновугільний кокс є паливом та відновником заліза із залізної руди при виробництві чавуну.

При коксуванні кам’яного вугілля одержують кокс, горючий газ з високою теплотвірною здатністю і різні цінні хімічні продукти (аміак, бензол, толуол, нафталін та ін.). Коксують до 20 % усього видобутого вугілля.

Коксується вугілля в коксохімічних печах, які опалюються газом або нагріваються електричним струмом. Подрібнене кам’яне вугілля завантажують у спеціальні камери – коксові печі, які герметично закриваються, і нагріваються до температури вище 1000 °С. При нагріванні вугільної шихти до 300 °С вона підсушується, внаслідок термічного розкладання виділяються гази CO₂ і H₂S, а також газоподібні сполуки азоту, сірки, водню, вуглецю, кисню. При температурі 300-500 °С вугілля переходить з твердого у пластичний стан, що супроводжується виділенням первинних газів, первинного дьогтю і утворенням напівкоксу. При температурі 500-1100 °С маломіцний напівкокс втрачає більшу частину летких речовин і переходить у твердий кокс, а первинні гази і дьоготь утворюють високотемпературний кам’яновугільний дьоготь і коксовий газ. Після закінчення коксування коксову масу видаляють з камери в гасильний вагон, який просувається вздовж коксової батареї, і відвозять у гасильну башту, де кокс охолоджують водою. Потім кокс вивантажують, сортують і завантажують у вагони або транспортують до бункерів доменних печей. Процес коксування триває 14-17 год.

На коксових підприємствах споруджують ряд камер, що утворюють батарею коксових печей. Такі батареї складаються з 70 і більше камер. Кількість печей у батареї повинна бути така, щоб при послідовному вивантаженні час перерви у видачі коксу не перевищував 15-20 хв, тобто створюються такі умови, що кокс від батареї надходить майже безперервно. Коксова піч - це камера з вогнетривкої цегли висотою близько 4 м, довжиною до 14 м, шириною 0,4 м, що вміщує понад 15 т вугілля.

Вихід коксу становить 17-80% від маси шихти, а продуктивність однієї коксової батареї – близько 1500 т коксу за добу. Описаний технологічний процес одержання коксу є періодичним, з чим пов’язана недостатня продуктивність, крім того, ще один недолік такого процесу – суворі вимоги до складу шихти по вмісту коксівного вугілля.

Нові технології. Синтетичні палива з вугілля можуть замінити паливо з природної нафти і газу у двигунах.

Існує два способи отримання газоподібного палива з вугілля. Один з них пов’язаний з реакцією вугілля з водяною парою при високому тиску та температурі в реакторі. При цьому способі додаткова енергія надходить через часткове окислення вугілля. Продукт, отримуваний у цьому процесі, називається низькокалорійним газом; його теплота горіння – 4-9 МДж/м³. Цей газ може бути економічно використаний на місці в багатьох областях. Якщо при газифікації замість атмосферного повітря використовується чистий кисень, одержується газ з більшою теплотою горіння – 9-20 МДж/м³. Можливе також виробництво газу з теплотою горіння, близькою до температури горіння природного газу. Це досягається при застосуванні каталітичної реакції, яка називається метанація. Інший спосіб отримання висококалорійного газу являє собою безпосередню реакцію між вугіллям і воднем – гідрогенізація.

Підземна газифікація вугілля є одним з найдешевших способів вилучення палива. Газифікація відбувається або шляхом вдування під тиском кисню, внаслідок чого створюється низькокалорійний газ, або шляхом подачі потоку з суміші кисню з парою для отримання синтетичного газу з більш високою теплотою горіння. З метою отримання висококалорійного газу можна також здійснювати подачу водневого потоку.

Рідкі палива у вигляді синтетичної сирої нафти можуть бути отримані з вугілля двома основними способами. В першому з них синтетичний газ, отриманий шляхом газифікації вугілля, за допомогою процесу синтезу перетворюється на рідке паливо (процес Фішера-Тропша). В другому в процесі піролізу (нагрівання у відсутності кисню) виробляється синтетична нафта, яка потім обробляється воднем з метою отримання високоякісного рідкого палива.