3.3.2. Химико-технологическая схема коксования угля

Химические реакции, идущие при коксовании, эндотермичны, поэтому требуют:

- непрерывного подвода теплоты;

- высокой температуры носителя.

3.3.2.1. Процесс коксования угля

1) Процесс коксования начинается в слоях шихты, соприкасающихся с нагретыми до высокой температуры простенками и подом.

2) Затем он медленно распространяется в направлении к середине толщи шихты, причём возникающий в результате выделения смолы при ~ 350ºС вязкий пластический слой перемещается в том же направлении.

Соответственно этому и состав слоев (начиная от стенок) меняется в последовательности:

кокс — полукокс — уголь в пластическом состоянии — сухой уголь — сырой уголь.

Химические превращения при коксовании могут быть сведены к реакциям двух типов: первичным и вторичным.

Последовательность процессов, протекающих в шихте при повышении температуры в печи, может быть представлена в следующем виде:

до 100ºС - подсушка шихты;

до 250ºС - отщепление H₂O, из угля испаряется влага и выделяются продукты разложения — СО, СО₂ и H₂;

300ºС – начало выделения каменноугольной смолы и пирогенетической влаги, содержащей пары воды, образующейся при расщеплении кислородных соединений, входящих в состав угля;

350-500ºС - пластификация шихты - уголь размягчается, переходя в тестообразное, пластическое состояние;

500-550ºС – в расплаве происходит интенсивное разложение органической части угля с выделением первичного газа и паров первичной смолы, а также спекание твёрдого остатка.

В первичном газе преобладает метан и содержится много олефинов (C_nH_2n), C_nH_2n+2.

Пары первичной смолы содержат в значительном количестве фенолы, нафтены и парафины.

!!! Первичные продукты не в состоянии преодолеть сопротивление пластического слоя, поэтому они направляются к стенкам камеры и подвергаются пиролизу.

В результате пиролиза из первичных продуктов коксования возникают вторичные продукты коксования:

а) – прямой коксовый газ, в котором главной составной частью является метан и водород;

б)- пары каменноугольной смолы, которая, главным образом состоит, из наиболее устойчивых к нагреванию ароматических углеводородов

500-650ºС – полукоксование - тяжелые углеродистые остатки от разложения угля спекаются с образованием твёрдого пористого продукта — полукокса;

650-1100ºС - образование кокса - при дальнейшем нагревании полукокс теряет остаточные летучие вещества, главным образом водород, и претерпевает усадку, вызывающую его растрескивание.

!!! Коксование считается законченным, когда все увеличивающиеся по толщине слои кокса сойдутся в середине печи.

К концу коксования вследствие усадки образовавшийся «коксовый пирог» оказывается

разделенным пополам швом-разрывом, идущим параллельно стенкам камеры,

каждая половина «пирога» — расчленённой на более или менее крупные куски трещинами, проходящими перпендикулярно стенке.

3.4. Улавливание химических продуктов коксования.

Прямой коксовый газ, отсасываемый газодувками из камер коксования содержит в г/м³ (при 0ºС и 0,1 МПа):

- пары каменноугольной смолы (КУС) – 110-130;

- пары бензольных углеводородов 35-42;

- нафталин – 10;

- аммиак 8-14;

- сероводород и другие сернистые соединения – 6-25;

- пары воды – 250-450.

Кроме того, в газе содержится: водород, метан, углеводороды этиленового ряда, оксиды углерода, азот.

Выход прямого коксового газа составляет 340-350 м³/т сухой шихты.