Экзаменационные билеты по дисциплине « Извлечение и переработка химических продуктов коксования»

1. Состав и выход летучих химических продуктов коксования.

В процессе коксования угля в коксовой камере наряду с коксом образуются летучие химические продукты - это продукты термического разложения каменных углей.

Они состоят из коксового газа, пирогенетической воды, нафталина, аммиака, сероводорода ( и др. сернистых соединений), цианистые соединения, бензольные углеводороды ( сырой бензол), высокотемпературная каменноугольная смола и др.

Смесь паро- и газообразных продуктов коксования, выходящих из коксовых камер в газосборники, образует прямой коксовый газ. Его состав, г/м³

Пары воды ( пирогенетической и влаги шихты).250-450

Пары смолы..........................................................80-150

бензольные углеводороды....................................30-40

Аммиак..................................................................8-13

Нафталин..............................................................до 10

Сероводород.........................................................6-40

цианистый водород.............................................0,5-2,5

пиридиновые основания.....................................0,4-0,6

Кроме того, в состав прямого коксового газа входят сероуглерод CS₂, сероксид углерода COS, тиофен C₄H₄S его гомологи, фенолы и др.

При обработке прямого коксового газа в аппаратуре цеха улавливания из него выделяются основные химические продукты коксования и образуется очищенный коксовый газ. Он называется обратным, т.к. часть его возвращается на обогрев коксовых печей.

Обратный коксовый газ состоит из неконденси­рующихся в обычных условиях компонентов ( об. %):

Н₂-54-59, СН₄ и гомологи 23-28, этилен С₂Н₄ 2-3, СО 5-7, СО₂ 1,5-2,5, N₂ 3-5, O₂ 0,3-0,8 и др. , а так же неизвлеченных остатков сероводорода, бензольных углеводородов, незначительных количеств окиси азота и др. Теплотворная способность газа 4200-4400 кал/м³, плотность 0,48-0,52 кг/м³. Выход газа 300-340 м³ на тонну сухой шихты.

Выход отдельных химических продуктов на 1 т сухой шихты колеблется в пределах, %

Коксовый газ (обратный, сухой).........................14-16

Каменноугольная смола.......................................3-4

Пирогенетическая влага......................................1,8-3,0

Сырой бензол......................................................0,8-1,2

Сероводород.......................................................0,5-2,5

Аммиак...............................................................0,26-0,4

2. Факторы, влияющие на выход и качество химических продуктов коксования

Выход и качество химических продуктов коксования зависят от: степени метаморфизма углей, выхода летучих веществ, влажности, технологического режима коксования.

Увеличение доли газовых углей в шихте приводит к возрастанию выхода коксового газа и увеличению выхода смолы и сырого бензола. Однако значительно увеличить выход газа и химических продуктов коксования за счет изменения состава угольной шихты нельзя, из-за ухудшения качества получаемого кокса.

Выход пирогенетической влаги (Влаги разложения) зависит от содержания кислорода в углях, которое снижается с увеличением степени метаморфизма.

Выход аммиака и сернистых соединений не зависит от выхода летучих веществ углей, а зависит соответственно от содержания азота и серы в шихте и связан с их превращениями в результате термической деструкции углей.

Основным сернистым газом является сероводо­род. Его может быть 30-45 г/м³( при высокосернистых углях) и 2-5 (при малосернистых).

Самое существенное влияние на выход летучих веществ и на их состав оказывают условия проведения процесса коксования ( период коксования, условия обогрева, особенно температура подсводового пространства камер)

Наиболее благоприятной для получения ценных химических продуктов коксования Т= 700-800°С.

Чем выше температура в подсводовом пространстве коксовых камер, тем глубже идет пиролиз летучих продуктов коксования.

1. Выход газа увеличивается, содержание в нем водорода возрастает, уменьшается содержание метана, а следовательно уменьшается плотность газа и теплота его сгорания.

2. Выход смолы уменьшается, ее плотность повышается. Снижается содержание фенолов, увеличивается содержание нафталина и нерастворимых в толуоле веществ ( свободного углерода), уменьшается выход масел, возрастает выход пека.

3. выход сырого бензола увеличивается, в нем доля чистого бензола увеличивается при одновременном снижении содержания толуола, ксилолов, сольвентов и непредельных соединений

4. выход аммиака с повышением температуры увеличивается и достигнув максимума при Т=700°, стабилизируется. При дальнейшем увеличении Т резко снижается, т.к. протекают реакции пиролиза ( на водород и азот) Содержание влаги замедляет эти процессы, поэтому, чем выше влажность шихты, тем больше выход аммиака.

5. Выход цианистого водорода увеличивается в результате вторичных реакций аммиака с углеродом кокса и углеродсодержащими газами, протекающих при высоких температурах.

NH₃+ C = HCN + H₂ NH₃+ CH₄ = HCN + 3H₂

6. Чем больше выход летучих веществ шихты и чем выше температура коксования, тем больше серы переходит в газ, в смолу и сырой бензол.

Назначение цеха улавливания - обеспечить охлаждение коксового газа и выделение из него смолы, нафталина, водяных паров, очистку газа от смоляного тумана, а так же улавливание химических продуктов: аммиака, сероводорода, пиридиновых оснований, фенолов, бензольных углеводородов.

На каждом заводе используется своя определенная последовательность

обработки летучих веществ и улавливания химических продуктов.