ВВЕДЕНИЕ

Значение продукции коксохимического производства в народном хозяйстве Украины

Коксохимическое производство является составной частью важнейшей отрасли народного хозяйства - черной металлургии. В задачу коксохимического производства входит переработка каменных углей с получением из них кокса, коксового газа и химических продуктов коксования. Кокс является основным топливом в процессе получения железа из руд, в частности, в важнейшем этапе этого процесса производства чугуна в доменных печах.

Таким образом, коксохимическое производство является основным источником технологического топлива в черной металлургии, для этой цели используется более 90% переработанного в коксохимическом производстве угля.

Важнейшее значение имеет использование летучих веществ, выделяющихся при нагреве угля без доступа воздуха.

Эти вещества, входящие в состав летучих, каменноугольная смола, бензол и его гомологи, аммиак, сероводород, метан, водород и ряд других веществ. Все эти продукты носят обобщенное название - химические продукты коксования. Основная часть их коксовый газ - смесь водорода, метана, азота и других газообразных соединений используются в качестве технологического топлива. Остальная часть, составляющая до 5% от массы переработанного угля, должна быть извлечена из коксового газа как для достижения этим газом соответствующей степени чистоты, так и для получения ценных химических продуктов, единственным источником которых в ряде случаев являются химические продукты коксования.

Ассортимент химических продуктов на основе летучих продуктов коксования каменных углей, составляет более 200 наименований. Коксохимические продукты в производстве пластмасс, химических волокон, полимеров все больше получают применение. Возросло значение химических продуктов для цветной металлургии и сажевой промышленности.

Основным потребителем кокса является доменное производство, где обычно используют крупный кусковой кокс («металлургический » или «доменный») размерами более 25 мм или более 40 мм. В литейном производстве используют только крупнокусковой кокс.

В агломерационном производстве употребляют мелкие сорта кокса («коксовая мелочь»). Технологически кокс выступает здесь в роли топлива и частично восстановителя.

В ферросплавном производстве применяют сортированный кокс крупностью 10 – 15 мм - «коксовый орешек». Тут кокс играет углеродистого восстановителя.

В цветной металлургии крупный кокс служит восстановителем и топливом при восстановлении свинцовых, оловянных и медных руд в шахтных печах. Разрыхление столба плавильных материалов кусками кокса играет здесь меньшую роль, чем в доменном процессе из-за меньших размеров печи. В производстве цинка применяют коксовую мелочь. Особый вид кокса, содержащий мало золы и серы, применяют при изготовлении электродов для ферросплавов и в алюминиевой промышленности.

Кокс применяют также в шахтных печах для обжига известняка и цемента, для получения воздушного, водяного, парокислородного и паровоздушного газов, при производстве карбида кальция в специальных электропечах, для получения желтого фосфора. Крупным потребителям кокса, крупностью не менее 40 мм., в промышленности строительных материалов, является производство минеральной ваты и минераловатных изделий. В сахарной промышленности кокс используется для получения извести и СО₂ путем обжига известняка. Известь и СО₂ - важные реагенты в производстве сахара, используются для очистки сока свеклы.

Коксохимическая промышленность поставляет сельскому хозяйству азотные удобрения (сульфат аммония, аммиачную воду, безводный аммиак), химические средства защиты растений (коллоидная сера, смачивающийся порошок серы, чешуированная сера); антисептик креолин, используемый в животноводстве для уничтожения насекомых паразитов; сырье для получения ядохимикатов.

Особо важное значение для химической промышленности имеют бензол, нафталин, фенольные продукты, инден-кумароновые смолы, каменноугольный пек, каменноугольные масла и др.

1. Общая часть

1. Характеристика сырья и продукция отделения конденсации

Аммиачная вода, поступающая на переработку, является продуктом испарения влаги из коксуемой шихты, а также влаги, образующейся в результате термической деструкции угля в процессе коксования (пирогенетической влаги). Количество ее зависит от влажности коксуемой шихты ее марочного состава, а также температуры газа после первичных газовых холодильников (чем выше эта температура, тем больше водяных паров уносится с газом и не попадает в конденсат первичных газовых холодильников, из которого отбирается вода на переработку).

Аммиачная вода, направляемая на переработку, должна содержать минимальное количество смолистых веществ во избежание отложений их в аппаратуре для переработки и оптимальное количество аммиака.

Содержание аммиака в воде, поступающей на переработку, зависит от температуры газов после первичных холодильников: чем выше температура газа, тем меньше аммиака растворяется в конденсате, тем больше его остается в газе; наоборот, чем ниже температура газа, тем меньше в нем аммиака, тем больше его переходит в воду. Так как процесс извлечения аммиака из газа идет полнее, чем из воды, целесообразно сохранить максимальное количество аммиака в газе, вместе с тем повышение температуры газа увеличивает его объем и затраты энергии на его транспортировку, ухудшает водный баланс сатуратора и снижает качество сульфата аммония. Поэтому оптимальной признается температура газа после первичных холодильников около 35 ^оС. Она обеспечивает достаточно полную очистку газа от смолы, нафталина, конденсата водяных паров и в то же время сохраняет в газе основную массу аммиака. При этой температуре в воде, поступающей на переработку, содержится 5-7 г/л аммиака в виде летучих солей (карбонатов, сульфидов и т.п.) и оснований, разлагающихся при нагреве с выделением аммиака. Каменноугольная смола, конденсирующаяся из коксового газа, является сырьем для смолоперерабатывающих цехов, что определяет требования к ее качеству. В соответствии с требованиями действующих технических условий качество смолы, направляемой на переработку, должно соответствовать следующим показателям (по маркам):

	АI	АII	БI	БII
Плотность, кг/м3	1200	1220	1220	1240
Влажность, %	3,0	4,0	3,0	4,0
Содержание веществ нерастворимых, %:
в толуоле	8	11	–	–
в хинолине	3	4	–	–

Смола марок АI и АII является сырьем для производства электродного пека, марок БI и БII – на заводах, где пек предназначается для получения пекового кокса. Наиболее сложной задачей является получение смолы марок АI и АII с нормируемым содержанием веществ, нерастворимых в хинолине. Этот показатель зависит от состава угольной шихты и условий ее коксования. Технологическая схема и режим отделения первичного охлаждения газа и конденсации смолы оказывают существенное влияние на ее качество. Смола, выделяемая из воды газосборникового цикла, и смола, выделяемая из конденсата первичных газовых холодильников, существенно различаются между собой. Первая содержит высококипящие фракции смолы, токодисперсные частицы свободного углерода, покрытые пленкой пылевидные частицы угольной шихты. Эта смола имеет большую плотность (дл 1250 кг/м³), высокую вязкость, не обеспечивающую даже при 80-90 ^оС достаточно полного осаждения твердых частиц (фусов).

Смола из конденсата первичных газовых холодильников содержит легкокипящие фракции смолы, мало фусов; вязкость невелика, плотность сравнительно низкая (1120-1150 кг/м³). Количество и качество ее определяются температурой газа после первичных холодильников: чем ниже температура, тем больше конденсируется легкокипящих фракций и больше смолы выделяется из коксового газа.