Меню

Какое оборудование используется для процесса коксования каменного угля



Как происходит коксование угля?

Кокс представляет собой искусственно созданное ценное топливо, которое изготавливают за счет переработки каменного угля. Процесс коксования угля предусматривает целый комплекс различных стадий, к которым относятся: подготовка сырья, непосредственно само коксование, выгрузка и охлаждение кокса, а также переработка летучих веществ. Для коксования отбирают каменный уголь следующих марок: газовые, жирные, отощенно-спекающиеся, коксовые. На этапе подготовки сырья его засыпают в дробильные установки, чтобы измельчить, после чего передают в специальные машины для грохочения. Следующим этапом является калибрование полученного сырья с помощью специальной установки.

Полученные куски разделяют на несколько групп, которые затем отправляют на следующие этапы коксования. А именно, уголь класса 10-80 мм затем отправляют на обогащение, а сырье класса 0-10 сначала подвергают удалению из него пыли. Обогащение угля осуществляется несколькими методами: мокрым и сухим. Первый метод предполагает удаление из сырья различных примесей с помощью воды, а с помощью второго способа можно удалить примеси из породы с помощью специального сита. Приобрести обогащенный каменный уголь в Красноярске по выгодной цене можно здесь http://uglex.com/articles/279-kupit-ugol-v-krasnoyarske.html. В случае если для обогащения был выбран мокрый метод, полученное в его процессе сырье обязательно нужно просушить.

После этапа подготовки сырья происходит отбор угольной шихты, которая должна быть максимально однородной. Этот процесс важен, поскольку именно от него будет зависеть качество кокса. После того как шихту хорошо измельчили и смешали, ее направляют в башню, из которой ее дальше подают в коксовые печи. Затем шихту утрамбовывают, а саму печь начинают постепенно нагревать. Время, которое нужно потратить на нагрев печи, зависит от нескольких факторов: ее ширины, влажности сырья и других. В среднем оно колеблется в рамках от 14 до 18 часов.

Следует отметить, что особое значение при этом имеет температура, которая разнится зависимо от стадии коксования. А именно, на этапе сушки температура достигает 100-120 градусов, нагрева — 120-350, размягчения — 350-500, полукокса — 500-600, прокаливания и затвердения сырья — 600-1100. Поскольку в разных слоях шихты, которая находится в печах, одновременно происходят различные процессы, коксование является слоевым, поскольку в одной печи находятся в одно и то же время слои влажного и сухого угля, а также кокса и полукокса. После окончания процесса коксования полученный продукт охлаждают и разделяют его на несколько классов в зависимости от размера кусков.

Источник

Что это — коксующийся уголь и где его применяют

Процесс коксования

Под коксованием подразумевают технологический процесс преобразования угля в кокс. Он состоит из несколько стадий. На первом этапе проводится подготовка угля к коксованию. Добытый уголь измельчают и образовывают специальные смеси – шихты. На следующей стадии проводится коксование. Оно происходит в специальных камерах коксовой печи с применением газового нагрева. Подготовленную шихту помещают в печь на 15 часов, где все это время проводится повышение температуры до 1000ºС. В результате этого процесса получается «коксовый пирог».

Технология коксования на протяжении двадцатого столетия сильно изменилась, что позволило разрабатывать новые угольные залежи.

Согласно подсчетам, около 10 % общемировой добычи каменного угля проходит процесс коксования. Этот факт подтверждает наличие высокого спроса промышленности на коксующиеся угли.

Способы добычи угля

После разведки месторождения и оценки его ресурсов принимают решение о методе добычи угля. Он во многом влияет на рентабельность промышленной разработки. Чаще всего способ извлечения полезного ископаемого зависит от глубины его залегания.

  • Открытый метод
  • Закрытый метод

Дальше мы коротко расскажем о каждом способе добычи угля. Детальнее о них вы сможете прочитать в отдельных статьях (ссылки на них будут ниже).

Открытый метод

Открытый способ добычи угля применяется в тех случаях, если глубина залежи не превышает 500 м. Это самый рентабельный метод. Он позволяет извлечь в 3 раза больше породы, чем при закрытом способе. Оборудование открытых карьеров обходится приблизительно в 1,5 раза дешевле, чем закрытых шахт. Пространство в этом случае не ограничено, есть возможность использовать тяжелую технику, что увеличивает производительность труда. К тому же, на поверхности работать гораздо безопаснее.

Открытая добыча угля ведется в разрезах. Над пластами угля снимают вскрышную породу, затем проводят выемку полезного ископаемого, постепенно углубляя разрез. Когда месторождение исчерпывается, карьер засыпают и проводят рекультивацию.

По разным данным, в мире от 40% до 55% разработок ведется именно таким методом. В Австралии около 80% угля добывается в открытых карьерах, в США – около 40%. В России таким способом получают более 65% продукции. Один из первых разрезов в нашей стране (Бачатский) начал разрабатываться в 1 948 году на Кузбассе. В этом бассейне большая часть угля добывается открытым способом. Самый крупный на сегодняшний день – Бородинский разрез в Краснодарском крае (Тунгусский угольный бассейн).

Открытая добыча угля состоит из нескольких этапов:

  1. Удаления вскрышных пород с поверхности месторождения – для этого используют тяжелую землеройную технику. Плотные породы разрыхляют взрывчатыми веществами.
  2. Разрыхления угольного пласта – здесь используют глубокое бурение, взрывы.
  3. Извлечения породы, погрузки на транспорт и перевозки на обогатительные заводы.

Карьер для добычи каменного угля называется разрезом. Уголь извлекают ступенями или полосами, в зависимости от рельефа местности и мощности пластов. После завершения работ вскрышные породы возвращают обратно в карьер и проводят рекультивацию земель.

Детальнее об этом методе вы можете прочитать в нашей статье Добыча угля открытым способом.

Чем отличается коксующийся и энергетический уголь

Наибольшую ценность для промышленности предоставляют коксующиеся угли, которые используются в качестве технологического топлива во многих производственных отраслях народного хозяйства. Например, для выплавки чугуна. Главная особенность, которая отличает коксующийся уголь от энергетического – наличие витрена. Это зольная составляющая часть угля, которая образуется в результате разложения растений при отсутствии кислорода. Свойства витрена заключаются в способности плавиться и спекаться под воздействием высокой температуры. Таким образом, микрочастицы угля склеиваются в одну плотную массу. Чем больше концентрация витрена, тем выше качество коксования такого угля.

Наибольшее количество плавких веществ содержится в таких марках угля: коксовые, газовые, жирные, отощенно-спекающиеся и коксовые жирные.

Как находят и разрабатывают угольные месторождения?

Места, где есть уголь, на планете уже давно разведаны. Его запасы в разных странах огромные, их хватит для нужд отопления и промышленности почти на три века. Но по оценкам геологов, их может быть больше, поскольку не во всех частях света проводились глубинные геолого-поисковые работы на предмет наличия угольного топлива. Разработка угольных месторождений актуальна и приносит ощутимый доход государствам, которые занимаются добычей этого твёрдого чёрного золота. Процесс разработки залежей ведётся в зависимости от рельефа местности и глубины залегания угольных пластов.

Интересно: Как определяют длину пути футболиста в игре и его скорость?

Марки угля

В природе существует много разновидностей каменного угля, которые отличаются техническим составом, показателями спекаемости и выходом летучих составляющих. Для коксования подходят всего несколько марок угля. Но не все они пригодны для спекания в чистом виде. Иногда требуется добавление некоторых компонентов. Итак, существуют следующие марки коксующегося угля:

  1. К – коксовый. При коксовании этой марки угля в чистом виде получается кондиционный металлургический кокс. Для получения угля высшего качества добавляют другие марки – жирный или газовый.
  2. КЖ – коксовый жирный. Обладает наилучшей коксуемостью, в основном используется для получения кокса без добавления других марок угля. В составе коксового жирного угля содержится до 30 % летучих компонентов. Отражение витрена – 1,3 %. Толщина пластического слоя составляет 18 мм. Без изменений качества кокса допускается добавление в эту марку до 20 % КС, ОС и КО.
  3. КО – коксовый отощенный. Толщина пласта составляет 10-12 мм, отражение витрена – до 1 %. Как правило, эта марка не используется отдельно, а только в сочетании с ЖК и ГЖ углем.
  4. КСН – коксовый слабоспекающийся низкометаморфозный. Во время спекания из этого вида угля образуется стирающийся кокс с низкой прочностью, поэтому его в основном используют для спекания с другими марками или для получения синтетического газа.
  5. КС – коксовый слабоспекающийся. Толщина пластического слоя составляет до 9 мм. Характеризуется низкой спекаемостью. Уголь марки КС используют коксохимическими предприятиями в качестве отощающего компонента. Также его применяют в некоторых сферах производства для слоевого сжигания.
  6. ГК – газовые коксующиеся. При коксовании дают хорошо сплавленный кокс, но с малой механической прочностью. Продукт спекания легко разделяется на мелкие куски. Обычно газовый уголь применяется в смесях с другими коксующимися углями.
Читайте также:  Строительство и экономика оборудование

Наилучшими для спекания считаются такие марки коксующегося угля: жирный, слабоспекающийся, газовый, отощенно-спекающийся и коксовый в чистом виде. В них содержится наименьшее количество примесей, и они обладают высокой пластичностью.

Коксующиеся угли

КОКСУЮЩИЕСЯ УГЛИ (а. соking соals; н. Kokskohlen; ф. charbon а соke, charbon соkefiable, charbon соkeiant; и. carbones соquificables) — каменные угли средних стадий углефикации, из которых в условиях промышленного коксования в смесях (шихтах) с другими углями или без смешивания получают кусковой кокс определенной крупности и прочности.

Коксующиеся угли, в отличие от других каменных углей, при нагревании без доступа воздуха переходят в пластическое состояние и спекаются. Коксующиеся угли характеризуются в необогащённом виде или в концентратах зольностью менее 10% и низким содержанием S (менее 3,5%), выход летучих веществ (Vdaf) 15-37%. По способности к коксообразованию коксующиеся угли подразделяются на 5 категорий — коксовые, жирные, отощённые коксовые, газовые и слабоспекающиеся. В CCCP отнесение углей к группе коксующихся углей прежде всего базируется на их пригодности для производства кондиционного доменного кокса.

В действующих в CCCP классификациях к коксующимся углям относят угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, OC и CC с подразделением на технологические группы по спекаемости. Коксовые угли марок К (коксовые) и КЖ (коксово-жирные) дают кондиционный доменный кокс без смешивания с другими углями. Жирные угли марок Ж (жирные) и ГЖ (газово-жирные) без смешивания с другими дают хорошо сплавленный, но более мелко дробящийся кокс с физико-механическими характеристиками, ниже принятых для доменного кокса. Доменный кокс из жирных углей может быть легко получен в бинарных смесях с коксовыми или отощёнными коксовыми углями. Отощённые коксовые угли марок К2 (коксовые вторые) и OC (отощённо-спекающиеся) без смешивания с жирными дают кокс повышенной истираемости с физико-механическими характеристиками, не соответствующими доменному коксу. Доменный кокс из отощённых коксовых углей получается в бинарных смесях с жирными. Газовые угли марки Г (газовые) без смешивания с другими дают кокс достаточно сплавленный, но легко разделяющийся на мелкие и хрупкие куски, характеризующиеся малой механической прочностью. Газовые угли для получения доменного кокса в современных коксовых печах при обычной технологии подготовки шихты могут применяться только в смесях с хорошо коксующимися углями. Слабоспекающиеся угли марки CC (слабоспекающиеся) без смешивания с другими не дают кускового кокса. Доменный кокс может быть получен из них только в смесях с жирными углями (не менее 70-85% жирных углей).

Коксующиеся угли известны в угленосных формациях от карбона до палеогена включительно, однако свыше 90% их запасов сконцентрировано в бассейнах и месторождениях карбона и перми. Значительными запасами коксующихся углей располагают CCCP (Донецкий, Печорский, Кизеловский, Кузнецкий, Карагандинский, Южно-Якутский, Тунгусский и другие бассейны), США (Аппалачский, Западный, Юинта, Грин-Ривер и др.), Великобритания (Нортамберлендский, Южно-Уэльский, Ланкаширский и Йоркширский бассейны), ФРГ (Нижнерейнско-Вестфальский, или Рурский, Нижневестфальский), ПНР (Верхне- и Нижнесилезский, Люблинский), Бельгия (Льежский), Индия (Бокаро, Ранигандж, Джхария), Канада (Альберта), Австралия (Боуэн, Новый Южный Уэльс), KHP (Шаньси, Датун), MHP (Тавантолгой), ЧССР (Остравско-Карвинский и Трутновский); ограниченные по запасам месторождения известны также во Франции (Саарско-Лотарингский, Hop и Па-де-Кале, Аквитанский бассейны), в Испании (Астурийский и Южно-Кантабрийский бассейны), Венгрии, Румынии, Югославии, Турции, Японии, Иране, Афганистане, Мексике, Бразилии, Аргентине. Коксующиеся угли выявлены также в ЮАР (Витбанк), Зимбабве (Саби), Мозамбике. В перечисленных бассейнах коксующиеся угли составляют 10-65% общих запасов углей и разрабатываются наиболее интенсивно.

Сферы применения

Главное предназначение коксующегося угля – промышленное топливо. Во время сжигания коксующийся уголь выделяет большое количество тепловой энергии. Так, температура воспламенения этого топлива составляет 470ºС. Но сжигание – не единственный способ извлечения полезных свойств из этого ископаемого. Существует много других отраслей народного хозяйства, в которых эффективно используют коксующийся уголь. Применение этого природного ресурса в промышленных процессах позволяет получать из него свинец, молибден, цинк, германий, серу, галлий и другие химические элементы. Промышленное применение имеют также и отходы угольной промышленности. Так, их перерабатывают в огнеупорные материалы и абразивы. Также из отходов производят строительные материалы.

В общей сложности из каменного топлива изготавливают более 300 разновидностей продукции. Уголь используется в качестве основного материала для производства углеграфитовых конструкционных элементов, высокоазотных кислот, которые применяются в удобрениях. Эффективное применение имеют вещества, которые выделяются в процессе коксования. Так, во время сухой перегонки образуется каменноугольная смола и аммиачная вода. Они также поддаются переработке.

Источник

Коксовании каменных углей

При коксовании каменных углей получают кокс, коксовый газ, смолу, сырой бензол, аммиак, пирогенетическую воду. Основным продуктом является кокс, 80% которого идет в доменные печи для выплавки чугуна.

Большое значение для многих отраслей промышленности могут иметь также химические продукты коксования, ассортимент которых в настоящее время составляет более 175 наименований (340 сортов).

Более 70 отраслей и подотраслей народного хозяйства могут использовать продукты переработки смолы, сырого бензола, сырых пиридиновых оснований, сырых фенолов, а также коксовый газ. Следует отметить, что в результате успешного развития химии органического синтеза многие химические продукты коксования уже не имеют сбыта и, например, аммиак и сырой бензол выгоднее сжигать, чем производить из них какие-либо продукты.

Материальный баланс коксования зависит от многих факторов, но в общем может выглядеть следующим образом, масс. %:

  • кокс 76−78,5
  • смола 3,2−3,5
  • газ 13−15
  • сырой бензол 0,8−1,2
  • аммиак 0,25−0,35
  • пирогенетическая влага 2,5−3,5

В материальном балансе коксования химические продукты составляют небольшую часть, в общей же стоимости товарной продукции коксохимической промышленности доля их достигала 16%.

Выход коксового газа составляет 340−350 нм3/т сухой шихты. Он содержит до 61% водорода и до 25% метана, имеет высокую теплоту сгорания и широко используется в металлургической промышленности и в коксохимическом производстве главным образом для обогрева коксовых печей.

Источник

Производство кокса: технология и особенности

Что такое кокс? Это стратегически важный продукт, полученный путем термического бескислородного разложения. Подразделяется он на многие виды. Так, выделяют нефтяной и пековый, торфяной и каменноугольный кокс. Но основным из них является последний вид. Именно каменноугольный кокс выступает базовым компонентом доменного производства.

Важный продукт

Что означает слово «кокс»? Морфология данного понятия говорит нам о том, что это горючий твердый остаток, образующийся при термическом безкислородном нагреве некоторых органических веществ, в числе которых уголь (бурый или каменный), нефть, а также торф. Само слово имеет английские корни. Coke означает не что иное, как продукт, полученный путем термического разложения.

Читайте также:  Задвижка это оборудование или нет

Производство кокса в России является важной составляющей промышленного комплекса. По данным статистики, этот стратегически важный продукт ежегодно выпускается в объеме 27 млн тонн. В таких количествах он жизненно необходим литейному производству и металлургической промышленности. Самый крупный российский производитель кокса — «Северсталь». Эта корпорация владеет собственным производством данного вида топлива и использует его для нужд своих же металлургических заводов. самые большие доменные печи, принадлежащие «Северстали», находятся в Череповце. Они выпускают наиболее высококачественный кокс.

Шихта

Для поддержания горения доменных печей требуется большое количество каменноугольного кокса. Данный продукт представляет собой пористую, но в то же время твердую спекшуюся массу. Она получается в результате удаления летучих веществ из каменного угля.

Кокса химическое производство основано на процессе гидролиза. Помимо этого, возможен и сухой перегон каменного угля. Но в любом случае производство кокса связано с нагреванием исходного продукта без малейшего доступа воздуха. Целью гидролиза является отделение углерода от всех остальных веществ, входящих в состав угля. Что представляет собой сырье для производства кокса? Это каменный уголь различных сортов, в том числе жирный и коксовый, газовый и тощий. Называют такое сырье шихтой. Основу данного продукта составляет самый дорогой сорт – коксующийся уголь. На металлургические заводы России шихту доставляют из месторождений Кузбасса, а также Печоры. Богатыми залежами коксующихся углей может гордиться и Якутия. Здесь их добывают на территории Нерюнгри, до которой специально была проведена ветка железной дороги.

В связи со своими масштабами производство кокса требует большого количества сырья. Его доставляют к производственным цехам в насыпных вагонах. Здесь шихту перегружают в огромные башни, в которых специальные механизмы, будто насосы, закачивают поступивший уголь в коксовые колонки. Зимой шихта поступает, как правило, в замерзшем состоянии. И поэтому перед выгрузкой ее отогревают прямо в вагонах, загоняя их в специальные огромные ангары.

Подготовка шихты

Непосредственно само производство кокса начинается с сортировки шихты. Весь уголь, пришедший на завод, разделяется по своему свойству и составу на нужные группы. После этого шихта дробится и перемешивается. Далее следует ее дозировка. Она производится на автоматических весах. После такой подготовки шихта обогащается с использованием обеспыливания, грохочения, мытья, флотации и прочих способов. Все это позволяет устранить из сырья посторонние примеси. После шихта подлежит сушке и поступает на заключительный этап дробления, в результате которого получаются зерна, радиус которых не превышает 3 мм.

Подготовленное таким образом сырье готово для того, чтобы начать производство доменного кокса. Оно перегружается в смесительные агрегаты, а затем поступает в бункеры накопителя, находящиеся в угольной башне.

Коксовые батареи

Готовое сырье, которое необходимо для того, чтобы осуществить производство кокса, высыпается из угольной шахты в бункер загрузочного вагона. После этого оно доставляется в коксовые батареи. Это система, состоящая из нескольких камер, в которых и происходит процесс производства конечного продукта.

Коксовая камера представляет собой сооружение, стены которого выложены огнеупорным кирпичом. Его длина – 13-15 м, ширина – 0,4-0,5 м, высота – 5-5,5 м. Подобные габариты камеры позволяют осуществить процесс производства кокса достаточно быстрыми темпами.

В сводах подобных камер имеется по три-четыре люка с плотно закрывающимися крышками. Они предназначены для загрузки сырья. В торцевых стенах камер также имеются герметичные металлические двери. В процессе того, как образуется кокс, производство требует отвода появляющихся при этом газообразных продуктов. Это также предусмотрено в конструкции камер. В своей верхней части они имеют специальные стояки, по которым летучие вещества попадают в газосборник.

В то время, когда осуществляется производство кокса, технология процесса требует значительного обогрева камер. Для этого между ними конструируют специальные простенки. Они представляют собой целую систему отопительных каналов, по которым перемещаются горячие газы. В результате происходит обогрев стенок камер. В нижней части сооружений для производства кокса размещены регенераторы. Они необходимы для подогрева камер газами, подаваемыми через газопроводы, а также теми, которые отходят из воздуха.

Прогрев шихты

Над коксовыми камерами располагается рельсовый путь. По нему перемещается загрузочный вагон. С него шихта через люки попадает в камеру. Это происходит благодаря расположенным на вагоне специальным механизмам, которые могут откручивать, а затем и закрывать герметичные крышки.

По рельсовому пути, расположенному вдоль одной из сторон камеры, передвигается специальная коксовыталкивательная машина. Именно она подходит к боковым дверям и вскрывает их. Далее это устройство выталкивает полученный кокс. С другой стороны к камере подходит тушильный вагон. Он принимает раскаленный продукт и транспортирует его в зону, находящуюся под башней для тушения, выгружая затем на рампу.

Образование конечного продукта

Все производства металлургического кокса строго соблюдают технологические процессы, которые требуют не допустить попадания воздуха в камеру. Как это происходит? Процесс получения кокса начинается сразу после того как загрузочный вагон поставляет отмеренную дозу шихты в камеру. При этом происходит закрытие ее люков и включение подогревающих устройств.

Что происходит на начальном этапе, когда осуществляется производство кокса? Технология процесса на первой своей стадии предусматривает выделение из готового сырья газов и воды. После этого происходит плавление и оседание шихты. Дальнейшее повышение температуры приводит к вспучиванию данного промежуточного продукта. Это происходит в связи с дальнейшим выделением газов и паров. Далее шихта постепенно отвердевает. Что представляет собой последняя стадия процесса, в результате которой получается кокс? Производство этого продукта осуществляется при растрескивании и усадке спека. В итоге происходит образование так называемого коксового пирога. Все фракции, имеющие парогазовую форму, отводятся по стоякам в газосборник.

Процесс нагрева шихты в камерах идет от ее нагреваемых стенок к центру. В связи с малой теплопроводностью сырья в различных местах стадии коксования находятся на разных этапах.

Весь процесс образования кокса длится от 14 до 17 часов. Его продолжительность зависит от температуры сгорания шихты, ее состава и размеров камеры.

После завершения технологического процесса производства кокса выключаются нагревательные устройства и перекрываются стояки. К дверям коксовой камеры подходит выталкиватель, с помощью которого полученный продукт выгружается в тушильный вагон. Таким образом и происходит освобождение печи. После этого выталкиватель навешивает герметичные двери и отправляется по рельсам к следующей камере. Туда же следует и загрузочный вагон. Он открывает люки и загружается новой дозой переработанной шихты.

Доставка продукта в башню

Полученный в камерах кокс необходимо подвергнуть тушению. Ведь после его соприкосновения с воздухом происходит самовозгорание. В тушильном вагоне кокс доставляется в башню, где он окончательно гасится водой. Далее продукт высыпается из вагона на наклонную бетонированную поверхность, называемую рампой. Здесь в течение двадцати минут происходит его остывание. После этого кокс при помощи транспортеров поступает на сортировку.

Попутные продукты

Производство кокса невозможно без выделения летучих веществ. Они представляют собой смесь газов и паров. Такие компоненты в совокупности называют прямым коксовым газом. После обработки одной тонны шихты, влажность которой достигает 6 %, получается 270 кг прямого коксового газа. В объемном выражении эта цифра равна 330 метрам кубическим.

В прямом коксовом газе, полученном из одной тонны шихты, содержится:

— около тридцати килограмм каменноугольной смолы;
— 10 кг сырого бензола;
— 3 кг аммиака;
— 5 кг сероводорода;
— 80 кг воды;
— 140 кг обратного газа.

До недавнего времени коксохимическое производство являлось единственным поставщиком, предлагающим бензольные углеводороды. Однако после развития сферы нефтепереработок данные продукты стало возможным получать с меньшими капиталовложениями. Это привело к тому, что доля коксохимического производства в поставках бензольных углеводородов упала до сорока процентов. Данный продукт используют в качестве сырья в процессе органического синтеза. Легкая же его фракция перерабатывается с сырым бензолом.

Читайте также:  Газовое оборудование в очере

Другие виды попутных продуктов после их ректификации и обработки химическими реагентами, а также после вымораживания с последующей кристаллизацией дают возможность для получения около трехсот химических соединений высокого качества.

Использование нефти

Это природное вещество, так же, как и уголь, является стратегически важным для нашей страны. Их него осуществляется производство кокса и нефтепродуктов, которые представляют собой:

— топливо;
— церезины и парафины;
— смазочные масла;
— битумы;
— пластичные смазки;
— сырье, предназначенное для основного органического и нефтехимического комплекса;
— прочие продукты.

Нефтяной кокс

Такое словосочетание носит собирательный характер. Под нефтяным коксом понимают продукты глубокой переработки «черного золота». Сырьем для его производства служат компоненты, полученные при первичной переработке нефти. Это гудрон и полугудрон, асфальт и экстракт.

Производство нефтяных коксов происходит одним из двух способов:

— замедленным коксованием, которое осуществляется в необогреваемых реакторах;
— в кубовых установках с применением горизонтальных реакторов обогреваемого типа.

Первый из этих двух способов является самым популярным. С его помощью производят практически восемьдесят процентов этого вида продукта.

Нефтяной кокс в дальнейшем используется при производстве электродов, а также анодных масс и анодов при выплавке алюминия. Находит он применение и в технологических процессах изготовления ферросплавов, абразивов, кремния. Широко задействуют нефтяной кокс в химической промышленности.

Получение данного продукта происходит при низком давлении. При этом поддерживается температура от 480 до 560 градусов. Это позволяет произвести нефтяной кокс и бензины, углеводородные газы, а также керосино-газойлевые фракции.

Процесс коксования представляет собой расщепление всех компонентов, входящих в состав сырья. При этом образуются жидкие дистиллятные фракции и углеводороные газы.

Промышленный процесс получения нефтяного кокса осуществляется с использованием установок трех типов. Помимо периодического коксования в специальных кубах и замедленного процесса в камерах оно может происходить непрерывно в псевдоожиженной массе коксаносителя. Рассмотрим один из них, применяющийся наиболее часто, подробнее.

Замедленное коксование

Данный процесс называют еще и полунепрерывным. Этот способ получения нефтяного кокса наиболее распространен в мировой практике. Он подразумевает такой технологический процесс, при котором предварительно нагретое до 350-380 градусов сырье непрерывно подается на особые тарелки, находящиеся в ректификационных колоннах. Подобные установки работают при атмосферном давлении. Сырье для производства нефтяного кокса стекает по тарелкам и контактирует с парами, поднимающимися из реакционных аппаратов. Результатом такого массо- и теплообмена становится конденсат. Именно он и образует вместе с исходным продуктом вторичное сырье, подлежащее дальнейшему нагреванию до 490-510 градусов в трубчатых печах.

Далее смесь поступает в коксовые камеры. Это вертикально расположенные полые цилиндры, высота которых достигает 22-30 метров, а диаметр – 3-7 м.

Реакционная масса поступает в коксовые камеры непрерывно. Причем этот процесс длится на протяжении от 24 до 36 часов. За это время масса, благодаря удерживаемой ею теплоте, постепенно коксуется. Когда камера заполняется конечным продуктом на 70-90 процентов, его удаляют с помощью обычной струи воды, находящейся под высоким давлением.

Далее кокс помещают в дробилку, в которой измельчается на кусочки, размер которых не превышает 150 мм. После этого продукт с помощью элеватора подается на грохот, сортирующий его на фракции разных размеров. Камера, в которой был получен кокс, подлежит прогреву водяным паром и теми парами, которые подаются из работающих аппаратов. Далее емкость вновь заполняется сырьем.

После прохождения технологического процесса возникают летучие продукты. Это парожидкостная смесь, которая непрерывно выводится из действующих камер и последовательно разделяется на газы вначале в ректификационной колонне, а затем — в водоотделителе и газовом блоке, а также в отпарной колонне.

Источник

Коксование

Коксование — это метод переработки жидких и твердых горючих ископаемых нагреванием (каменного угля при 900-1050 С, глубокий крекинг нефтяного сырья при 420-560 С) без доступа воздуха.

В России промышленное значение имеет коксование твердых горючих ископаемых (углей, торфа, горючих сланцев), высококипящих остатков переработки нефти, каменноугольного пека.
При коксовании происходят процессы термической деструкции высокомолекулярных соединений сырья, а также полимеризации и поликонденсации промежуточных и исходных веществ.

Коксование твердых горючих ископаемых осуществляется в керамических реакторах (коксовых печах) различных конструкции.
Для переработки каменных углей наиболее приемлема горизонтальная камерная печь.
Используемые в России коксовые печи коксохимических предприятий оборудованы камерами коксования объемом 1452 м 3 .
Коксовая печь имеет системы обогрева, загрузки угольной шихты, выдачи кокса, отбора парогазовых продуктов коксования.
Коксовые печи периодически действующие агрегаты, объединенные в батареи, обеспечивающие непрерывность процесса коксохимического производства.
Коксовые батареи включают несколько десятков печей.
Отапливаются коксовые печи коксовым или доменным газом, а также их смесью.
Температура устанавливается в зависимости от качества сырья, условий коксования и др. факторов.
Максимальная температура в отопительной простенке — 1450 С, температура при выдаче продукта — 10001100 С, удельный расход энергии на коксование сухой шихты — 23002700 кДж/кг.
Качество кокса существенно повышается при предварительном нагревании шихты до 200 С или при ее частичном брикетировании и трамбовании.
Внедрение непрерывных процессов коксования (производство брикетококса, формованного кокса, коксование в кольцевых печах и др.) позволяет расширить ресурсы коксующихся углей и получить кокс, оптимально удовлетворяющий требованиям потребителей.

При коксовании каменных углей образуются кокс, каменноугольная смола, коксовый газ и др. продукты.
Нагревание каменных углей до 300 С т. н. стадия бертинизации (облагораживания) приводит к выделению водяных паров, СО 2, СО, СН 4; топливо обогащается углеродом, повышается теплота его сгорания.
При температуре 300350 С образуются жидкие и газообразные продукты (гл. обр. за счет деструкции макромолекул).
При температуре 350500 С из летучих продуктов деструкции формируется пластическая масса смесь твердого вещества и нелетучих жидких продуктов.
При температуре выше 550 С пластическая масса затвердевает.
При 600 С образуется полукокс; при температуре 900 С завершается превращение полукокса в кокс.

Коксование бурых углей, торфа и горючих сланцев осуществляют при темперутере 500700 С.
Из бурых углей получают реакционноспособный углеродистый остаток, который используется в электротермическом производстве, для бытовых целей.
Модифицированием торфяного кокса (водяным паром, СО 2, воздухом) получают высококачественные сорбенты.
При переработке горючих сланцев получают химические продукты различного назначения.

Коксование тяжелых остатков переработки нефти осуществляют при темп-ре 470540 С в металлических реакторах.
Получают жидкие продукты и газ (7080%) сырье для нефтехимического синтеза, а также нефтяной кокс (2030% по массе).
Коксование каменноугольного пека производят в пекококсовых печах коксохимических предприятий при температуре 1000 С в течение 17,5 ч.
Пекококсовые печи, объединенные в пекококсовые батареи из 57 печей, оборудуют камерами коксования объемом около 18 м 3 .
Получают 6467% по массе пекового кокса, 2328% смолы, 78% газа.

Проблему загрязнения окружающей среды отходами коксохимических предприятий решают путем тщательной герметизации технологических агрегатов, совершенствования технологии коксования и конструкции печей, очистки сточных вод или создания бессточных технологий.
Высокий уровень экологической опасности, а также снижение конкурентоспособности отдельных видов продукции коксования обусловили разработку и реализацию технологий производства кокса без улавливания летучих продуктов коксования; в 2001 г. по такой технологии США, Китай, Колумбия, Индия произвели 43 млн т кокса.

Источник