7.3 Коксование каменных углей. Коксовый газ

 

Металлургический кокс и ценные побочные продукты (каменноугольную смолу и коксовый газ) получают коксованием каменных углей. Для этого смесь каменных углей (марок: коксовые, жирные и газовые) нагревают без доступа воздуха до температуры 1000-1100оС в специальных печах. Схема обогрева  коксовой камеры показана на рис. 7.6.

 

 

 

Рисунок 7.6 – Обогрев коксовой камеры:

1 – обогревательные каналы; 2 – камера коксования; 3 – газовые каналы; 4 – подовый канал для подачи воздуха

 

Такие камеры располагают батареями и строят из огнеупорного материала: динаса и шамота. В шамотных печах максимальная температура в обогреваемых каналах поддерживается не выше 1250оС, а в динасовых – 1450оС. Современные печи строят из динаса.

Процесс коксования осуществляется следующим образом. До 200оС из угольной шихты выделяются влага и адсорбированные углем газы: двуокись углерода и метан. При температуре от 200 до 350оС начинают разлагаться вещества, входящие в состав угля с образованием оксида углерода, воды и других соединений. При повышении температуры до 600оС происходит энергичное разложение угля с выделением газов полукоксования, смолы и образование полукокса.

С повышением температуры полукокс превращается в кокс, выделение смолы, метана и его гомологов уменьшается, а водорода, бензола и толуола – увеличивается. Состав, свойства и количество выделяемого косового газа зависит от исходного угля и технологического режима коксования. Примерное количество основных продуктов коксования, выделенных из 1 т угля, приведено в таблице 7.2.

 

Таблица 7.2 – Количество основных продуктов коксования, выделенных  из 1 т угля

 

  Продукт коксования      Количество

                кг            % (массы)

Кокс      750-800                75-80

Коксовый газ      175-140

(350-280 м3)       17,5-14

Каменноугольная смола                40-25     4-2,5

 

Коксование угля осуществляется в печах внешнего обогрева с вертикально расположенными камерами коксования. Отопление коксовых печей производится высоко- и низкокалорийными газами (генераторным, доменным, смешанным). По способу использования тепла отходящих газов коксовые печи регенеративные. Регенераторы располагают под коксовыми камерами печей. В регенераторах производят нагрев низкокалорийных газов и воздуха, необходимого для их сжигания, за счет тепла отходящих дымовых газов.

Коксовые камеры загружают угольной шихтой сверху, коксовый газ удаляется из верхней части камеры. Из камеры готовый кокс с помощью специальной машины – коксовыталкивателя поступает в тушильный вагон, а затем на сортировку.

Коксовый газ, содержащий летучие компоненты, поступает на переработку для отделения смолы, аммиака и бензола. Охлажденный и очищенный коксовый газ из каменных углей характеризуется высоким содержанием водорода, метана и оксида углерода. Он легче воздуха, имеет достаточно высокую теплоту сгорания. Особой ценностью коксового газа является высокое содержание в нем водорода и оксида углерода, что делает его незаменимым  сырьем в производстве синтетического аммиака, метилового и этилового спиртов. После извлечения водорода коксовый газ используют для обогрева коксовых и металлургических печей. Коксовый газ ввиду  наличия оксида углерода ядовит; пределы взрываемости: нижний 6%, верхний 30% (обьема ).