2014-02-05
1554
| Операция | Назначение | Примечание |
| Охлаждение до 80— 100°С в газосборнике или в другом аппарате непосредственного действия | Прекращение термических превращений. Выделение пыли и тяжелой части смолы | |
| Охлаждение до 30— 40 °С и конденсации воды и смолы | Выделение из газа смолы и воды, уменьшение объема газа | |
| Повышение напора газа в нагнетателе | Откачивание газа от печей, транспортирование его через последующие цехи и передача потребителю | Операция часто совмещается с очисткой газа от тумана смолы в электрофильтре |
| Улавливание аммиака и пиридиновых основании | Предотвращение коррозии аппаратуры и газопроводов, обеспечение стабильной работы последующих отделений, предотвращение токсичных выбросов и получение ценных продуктов | Совмещается с утилизацией аммиака при очистке надсмольной воды |
| Улавливание сероводорода и цианистого водорода | Предотвращение коррозии и нарушений технологии в последующих цехах и у потребителя. Сокращение токсичных выбросов | Часто совмещается с очисткой газа от нафталина |
| Извлечение сырого бензола из газа | Выделение цепных продуктов и создание благоприятных условий для транспортирования газа |
Если для улавливания сероводорода и цианистого водорода используют аммиачную воду, то операции улавливания аммиака и сероводорода меняют местами. В случае отсутствия стадии очистки газа от нафталина улавливание сырого бензола предшествует очистке от сероводорода.
Основными продуктами переработки сырого бензола являются чистые бензол и толуол. Хотя в настоящее время большая часть этих веществ производится из нефтяного сырья, коксохимическая промышленность по-прежнему является крупным поставщиком бензола.
Высокотемпературная каменноугольная смола представляет собой смесь полициклических ароматических и гетероароматических углеводородов, на долю которых приходится 94—95% компонентов смолы. Кроме того, в смоле содержится 1—3% фенолов и 2—4% оснований преимущественно ряда хинолина и акридина. Плотность смолы 1170—1210 кг/м3, а выход фракций, выкипающих до 360—400 °С, составляет 40—45%. Более 50% смолы приходится на тяжелый остаток—каменноугольный пек. Ряд углеводородов содержится в смоле в количестве 1% и более, что выгодно отличает ее от других видов смол термической переработки углей. В табл. 26 приведен состав каменноугольной смолы, полученной из углей различных угольных бассейнов.
Большая часть высококипящих продуктов традиционно используется в виде технических масел (поглотительное масло, шпалопропиточное масло, сырье для производства технического углерода). Каменноугольные масла—лучшее сырье для получения высококачественного технического углерода.
Каменно угольная смола является основным источником нафталина — ценного химического сырья, широко используемого для производства фталевого ангидрида, пластификаторов, ненасыщенных полиэфирных и лаковых смол на его основе, а также красителей, ядохимикатов, суперпластификаторов для бетона.
Таблица 26
Состав каменноугольных смол [% (масс.)]
| Компонент | Смола Авдеевского коксохимзавода | Смола из углей Кузбасса | Смола заводов ФРГ |
| Нафталин | 11,50 | 10—11 | 10,0 |
| Фенантрен | 4,25 | 4—5 | 5,0 |
| Флуорантен | 2,30 | 3,0 | 3,3 |
| Пирен | 1,85 | 0,8 | 2,1 |
| Флуорен | 1,65 | 1,3 | 2,0 |
| Аценафтен | 1,62 | 1.3 | 2,0 |
| Карбазол | 1,40 | 2,5 | 1,5 |
| Дифениленоксид | 1,25 | 0,5 | 1,0 |
| Антрацен | 1,25 | 1,0 | 1,8 |
| 2-Метилнафталин | 1,24 | 1,4 | 1.5 |
| 1-Метилнафталип | 0,62 | 0,9 | 0,5 |
| Хризен | 0,42 | 1,5 | 2,0 |
Ценным сырьем являются также фенолы каменноугольной смолы, в них содержится 65—75% фенола и крезолов. До настоящего времени коксохимическая промышленность служит основным источником крезолов, и особенно м- и п- крезолов, используемых в производстве ядохимикатов селективного действия, синтетических смол, лаков, пластификаторов и антипиренов. Содержание о -, м- и п -крезолов в фонолах смол коксования углей Кузбасса и Донбасса равно соответственно 17,2— 20,7—13,5; 20,2—30,8—20,2. Для высокотемпературных каменноугольных смол характерно высокое содержание наиболее термостойкого и в то же время наиболее ценного как химическое сырье м -крезола. Соотношение м- и п -крезолов равно 1,5—1,6.
Одним из наиболее ценных продуктов переработки каменноугольной смолы является каменноугольный пек — остаток фракционирования смолы. Он служит основным связующим и пропиточным материалом при производстве углеграфитовых материалов любого типа и назначения. Пек—сырье для изготовления беззольного пекового кокса — исходного продукта при изготовлении анодных и электродных масс, используемых в производстве алюминия. Разрабатывается технология получения из пека углеродных волокон и специальных анизотропных беззольных коксов.
Уникальные свойства каменноугольной смолы, отличающейся высокой степенью ароматичности, делают ее, а также ее компоненты ценным химическим сырьем, имеющим большое и постоянно увеличивающееся число квалифицированных потребителей.
4. Полукоксование и энерготехнологическая переработка углей
В отличие от высокотемпературного коксования углей главной целью при осуществлении низкотемпературных процессов термической переработки углей является приготовление облагороженного реакционноспособного твердого остатка при высокой степени использования химического потенциала угля.
Возможны различные варианты реализации этого процесса. Так, целевыми продуктами могут быть кусковой полукокс, используемый в качестве облагороженного бездымного топлива для бытовых отопительных устройств, активного углеродного восстановителя для химической и металлургической промышленности, а также смола — сырье для производства различных химических продуктов.
Энерготехнологические процессы переработки твердых топлив предполагают комбинирование технологических процессов термической переработки топлив с энергетическими процессами. Простейшие схемы энерготехнологической переработки включают полукоксование угля с выделением газа и смолы и использование горячего полукокса в качестве топлива для парогенератора (рис. 53).
Рис. 53. Схема высокоскоростного пиролиза угля по методу ЭНИН:
1—бункер сырого угля; 2— размалывающее устройство; 3 — циклон для отделения сухой пыли; 4— реторта нагрева; 5 — циклон для отделения горячей пыли; 6 — камера смешения; 7—реактор-пиролизер; 8—технологическая топка; 9— циклон горячего теплоносителя
|
Сырьем для низкотемпературной термической переработки могут быть самые разнообразные каменные и бурые угли, а также сланцы. При этом сланцы представляют особый интерес из-за большей, по сравнению с углями, степени превращения их органической массы в смолу и газ (до 75—80% против максимального 35—40% у углей).
Способ подвода тепла к подвергающемуся термическому разложению топливу может быть самым разнообразным. Возможны варианты печей с внешним (через стенку) и внутренним обогревом. В последнем случае может использоваться как газовый теплоноситель (дымовые газы), так и твердый или жидкий (расплавленные металл или соли) теплоноситель. Системы с внутренним обогревом выгодно отличаются от систем с внешним обогревом простотой конструкции, меньшим расходом огнеупоров и интенсивностью теплообменного и массообменного процессов. В то же время применение внутреннего газового обогрева приводит к существенному разбавлению летучих продуктов термической переработки и снижению качества получаемого полукоксового газа.
Скорость нагревания при низкотемпературной переработке, а также гранулометрический состав исходного угля могут изменяться в широких пределах в зависимости от конструктивного оформления аппарата. Так, в некоторых конструкциях переработке подвергается крупнокусковой, специально отсортированный уголь или сланец. Но используются и аппараты для переработки мелкозернистого (менее 15 мм) или пылевидного угля (крупность до 0,5 мм).
В зависимости от условий проведения процесса выход смолы при равных конечных температурах термической переработки изменяется в широких пределах. Он зависит от условий эвакуации из зоны термической переработки образующейся парогазовой смеси.
Выход продуктов полукоксования в большой степени зависит от природы исходного топлива (табл. 27). Из таблицы видно, что с повышением степени метаморфизма топлива закономерно увеличивается выход полукокса, что приводит к понижению выхода первичного газа, смолы и особенно пирогенетической воды. Последний, естественно, находится в прямой зависимости от содержания кислорода в твердом горючем ископаемом.
Состав смол также зависит от состава и свойств исходного сырья (табл. 28). При полукоксовании молодых углей образуется относительно большее количество фенолов и карбоновых кислот и, в особенности нейтральных кислородсодержащих соединений. Еще выше содержание нейтральных кислородсодержащих соединений в смолах полукоксования горючих сланцев (до 35—50%).
Существенно различается и состав первичных газов, получаемых при полукоксовании различных твердых топлив (табл. 29).
Влияние природы исходного сырья особенно ощутимо при высоком содержании диоксида углерода в газах, полученных из торфа и бурого угля.
Таблица 27
Выход продуктов полукоксования различных твердых топлив (% на сухую массу)
| Топливо | Полукокс | Первичная смола | Пирогенетическая вода | Первичный газ |
| Торф | 34—62 | 8—23 | 14—26 | 16—32 |
| Бурые угли: | ||||
| украинский | 55—62 | 11—16 | 7—9 | 18—21 |
| канско-ачинский | 65—75 | 8—12 | 5-14 | 12—15 |
| подмосковный | 71—76 | 5—14 | 2,5—12,5 | 6—21 |
| Донецкие каменные угли марок: | ||||
| Д | 70—74 | 1 —18 | 3-9 | 11—17 |
| Г | ||||
| К | ||||
| ОС | 2,5 | 0,5 |
