Подготовка угля к коксованию. Коксование-процесс сухой перегонки каменных углей при их нагревании до 900-1050 С без доступа воздуха. В результате сложных физических и химических превращений образуется твердый, спекшийся продукт - кокс и прямой коксовый газ. Кокс используют в металлургии, литейном производстве, для получения электродов, карбида кальция и т. д. Прямой коксовый газ содержит каменноугольную смолу, сырой бензол и другие продукты, поэтому его перерабатывают с получением ценных химических веществ.
Сырьем для получения кокса служат спекающиеся коксующиеся угли марки К, которых в недрах земли содержится мало Для расширения сырьевой базы для коксования применяют смесь - шихту, состоящую из коксующихся углей и углей других марок, мало содержащих серы и фосфора, которые при коксовании остаются в коксе и снижают его качество.
Перед поступлением на коксование угли тонко измельчаются- зерен размером менее 3 мм должно быть 85-90 . Процесс коксования осуществляется в коксовой печи, представляющей собой камеру, выложенную огнеупорным динасовым кирпичом. Камеры по 60-70 шт. соединяются между собой в коксовые батареи между ними имеются пространства простенки, в которых сжигается генераторный или коксовый газ. Температура в простенках печи достигает 1400 С. Так как огнеупорный кирпич и уголь являются плохими проводниками тепла, а для получения кокса требуется нагреть шихту до 900-1050 С, камеры делают в виде узких каналов - шириной - 0,4 м, длиной - 13-14 м, высотой - 4, 4,5 м. В камеру загружают до 15 т угля. На рис. 6 показана схема коксовой камеры.
Она имеет две торцовые стороны - коксовую, куда выталкивается из камеры кокс коксовый пирог, и машинную - для ввода в камеру коксо-выталкивателя 5, представляющего собой пластину с размерами, немного меньшими, чем у сечения камеры.
При коксовании машинная и коксовая стороны камеры плотно закрываются дверцами и 2. В своде камеры имеются отверстия, через которые загружается шихта с помощью загрузочного вагона с бункерами 4, течки которых устанавливаются над отверстиями в своде камеры. Вагон перемещается по рельсовому пути, расположенному над коксовыми камерами, и обслуживает десятки камер. После загрузки шихта в камере разравнивается, загрузочные отверстия закрываются и начинается процесс коксования. Для отвода паро-газовой смеси из камеры стояк 3 соединяется с газопроводом. На рис. 7 показана схема нагревания шихты в камерах коксовой батареи поперечный разрез с перекидным над сводами камер ходом топочных газов.
Воздух, поступающий на горение горючих газов, предварительно нагревается в регенераторах 4 и смешивается с газом, поступающим из отверстий 3 в простенках 2, расположенных между камерами. В простенке 2 происходит сгорание газообразного топлива, и горячие дымовые газы огибают камеру, подогревают ее с другой стороны и уходят через регенераторы тепла в дымовую трубу. Через каждые 20-30 мин поток газа и воздуха переключают на нагретые топочными газами регенераторы и поток газов обогревает обратную сторону камеры.
Это обеспечивает равномерный нагрев камеры с обеих сторон. На заводах применяют различные системы обогрева камер пребывание шихты в камере 13-17 ч. Выделяющийся при коксовании в камерах прямой коксовый газ отсасывается воздуходувкой и подается на переработку. По окончании процесса коксования разгрузка камер проводится поочередно. После разгрузки камеры торцовые стороны ее закрываются и цикл работы повторяется.
Из 1 т шихты с влажностью 6 в процессе коксования получают в среднем следующие продукты, кг Переработка прямого коксового газа Парогазовую смесь, выходящую из коксовой камеры, называют прямым коксовым газом. В 1 м3 газа, кроме Н2, СН4, СО и газообразных углеводородов, содержится смолы 80-130 г, бензольных углеводородов 30-40 г, аммиака 8-13 г, сероводорода и других сернистых соединений 6-25 г, цианистых соединений - 0,5-1,5 г, паров воды 250-450 г, твердых частиц 15-35 г. Такой газ подвергают переработке по схеме, приведенной на рис. 8. Прямой коксовый газ, выходящий из камеры при температуре 700-800 С, поступает в газосборник, где охлаждается до 80 С водой при этом из газа частично конденсируется смола и твердые вещества. Для дополнительного выделения смолы газ охлаждают в холодильнике 2 до 20-30 С. Сконденсировавшаяся смола и надсмольная вода из газосборника 7 и холодильника 2 поступают в сборник 3, где разделяются на три слоя нижний - твердые вещества, средний - смола верхний - надсмольная вода. В надсмольной воде содержится аммиак.
Для окончательного выделения из газа туманообразной смолы газ из холодильника 2 поступает в электрофильтр 4, где из него выделяется смола, стекающая в сборник 3. Для продвижения прямого коксового газа через систему аппаратов очистки применяется турбогазодувка 5. Пройдя турбогазодувку, газ нагревается в подогревателе 7 до 60- 70 С и поступает в сатуратор 6 - аппарат барботажного типа, в котором находится 76-78 H SO . Аммиак, содержащийся в газе, реагирует с HoS04 с образованием сульфата аммония Образовавшийся сульфат аммония выпадает в осадок, отделяется от раствора, сушится и используется в качестве удобрения.
Затем газ охлаждается до 20-25 С в холодильнике 9 и поступает в башни с насадкой 8, орошаемые каменноугольным маслом фракция при перегонке смолы, кипящая при 230-300 С , которое извлекает из газа бензол, толуол, ксилол и др. Раствор сырого бензола подвергается перегонке, в результате чего отгоняется бензол и его гомологи, а масло после охлаждения снова возвращается на орошение башен 8. Освобожденный от примесей коксовый газ называется обратным.
Он очищается от соединений серы. Обратный коксовый газ в основном состоит из водорода 54-59 , метана 23-28 , окиси углерода 5-7 , углеводородов 2-3 и примесей азота 3-5 , углекислоты 1,5-2,5 , кислорода 0,3- 0,8 . Теплота сгорания его 16750-17200 кдж м3. Коксовый газ как высококалорийное топливо применяют для получения высоких температур в металлургии, стекловарении, коксовании его используют в качестве сырья в химической промышленности для получения водорода, сажи, ацетилена и т. д. 9.