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 HSO. 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 кджм3. 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.