книги из ГПНТБ / Чистяков, А. Н. Технология коксохимического производства в вопросах и задачах учебное пособие

950—1000°С), являющийся основным в химической перера­ ботке твердого топлива с целью получения металлургического кокса.

Указанные процессы различаются не только температу­ рами, но и в большинстве случаев видом и составом перера­ батываемого сырья и конечной целью процесса. Так, основ­ ной целью полукоксования является получение первичной (полукоксовой) смолы. Выход ее и состав определяются ти­ пом горючего ископаемого. Твердый остаток — полукокс ис-

Р

§ 1 1

Рис. 1—2. Влияние температуры на выход смолы (Л) и газа (В).

пользуется в качестве бездымного топлива, он может найти, применение в виде отощающей добавки к шихте для коксова­ ния и других направлениях.

Среднетемпературное коксование как самостоятельный процесс возник в тридцатые годы нашего века. Основное его назначение — получение бездымного топлива и ценной по ка­ честву смолы.

Выход смолы и газа, а также их состав при термической переработке одного и того же топлива зависят от темпера­ туры (рис. 1—2, 1—3, 1—4).

Так, Мотт приводит следующую зависимость выхода

•смолы при различных температурах от содержания в угле водорода:

5 см= /С (Н -4 ,2 ), %,

;10

где Н — содержание водорода в топливе; К — коэффициент зависящий от температуры процесса

(при 500° С К=10,3, при 600° С К — 7,6 и при 900° С К = 5,75).

При термическом разложении топлив выход смолы зави­ сит прежде всего от содержания в них водорода. При полу­ коксовании сапропелитовых углей и сланцев, в органической массе которых содержится большее количество водорода, чем в гумусовых углях, получаются наиболее высокие выходы смолы. Это положение иллюстрируется данными табл. 1—3.

Лом

Химический состав смол полукоксования значительно раз­ личается и определяется природой горючего ископаемого, а при высокотемпературной переработке состав нивелируется.

Особое место среди химических процессов переработки твердых топлив занимает деструктивная гидрогенизация как по своему назначению, так и по технологическому оформ­ лению.

Основная цель процесса — получение моторного топлива. Процесс осуществляется при высоком давлении водорода

иповышенных температурах в присутствии катализатора.

Впредвоенные годы и до конца второй мировой войны ха­ рактерным было промышленное оформление процессов де­ структивной гидрогенизации смол различного происхождения

иуглей. Это был период наибольшего их развития.

Глубокие теоретические исследования по гидрогенизации различных твердых горючих ископаемых позволили располо-

11

жить их по легкости превращения в следующий ряд: торф> >молодые бурые угли>старые бурые угли>каменные угли>

>антрацит.

Всвою очередь, легкость ожижения каменных углей убы­ вает в ряду: длиннопламенные>газовые>паровично-жир- ные>коксовые>тощие.

Сапропелитовые угли ожижаются легче гумусовых.

Как. правило, чем выше атомное отношение водорода к углероду, тем легче подвергается гидрогенизации горючееископаемое.

Накопленные опытные и промышленные данные по гидро­ генизации позволяют наметить условия для переработки ос­ новных видов сырья. Так, для гидрогенизации под давлением 200—300 ат и при температуре 460—475° С над суспендиро­ ванными катализаторами пригодны бурые и каменные угли

смалой степенью углефикации, различные первичные смолы, нефтяные остатки прямой разгонки нефти.

Повышение давления до 650—700 ат и температуры до 470—490° С в присутствии катализатора позволяет перераба-

12

тывать каменные угли с большей степенью углефикации, вы­ сокотемпературные смолы, пеки, нефтяные крекин-остатки и гудроны.

Вопросы и задачи

1.Что понимается под условным топливом?

2.Назовите основные признаки горючих ископаемых сап­ ропелитового типа. Их особенности по сравнению с гумусо­ выми и основные направления промышленного использования.

3.Буроугольный воск. Свойства, промышленное получение

применение.

4. Торф. Основные месторождения, применение в народ­ ном хозяйстве.

9,57, Spo6iu— 1,67. При'определении выхода летучих твердый остаток составил 57,18%. Содержание (СОг)ск в твердом остатке 1,0%. Рассчитать выход летучих на кероген сланца.

З а д а ч а 5. Сравнить выход смолы при термической пе: реработке каменного угля, содержащего 4,37% водорода на сухую массу, при температурах 500, 600, 900° С.

-техн. изд-во нефтяной и нефтетопливной литературы, 1947.

13

логия). М., Гос. научно-техн. изд-во нефтяной и горно-топливной литера­ туры, 1955.

Химия твердого топлива. Сб. 1 и 2. Перевод с англ, под ред. чл.-корр.

Для производства металлургического кокса применяются определенного типа каменные ули средней степени метамор­ физма, обладающие целым рядом специфических свойств, присущих только коксующимся углям.

Для обеспечения нужд коксового производства добыча коксующихся углей в СССР в 1973 г. составила 173 млн. т из общего количества добычи угля — 668 млн. т.

Рядовые угли зольностью более 7% перед коксованием подвергаются обогащению. Углеобогатительные фабрики кок­ сохимической промышленности переработали в 1973 г. более 61 млн. т рядовых углей. В табл. 2—1 приведены показатели работы некоторых обогатительных фабрик СССР.

14

Цель обогащения коксующегося угля состоит в получении качественных углей для коксования с определенным и равно-' мерным содержанием влаги, золы и серы и с хорошими кок­ сующимися свойствами.

Сернистость концентратов угля, как правило, является функцией его зольности.

Спекаемость и коксуемость угля (шихты) улучшаются при обогащении как вследствие уменьшения зольности, так и вследствие увеличения удельного содержания хорошо спека­ ющихся петрографических составляющих ингредиентов — витрена и кларена.

Все процессы обработки угля при обогащении могут быть, объединены в следующие три группы:

1- я группа — подготовительные процессы, при которых из меняется состав рядового угля по крупности и разрушаются сростки угля с породой (дробление и измельчение, грохоче­ ние, классификация и обеспыливание угля);

2- я группа— основные процессы, при которых происходит: выделение из угля-концентрата, промпродукта, породы (обо­ гащение угля в отсадочных машинах, в тяжелых суспензиях,, флотация пыли и шлама и другие методы обогащения);

3- я группа — вспомогательные процессы, к которым отно­ сятся обезвоживание угля, сгущение шлама, осветление воды, складирование угля.

Наиболее широко применяются так называемые гравита­ ционные методы разделения угля и породы по их удельным весам. Уголь, имеющий удельный вес приблизительно 1,3 (удельный вес породы 2,6), выносится в верхние слои воды: (мокрое обогащение) или воздуха (сухое обогащение), а тя­ желая порода скапливается в нижних слоях.

Флотационный метод обогащения основан на различнойсмачиваемости угля и породы органическими жидкостями и может быть применен для самых мелких классов.

Производство кокса в мире в 1970 г. составило 344,6 млн. т, а по отдельным странам данные приведены в табл. 2—2. Средний удельный расход кокса в мире в 1970 т. был равен приблизительно 600 кг/т чугуна, к 1975 г. он дол­ жен снизиться до 575 кг. Снижение расхода кокса достига­ ется путем вдувания в доменную печь мазута, угольной пыли, подачи природного и коксового газа, повышения температуры и давления дутья, повышения содержания в нем кислорода и других мероприятий.

15’

выплавки чугуна. В 1980 г. ожидается выплавка чугуна в до­ менных печах в мире в количестве 605 млн. т. Соответственно возрастет и производство кокса. Ресурсы хорошо коксую­ щихся каменных углей в большинстве стран ограничены. Об­ щие геологические запасы ископаемых топлив на земном шаре — каменного и бурого угля, нефти в свободном состоя­ нии, нефти в глинистых и песчаных породах и природного газа — оцениваются согласно материалам VII мировой энер­ гетической конференции (Москва, август 1968 г.) в пределах от 10 000 до 25 000 млрд. т. условного топлива. Как полагают, из них при экономически оправданных затратах может быть добыто около 3400 млрд. т. условного топлива, около 88% ко­ торого составляет твердое топливо, 6% — нефть, содержа­ щаяся в глинистых и песчаных породах, и по 3% — нефть в' свободном состоянии и природный газ.

Суммарные геологические запасы каменного угля опреде­ лены в 7500—14 000 млрд, т (в том числе достоверные от 600 до 2400 млрд, т) и бурого угля — примерно 2000 млрд. т. Экономически целесообразно извлечение лишь около 50% этих запасов.

Разведанные мировые запасы угля на начало 1973 г., по оценке Всесоюзного геологического фонда, составляют 1187 млрд, т, из них на капиталистические страны приходится около 715 млрд, т (60%).

Геологические запасы в СССР из мировых запасов состав­ ляют по углю — 54%, по торфу — 61%.

Оценка запасов и добычи угля по отдельным странам пред­ ставлена.в.табл. 2—3.

16

Примечания: 1. до глубины 610 м; 2. до глубины 914 м; 3. до глубины 305 м.

С целью расширения сырьевой базы коксования ведутся исследования и промышленные опробования коксования шихт с менее качественными недефицитными углями. Так, широк» внедряется повышенное участие в шихтах газовых углей. На заводах Украины, например, в 1972 г. их участие увеличилось до 30—35%, а на Запорожском коксохимическом заводе — до 45% при соответственном уменьшении жирных и коксовых углей.

Состав шихт отдельных заводов пирведен в табл. 2—4. Большие успехи в последнее десятилетие достигнуты в

освоении производства формованного кокса из неспекающихся или слабо спекающихся углей. В Советском Союзе впервые в мире начаты исследования в этом направлении и результаты доведены до промышленного внедрения. В 1973 г. Министерство черной металлургии СССР утвердило техниче­ ский проект Алтайского коксохимического завода мощностью первой очереди 3920 тыс. т кокса, в том числе 1640 тыс. т фор­ мованного кокса.

В ФРГ проведено опытно-промышленное опробывание не­ скольких способов производства формованного кокса. Приме­ нялось горячее или холодное брикетирование или окомкование доведенной до заданной крупности и влажности шихты, а затем коксование в реакторе непрерывного действия!

18