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

Г Л А В А 3. КОКСОВАНИЕ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ

3.1. Сущность процесса коксования. Структура производственного процесса

При классическом слоевом процессе коксования нагрев шихты в камере осуществляется за счет внешнего двухсторон­ него подвода тепла. Угольная за­ грузка, подвергаясь воздействию вы­ сокой температуры, последовательно и непрерывно проходит стадии от стен камеры к центру загрузки; подсушки, нагрева до температуры пластиче­ ского состояния, пластического слоя, полукоксования и образования кокса

(рис. 3—1, 3—2).

Таким образом, по мере нагрева угольная шихта постепенно переходит в жидкоплавкое состояние пластиче­ ской зоны, переходящей затем в полу­ кокс и, наконец, в кокс.

Скорость перемещения пластиче­ ских слоев с двух противоположных сторон к середине камеры зависит от количества подводимого тепла к з а ­ грузке, свойств шихты и конструктив­ ных особенностей коксовых печей.

На рис. 3—3 показаны характер­ ные кривые распределения температур по ширине угольной загрузки в тече­ ние коксования.

Кривые иллюстрируют одновремен­ ное нахождение по ширине камеры различных температурных зон, а сле­ довательно и стадий превращения угля в течение всего периода коксования.

Коксование — это сложный физи­ ко-химический стадийный процесс пре­ вращения каменного угля (шихты) в кокс, сопровождающийся комплексом химических реакций деструкции орга­

нической массы угля и синтеза, в результате чего образуются твердый механически прочный остаток — кокс, жидкие и га­ зообразные продукты.

20

Минеральная часть угля не является инертной составляю­ щей; отдельные компоненты под влиянием высоких темпера­ тур разлагаются, имеют место восстановительные процессы;

Рис. 3—2. Стадии коксования угля:

нентов на ход химических реакций.

Производственный процесс получения кокса и химических продуктов коксования современного коксохимического завода делится на четыре последовательные технологические стадии.

21

Первая стадия производства — подготовка углей к коксо­ ванию, осуществляется в углеподготовительных цехах. Вна­ чале уголь различных марок поступает на склады завода, за­ тем дробится, обогащается, дозируется и усредняется его ка­ чество на всех этапах технологического передела для получе» ния готовой угольной шихты, которая с помощью транспор­ тера направляется в угольные башни коксового цеха.

Вторая стадия производства — собственно коксование углей. На этой стадии угольная шихта загружается в камеры коксования и под действием высокой температуры без до­ ступа воздуха превращается в кокс, коксовый газ и химиче­ ские продукты.

Третья стадия производства —- выделение из коксового газа химических продуктов коксования, осуществляемое в хи­ мических цехах, отделениях. Коксовый газ после извлечения из него ценных химических веществ направляется по газопро­ водам потребителям или возвращается на обогрев коксовых батарей.

Четвертая стадия производства — переработка первичных продуктов коксования: каменноугольной смолы, сырого бен­ зола, сырых пиридиновых оснований, фенолов и других.

2) коксохимические цехи (производства), входящие в состав металлургического завода, (комбината) и строящиеся на од­ ной площадке с ним.

Коксохимические заводы широко кооперируют с азотноту­ ковыми, химического и основного органического синтеза, про­ изводства красителей, взрывчатых веществ, фармацевтиче­ ских препаратов, пластических масс и пр. Генеральным пла­ ном коксохимического завода предусматривается следующая схема горизонтальной планировки: коксовый цех располага­ ется в центре заводской площадки, что обеспечивает четкое разграничение химических цехов и углеподготовительного; химические цехи располагаются с машинной стороны коксо­ вых печей, а углеподготовительный — с коксовой стороны; за пределами заводской площадки — строительство угольных и коксовых железнодорожных путей в виде объединенного парка с вагоноопрокидывателями, гаражом для разморажива­ ния углей, бункерами погрузки кокса, породы, шихты и про­ межуточных продуктов.

22

3.2. Продукты, получаемые при коксовании

На схеме 3—4 приведены основные продукты, получаемые в процессе коксования, последующего охлаждения и улавли­ вания химических продуктов.

Кокс является основным по массе и по значению продук­ том. Большое значений для многих отраслей промышленности имеют химические продукты коксования, ассортимент кото­ рых в настоящее время составляет более 175 наименований 340 сортов.

Схема 3—4. Основные продукты коксования

Потребители кокса:

Пригодность кокса в каждом отдельном случае зависит от вполне определенных физико-химических свойств его.

Структура потребления кокса в СССР (1971 г.) была сле­ дующей: черная металлургия — 82,05%, цветная металлур-

23

лепидин

Схема 3—5. Продукты переработки смолы.

гия — 3,15%, химическая промышленность — 2,9%, литейное производство — 6,7 %, экспорт — 5,3 %.

Свыше 70 отраслей.и подотраслей народного хозяйства используют продукты переработки смолы (схема 3—5), сы­ рого бензола (схема 3—6), сырых пиридиновых оснований, сырых фенолов, а также коксовый газ.

В материальном балансе коксования удельный вес хими­ ческих продуктов составляет 5—6%, в общей же стоимости товарной продукции коксохимической промышленности доля их достигает 16%, а в прибыли — более 26%.

Цехи улавливания и переработки комплексного сырья (смолы, сырого бензола и др.) — неотъемлемая часть коксо­ химического производства, которые по целому ряду выпускае­ мых товарных продуктов являются единственными поставщи­ ками.

Выход и состав химических продуктов зависят в основном от состава и свойств шихты и в некоторой степени от темпе­ ратурного и гидравлического режимов коксования.

Расчет выхода продуктов коксования базируется на техни­ ческом и элементарном анализе шихты, а также на практи­ ческих и исследовательских данных распределения элементов (С, Н, О, N, S) шихты по продуктам коксования.

Найдены эмпирические зависимости выхода кокса, газа, смолы и сырого бензола от летучих шихты, аммиака, серово­ дорода и пирогенетической воды— в зависимости от количе­ ственного перехода азота, серы и кислорода шихты в’ указан­ ные продукты соответственно.

Состав шихты и условия коксования колеблются в сравни­ тельно узких пределах, поэтому общепринятый метод расчета выходов продуктов коксования дает удовлетворительные ре­ зультаты, согласующиеся с практическими данными.

Вопросы и задачи

1.Теории образования кокса, современные представления.

2.Что вы знаете о роли каждого из петрографических ин­ гредиентов в процессе образования кокса?

3.Температура начала термического разложения компо­ нентов шихты и температурный интервал пластического со­ стояния в зависимости от степени метаморфизма угля.

За д а ч а 1. Рассчитать выход кокса если известна: золь­ ность шихты а) Асш=7,3% ; б) А°ш—8,0% и зольность кокса а) Ас„=9,8% ;б) А%=10,3%.

З а д а ч а 2. Рассчитать выход газа, смолы, сырого бен­ зола, сероводорода и пирогенетической воды с 1 т рабочей и сухой шихты. Технический анализ п элементарный состав

Литература

Справочник коксохимика. Т. 2. М., «Металлургия», 1965.

Л е й б о в и ч Р. Е., О б у х о в с к и й Я. М., С а т а н о в с к и й С. Я. Технология коксохимического производства. М., «Металлургия», 1966.

Руководство по коксованию Т. 1. Под. редк. О. Гросскинского, пере­

Г Л А В А 4. КОКСОВЫЕ ПЕЧИ

Коксовая печь, как теплотехнический агрегат, состоит из камеры, где происходит коксование угля, простенков, где сго­ рает отопительный газ, и регенераторов для утилизации тепла отходящих продуктов сгорания.

Коксовые печи компануются в батареи, а последние — в блоки. Каждая батарея обслуживается комплектом машин, включающим углезагрузочный вагон, коксовыталкиватель и двересъемную машину. Коксотушильный вагон с электрово­ зом обслуживает коксовый блок (две батареи).

На рис. 4—1 представлена схема расположения машин.

4.1.Классификация коксовых печей

Воснову классификации коксовых печей могут быть поло­ жены различные признаки, позволяющие оценить конструк­ тивную компановку отдельных частей печи (элементов), а

27

также технологические и эксплуатационные особенности. Кок­ совые печи рекомендуется классифицировать:

1. По расположению камер: а) горизонтальные; б) верти­ кальные.

Печи с вертикальными камерами применяются в Совет­ ском Союзе в сланцеперерабатывающей промышленности

(рис. 4-2).

2. По способу загрузки шихты и выдачи кокса: а) с верх­ ней загрузкой и нижней выдачей; б) с верхней загрузкой шихты и боковой выдачей кокса.

При коксовании трамбованной шихты в обычных коксовых печах загрузка осуществляется боковая.

3. По режиму производства: а) с периодическим процес­ сом; б) с непрерывным процессом.

4. По способу обогрева: а) с комбинированным (печи мо­ гут обогреваться коксовым, доменным и смешанным газами); б) с обогревом только коксовым или только доменным газами.

5.По оформлению подвода отопительного газа (коксового

идоменного) и воздуха в вертикалы: а) с боковым подводом;

б) с нижним подходом.

Печи с нижним подводом можно подразделить на печи с нижним подводом только коксового газа, печи с нижним под­ водом коксового газа й с боковым подводом й нижним регу-

,лированием бедного газа и воздуха и печи с полным (инте­ гральным) нижним подводом газа и воздуха.

6.Печи с рециркуляцией или без рециркуляции продуктов

горения.

7. По способу соединения вертикалов, работающих на вос­ ходящем и нисходящем потоках: а) печи с перекидными ка­ налами (с одним или двумя корнюрами); б) печи с парными вертикалами; в) печи с верхним сборным каналом; г) печи Грум—Гржимайло.

8. По способу использования тепла отходящие продуктов горения: а) регенеративные; б) рекуперативные.

В настоящее время работают только регенеративные кок­ совые печи, причем строятся они со всеми широкими регене­ раторами и со сдвоенными газовыми регенераторами.

Вопросы

I. На рис. 4—3 и 4—4 представлены печи Гипрококса с пе­ рекидными каналами с одним (ПК) и двумя корнюрами

(ПК-2К).

29