Подготовка угля к коксованию

8. 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.