Одновременно с коксом в процессе образуется ряд жидких и газообразных продуктов: фенолы, бензолы, смолы, коксовый газ, а так же не значительное количество NH3 и H2S, имеющие большое значение в химической промышленности. Выход которых на массу угля составляет: 13-15% (330-380 м3/г массовых) - газы, 3-5% - смола, сырой бензол или газовый бензин – 0.8-1.1%. Выделившийся коксовый газ является высококалорийным, благодаря значительному содержанию метана CH4 (25-28%) и Н2 (60-85%). В смоле присутствуют от 1 до 3% фенолов, которые представлены в основном простейшими производными фенола, крезолами и не значительным содержанием ди- и три - метил-фенолами. Кроме этого в смоле содержится 7-12% нафталина и 3-4% органических оснований, производных пиридина. Сырой бензол состоит из ароматики - 80-88%, олефинов (10-15%), насыщенных углеводородов (2-5%), а так же сернистых соединений (сероуглерода, тиофена и его производных). А выход летучих продуктов и их состав зависит от качества угольного сырья и режимов коксования.
Для характеристики главного продукта – кокса, определяют его химические, физико-химические и физико-механические свойства. К физическим свойствам относятся: плотность, пористость, микроструктура, прочность, электропроводность и теплопроводность. Истинная плотность кокса зависит от шихты и конечной температуры нагревания. Чем больше конечная температура шихты, тем больше истинная плотность кокса. Электропроводность зависит от сырья, скорости и конечной температуры. Чем ниже степень метаморфизма, выше скорость и меньше температура коксования, тем больше электропроводность кокса. Теплоёмкость увеличивается при повышении конечной температуры и уменьшении зольности. Теплопроводность кокса также зависит от зольности и от его структуры. Химические свойства кокса – это влажность, выход летучих, зольность, содержание серы, фосфора, углерода, водорода, кислорода, азота и др. элементов, а так же теплота его сгорания. Влажность зависит от методов охлаждения. Содержание золы напрямую зависит от зольности исходного угля. Сера, содержащаяся в коксе, отрицательно влияет на процессы, в которых он участвует. Выход летучих зависит от конечной температуры и колеблется от 0.7 до 3%. Теплота сгорания зависит от его элементного состава и зольности. К физико-химическим свойствам относят реакционную способность. Определяют её в основном с помощью реакции восстановления СО2:
С + СО2 = 2СО -+ 160.1 кДж/моль
Эта способность зависит от метаморфизма угля, скорости и конечной температуры коксования. Чем ниже метаморфизм, тем выше реакционная способность. А увеличение температуры приводит к снижению этой способности. Под физико-механическими свойствами представляют гранулометрический состав (равномерность всех зёрен) и прочность кокса. Также важным показателем качества кокса является его трещиноватость. Различают общую, продольную и поперечную трещиноватость, которая оценивается по числу и длине трещин куска. Прочность кокса, одно из наиболее важных показателей качества, оно имеет большое значение для определения его пригодности. В настоящее время одного метода, который бы позволял оценить качество по одному параметру, поэтому пользуются отдельными параметрами характеристиками кокса. В итоге нужно получить кокс с хорошей прочностью, минимальной влажностью, оптимальной реакционноспособностью и теплопроводностью (учитывая все остальные параметры), но это «палка на двух концах», т.к. не достичь одновременно всех оптимальных показателей.
Заключение
В заключение, можно описать основной режим работы механизмов коксовой батареи для получения кондиционной продукции. Изначально, необходимо как можно лучше размельчить уголь, для шихты. После, перед загрузкой шихты в печь, желательно её подогреть, для уменьшения времени процесса коксования. Обогрев крайних печей нужно вести интенсивней, для избежание падения температуры и укрупнения кусков кокса. Выгрузку готового продукта, тоже ведут по определённому принципу (графику). А именно, кокс выгружают из печей в таком порядке, чтобы одновременно не разгружались две соседние печи, были на середине процесса. Это делается для поддержания температуры в печи и сохранения прочности кладки. В общем виде серийность выдачи можно записать в виде m-n, где m- число печей, расположенных между печами, выдающими кокс и n-интервал между печами, выдающими кокс. Наиболее распространённые серийности 9-2, 2-1 и 5-2. Расчёты показывают, что разница во времени между серединой коксования и фактическим временем, прошедшем от начала коксования при серийности 9-2 составляет 2-2.5ч, 2-1 – около 1.5ч, и для 5-2 до 3.2ч. Отсюда следует, что оптимальный режим – 2-1, которую и применяют на новых батареях. Для соблюдения оптимальной серийности и постоянства коксования во всех печах строят поминутный график выдачи, который делают либо непрерывным, либо циклическим. Достоинством циклического графика является, что время оборота печи разбивается на рабочую и ремонтную части. Выдача, после остановки, всегда должна начинаться с той же печи, с которой начали, и в рабочую часть цикла должен быть извлечён весь кокс из всех печей, независимо от серийности. При этом режиме также можно планировать время остановок работы коксовых машин, проводить ремонт и диагностику их поломок. Работая по этому графику, не нарушается период коксования ни в одной печи.
Список литературы
1. Справочник по химии и технологии твёрдых горючих ископаемых / под ред. А.Н. Чистякова. СПб: изд. комп. «Синтез». 1996.
2. Химическая технология твёрдых горючих ископаемых / под ред. Г.Н. Макарова и Г.Д. Харламповича. М: Химия. 1986.
3. Курс лекций по спец. курсу. Д.А. Розенталь.