12. Коксование и полукоксование угля. Технологии, продукция, значение.

Коксование углей. Широко распространённый технологический процесс, который состоит из стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и переработка летучих продуктов. Подготовка включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «шихты». Шихта — смесь измельчённых каменных углей различных марок, служащая сырьём при производстве кокса.Шихта (нем. Schicht) — смесь исходных материалов, а в некоторых случаях (например, при выплавке чугуна в доменной печи) и топлива в определённой пропорции, подлежащая переработке в металлургических, химических и других агрегатах.Шихта — сырьё, используемое при изготовлении кирпича, которое состоит из разных порций глины (возможно смесь с песком, обычно 80 %, 20 %)Шихта (в цветной металлургии) — смесь исходного рудного сырья с флюсами и оборотными материалами, как правило, не содержит топлива.Для коксования шихту загружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400—450 мм, объём 30-40 м³). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей и др. Генераторный газ (воздушный газ) — газовая смесь, содержащая (в среднем, об. %) CO — 25, N2 — 70, CO2 — 4 и небольшие примеси других газов.Получают генераторный газ путём пропускания воздуха над раскалённым каменным углём или коксом в специальных печах — газогенераторах (КПД процесса 65-70%). Выход из кокса 4,65 м?/кг.Теплотворная способность генераторного газа составляет 800—1000 ккал на кубометр, причём замена воздуха на кислород при его получении ведёт к значительному увеличению доли монооксида углерода и, соответственно, к увеличению теплотворной способности.Генераторный газ применяется как топливо в металлургической, стекольной, керамической промышленности, для двигателей внутреннего сгорания, а так же для синтеза аммиака.Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового пирога» (спёкшейся в пласт массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или инертным газом (азотом).Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35 °С). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу. Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от NH₃ и H₂S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой (для улавливания пиридиновых оснований). Очищенный коксовый газ (14-15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.Из надсмольной воды (9-12 % от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH₃ (в виде концентрированной аммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку сточных вод на очистные сооружения.Каменноугольная смола (3-4 % от массы угля) является сложной смесью органических веществ (в настоящее время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ). Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.Полукоксование швелевание, переработка твёрдых топлив (угля, сланцев, торфа) путём их нагревания в специальных печах без доступа воздуха до 500—550 °С. При П. топливо распадается на твёрдый остаток — Полукокс (выход 50—70%), Первичный газ (80—100 м³/т), дёготь (смолу, выход 8—25%) и водный конденсат. Промышленное П. возникло в начале 19 в. для получения осветительных масел из твёрдых топлив, позже вытесненных нефтепродуктами. В годы 1-й мировой войны 1914—18 и 2-й мировой войны 1939—1945 П. развилось в Германии для производства искусственного жидкого топлива. В последующие годы П. вновь используется в усовершенствованном виде в комплексных схемах для получения дёгтя, полукокса и газа. Лучший дёготь получается из сланцев, богхедов, лучший полукокс — из спекающихся каменных углей. Выход и качество продуктов П. сильно зависят как от характера сырья, так и от метода П. и конструкции печей. Последние различаются по способу подвода тепла: печи с внешним обогревом через стенку камеры П. и печи с внутренним обогревом — путём непосредственного контакта топлива с теплоносителем (газообразным или твёрдым). Печи для П. обычно непрерывного действия. В новейших методах П. используются псевдоожиженный слой, скоростной нагрев и др.