Можно отметить 3 основные схемы установок полукоксования:

1. С внешним обогревом;

2. С внутренним обогревом продуктами сгорания;

3. С внутренним обогревом твердым теплоносителем.

При внешнем обогреве к перерабатываемому топливу тепло подводится через теплопроводные стенки печи-реторты. Так как теплопроводность кускового твердого топлива очень невелика, эти установки характеризуются высокой температурой нагрева стенок печи-реторты и малой толщиной и объемом загрузки, что не позволяет получить достаточно высокую производительность печи. Кроме того, качество продуктов полукоксования страдает из-за неизбежной неравномерности прогрева топлива.

Большое распространение получили установки с внутренним обогревом перерабатываемого топлива при помощи газового теплоносителя.

Полукоксовый газ, получаемый в печи, после очистки в аппарате разбивается на 3 потока. Первый поток проходит рекуператор, в котором нагревается до температуры 600°С, а затем поступает в шахту печи; второй поток поступает в нижнюю часть шахты для охлаждения полукокса перед выдачей; третий поток газа поел очистки частично используется на обогрев рекуператора. Оставшийся газ направляется потребителям в качестве промышленного или бытового топлива.

Схема установки, в которой нагрев топлива производится раскаленным полукоксом: из рекуператора полукокс с температурой 400-500°С поступает в топку, где происходит его частичное сжигание, в результате чего температура полукокса поднимается до 700-800°С. Раскаленный полукокс поступает в рекуператор и смешивается с подсушенным топливом, нагревая его до температуры 500-550°С, что обеспечивает протекание нужного процесса. Избыточное количество циркулирующего полукокса непрерывно выдается в виде готового продукта.

Продукты неполного сгорания, образующиеся в топке и называемые "бедным" газом, используются в аппарате для подсушки сырого угля.

Вырабатываемый в установке полукоксовый газ ("богатый") поступает в аппаратуру для охлаждения, очистки и разделения на нужные компоненты. Этот способ полукоксование, представляется весьма перспективным, особенно при комплексном энергохимическом использовании низкоцепного топлива, например сланцев. Получаемые при этом полукокс и бедный газ могут сжигаться в топках котлов. Богатый газ после извлечения из него ценных химических продуктов используется в качестве бытового топлива [15, 19].

Наиболее простыми печами для полукоксования являются ретортные печи периодического действия. Однако производительность их невелика, а качество выдаваемых продуктов низкое.

Двухзонная шахтная печь с внутренним обогревом для полукоксования торфа представляет собой сдвоенную конструкцию, имеющую общую обмуровку. Топливо (торф) поступает в загрузочное устройство между двумя затворами. В средней зоне шахты над уровнем газоподводящего канала происходит процесс полукоксования, а в верхней зоне - предварительный подогрев топлива.

Весь газ, получаемый в установке, подвергается очистке и охлаждению. Часть этого газа направляется в керамический рекуператор, где сжигается для обеспечения нагрева другой части газа, поступающего в качестве теплоносителя в печь. Третья часть газа используется для охлаждения полукокса в нижней зоне шахты. Избыток газа выдается внешним потребителям в качестве топлива.

Высота шахт таких печей достигает 9-10 м, производительность примерно 50 т торфа в сутки. Аналогичные печи применяются для полукоксования неспекающихся углей.

Наиболее совершенными печами для полукокса являются трехзонные шахтные печи с подводом теплоносителя к слою топлива равномерно по всей шахте. За счет этого они могут иметь больший размер шахты и соответственно более высокую производительность. Основной целью процесса полукоксование является получение металлургического кокса, служащего топливом для доменных печей, или литейного кокса для вагранок [31, 32].

10. Перспективы применения

К основным областям применения кокса можно отнести:

1. Выплавка чугуна (доменный кокс) - как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов. Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25--40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3 %) и не более 80 мм. Такие размеры кусков связаны с тем, что доменная печь является печью шахтного типа в которой происходит противоток отходящих газов и шихтовых материалов. Если куски кокса будут менее требуемого они будут удаляться из печи вместе с отходящими газами.

2. В литейное производство (литейный кокс) - как ваграночное топливо. Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиболее пригоден продукт, в котором присутствуют куски менее 60--80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного -- малое содержание S, которое не должно превышать 1 % (в доменном коксе до 2 %).

3. Химическая и ферросплавная промышленность (специальные виды кокса) В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (например, фракцию 10--25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой реакционной способностью.

4. Для бытовых целей (бытовой кокс). Бытовой кокс применяется для удовлетворения бытовых нужд, в частности отопления. Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному. Во всех приведенных выше производствах лучшее сырье -- наиболее прочный малозольный и малосернистый кокс, который содержит небольшое количество мелких фракций. В настоящее время мировое производство каменноугольного кокса составляет около 500 млн т/год.

Другие продукты коксования (газ, смола) используются в химической промышленности (35%), цветной металлургии (30%), сельском хозяйстве (23%), строительной индустрии, железнодорожном транспорте, дорожном строительстве (12%). Из продуктов коксования получают около 190 наименований химических веществ. Около 90% изготавливаемого волокна, 60 - пластмасс, 30 - синтетического каучука производится на основе соединений, получаемых при переработке каменного угля. Коксохимическая промышленность - основной поставщик бензола, толуола, ксилола, высококипящих ароматических, циклических, азот- и серосодержащих соединений, фенолов, непредельных соединений, нафталина, антрацена [5].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы были изучены поставленные задачи.

Стремление найти альтернативные источники энергии при увеличивающихся ценах на нефть не только инициировало разработку и внедрение новых научных технологий, но и обратило интерес к давно используемому и испытанному топливу - углю.

В последние годы ведутся интенсивные исследования в области эффективных методов комплексной переработки углей с целью получения различных химических продуктов, твердых и синтетических жидких топлив.

Уголь можно перерабатывать в зависимости от желания в жидкое, газообразное и твердое топливо гидрогенизацией, газификаций, коксованием и полукоксованием.

Самым большим спросом пользуется именно коксующийся уголь, который является основным видом топлива в сфере производства стали и энергетики.

Прежде всего, коксующийся уголь отличается от других видов угля возможностью приобретать пластическое состояние, а в условиях помещения в определенную температуру - спекаться.

С экономической точки зрения превращение каменных углей в кокс весьма целесообразно, так как относительная ценность килограмма углерода в коксе в 1,5 раза выше, чем в угле. Также относительная ценность химических продуктов коксования намного превышает ценность угля. Учитывая сказанное, можно сказать, что коксование - один из эффективнейших способов переработки ископаемых каменных углей [17].

Большие масштабы металлургической промышленности и соответствующие мощности по выработке кокса, обуславливают получение значительных количеств побочных продуктов коксования, исчисляемых сотнями тысяч тонн в год. Вследствие этого приблизительно до середины XX в. коксохимия была основным поставщиком сырья для крупнотоннажного тяжелого и тонкого органического синтеза. Сейчас коксохимия в этом отношении заметно уступает нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, но, тем не менее, вклад коксохимических продуктов в сырьевую базу производства пластмасс, химических волокон, синтетических каучуков, красителей и других продуктов достаточно велик. Следует подчеркнуть, что полукоксование и коксование -- практически единственные процессы, позволяющие получать такое остродефицитное сырье, как крезолы, ксиленолы, резорцин и пирокатехин, производство которых на основе нефти пока не организовано в промышленных масштабах [30].

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авгушевич, И. В. Стандартные методы испытания углей. Классификация углей/ И.В. Авгушкевич, Т.М. Броновец, С.Г. Головин- М.: НТК “Трек”, 2008. - 368 с.

2. Агроскин, А. А. Физика угля. - М.: Недра, 1965. - 311 с.

3. Агроскин, А.А. Химия и технология угля. - М.: Недра, 1969.- 240 с.

4. Борисов, Л. Н. Справочник коксохимика/ Л.Н. Борисов, Ю.Г. Шаповал- M.: Металлургия, 1966. -- 494 с.

5. Браун, Н.В. Перспективные направления развития коксохимического производства/ Н.В. Браун, И.М. Глущенко- М.: Металлургия, 1989. -- 272 с.

6. Брон, Я.А. Переработка каменноугольной смолы. - М: Металлургиздат, 1963. - 260 с.

7. Ван-Кревелен, Д. В. Наука об угле/ Д.В. Ван- Кревелен, Ж. Шуер- М.: Госгортехиздат, 1960. - 303 с.

8. Глущенко, И.М. Теоретические основы твердых горючих ископаемых: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1990.- 256 с.

9. Гребенюк, А. Ф. Улавливание химических продуктов коксования/ А.Ф. Гребенюк, В.И. Коробчанский, Г.А. Власов, С.И. Кауфман- Донецк: Восточный издательский дом, 2002. -- 208 с.

10. Грязнов, Н.С. Основы теории коксования.- М: Металлургия, 1976.- 312 с.

11. Зашквара, В. Г. Подготовка углей для коксования / В.Г. Зашквара, А.Г. Дюканов- M.: Металлургия, 1981.- 60 с.

12. Иванов, Е.Б. Технология производства кокса/ Е.Б. Иванов, Д.А. Мучник- Киев: Вища школа, 1976.- 232 с.

13. Калечиц, И.В. Химические вещества из угля.- М.: Химия, 1980. -- 616 с.

14. Каталымов, А.В. Переработка твердого топлива: Учебное пособие для вузов.- Калуга: издательство Н.Бочкаревой, 2003.- 248 с.

15. Кауфман, А.А.Технология коксохимического производства/А.А. Кауфман, Г.Д. Харлампович.- Екатеринбург: Вухин-нка, 2005.- 288 с.

16. Коляндр, Л.Л. Улавливание и переработка химических продуктов коксования. - М.: Металлургиздат, 1962. - 418 с.

17. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в переработке ископаемых углей/ Б.Н. Кузнецов// Соросовский образовательный журнал.- 2000. №6.- с. 54- 55.

18. Лазорин, С. Н. Каменноугольная смола/ С.Н. Лазорин, Е.А. Скрипник- М:Металлургия, 1985.- 496 с.

19. Лейбович, Р. Е. Технология коксохимического производства/ Р.Е. Лейбович, Е.И. Яковлева, А.Б. Филатов- М.: Металлургия, 1982. -- 316 с.

20. Липлавк, И. Л. Физико-химические свойства химических продуктов коксования каменных углей.- М.: Металлургиздат, 1954. - 100 с.

21. Литвиненко, М.С. Химические продукты коксования. - Киев : Технiка, 1974. - 520 с.

22. Луазон, Р. Кокс/ Р. Луазон, П. Фош, А. Буайе - М.: Металлургия, 1975.- 496 с. (классификация)

23. Макаров, Г.Н. Химическая технология твёрдых горючих ископаемых/ Г.Н. Макаров, Г.Д. Харлампович- М.: Химия, 1986.- 250 с.

24. Мирошниченко, А. М. Составление угольных шихт для коксования.- Киев : Технiка, 1965. - 269 с.

25. Обуховский, Я. М. Каменноугольный кокс.- М.: Металлургиздат, 1940.- 327 с.

26. Онусайтис, Б. А. Образование и структура каменноугольного кокса. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 420 с.

27. Сапожников, Л.М. Каменные угли и металлургический кокс.- Москва, Ленинград: Издательство Академии наук СССР, 1941. - 78 с.

28. Соколов, Р.С. Химическая технология: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений: В 2 т.- М.: Гуманитарный центр ВЛАДОС, 2000.- 368 с.

29. Тайц, Е. М. Свойства каменных углей и процесс образования кокса.- М.: Металлургиздат, 1961. - 299 с.

30. Уилсон, К.Л. Уголь - мост в будущее.- М.: Недра, 1985. - 262 с.

31. Федосеев, С.Д. Полукоксование и газификация твердого топлива/ С.Д. Федосеев, А.Б. Чернышев- Москва : Гостоптехиздат, 1960. - 327 с.

32. Школлер, М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей.- Новокузнецк: Инженерная Академия России. Кузбасский филиал, 2001г.- 742 с.

33. Эйдельман, Е. Я. Основы технологии коксования углей. - Киев ; Донецк : Вища шк., 1985. - 191 с.

Размещено на Allbest.ru