Що таке кокс? Це стратегічно важливий продукт, отриманий шляхом термічного безкисневого розкладання. Підрозділяється він на багато видів. Так, виділяють нафтової та пековий, торф'яної і кам'яновугільний кокс. Але основним з них є останній вид. Саме кам'яновугільний кокс виступає базовим компонентом доменного виробництва.
важливий продукт
Що означає слово «кокс»? Морфологія даного поняття говорить нам про те, що це горючий твердий залишок, що утворюється при термічному безкисневому нагріванні деяких органічних речовин, в числі яких вугілля (буре або кам'яне), нафта, а також торф. Саме слово має англійські коріння. Coke означає не що інше, як продукт, отриманий шляхом термічного розкладання.
Для підтримки горіння доменних печей потрібна велика кількість кам'яновугільного коксу. Даний продукт являє собою пористу, але в той же час тверду спечену масу. Вона виходить в результаті видалення летких речовин з кам'яного вугілля.
підготовка шихти
Безпосередньо саме виробництво коксу починається з сортування шихти. Весь вугілля, що прийшов на завод, розділяється по своїй властивості і складу на потрібні групи. Після цього шихта дробиться і перемішується. Далі слід її дозування. Вона проводиться на автоматичних вагах. Після такої підготовки шихта збагачується з використанням знепилювання, просіювання, миття, флотації та інших способів. Все це дозволяє усунути з сировини сторонні домішки. Після шихта підлягає сушці і надходить на заключний етап дроблення, в результаті якого виходять зерна, радіус яких не перевищує 3 мм.
Підготовлене таким чином сировина готова для того, щоб почати виробництво доменного коксу. Воно перевантажується в змішувальні агрегати, а потім надходить в бункери накопичувача, що знаходяться у вугільній башті.
коксові батареї
Готову сировину, яке необхідно для того, щоб здійснити виробництво коксу, висипається з вугільної шахти в бункер завантажувального вагона. Після цього вона доставляється в коксові батареї. Це система, що складається з декількох камер, в яких і відбувається процес виробництва кінцевого продукту.
Коксова камера являє собою споруду, стіни якого викладені вогнетривкою цеглою. Його довжина - 13-15 м, ширина - 0,4-0,5 м, висота - 5-5,5 м. Подібні габарити камери дозволяють здійснити процес виробництва коксу досить швидкими темпами.
У той час, коли здійснюється виробництво коксу, технологія процесу вимагає значного обігріву камер. Для цього між ними конструюють спеціальні простінки. Вони являють собою цілу систему опалювальних каналів, по яких переміщаються гарячі гази. В результаті відбувається обігрів стінок камер. У нижній частині споруд для виробництва коксу розміщені регенератори. Вони необхідні для підігріву камер газами, що подаються через газопроводи, а також тими, які відходять з повітря.
прогрів шихти
Над коксовими камерами розташовується рейковий шлях. По ньому переміщається завантажувальний вагон. З нього шихта через люки потрапляє в камеру. Це відбувається завдяки розташованим на вагоні спеціальним механізмам, які можуть відкручувати, а потім і закривати герметичні кришки.
Освіта кінцевого продукту
Всі виробництва металургійного коксу строго дотримуються технологічні процеси, які вимагають не допустити потрапляння повітря в камеру. Як це відбувається? Процес отримання коксу починається відразу після того як завантажувальний вагон поставляє отмеренную дозу шихти в камеру. При цьому відбувається закриття її люків і включення підігрівають пристроїв.
Що відбувається на початковому етапі, коли здійснюється виробництво коксу? Технологія процесу на першій своїй стадії передбачає виділення з готового сировини газів і води. Після цього відбувається плавлення і осідання шихти. Подальше підвищення температури призводить до здуття даного проміжного продукту. Це відбувається у зв'язку з подальшим виділенням газів і парів. Далі шихта поступово твердне. Що являє собою остання стадія процесу, в результаті якої виходить кокс? Виробництво цього продукту здійснюється при розтріскування і усадки спека. В результаті відбувається утворення так званого коксового пирога. Всі фракції, мають парогазову форму, відводяться по стояках в газосборнік.
Процес нагріву шихти в камерах йде від її нагріваються стінок до центру. У зв'язку з малою теплопровідністю сировини в різних місцях стадії коксування знаходяться на різних етапах.
Весь процес утворення коксу триває від 14 до 17 годин. Його тривалість залежить від температури згоряння шихти, її складу і розмірів камери.
Доставка продукту в вежу
Отриманий в камерах кокс необхідно піддати гасіння. Адже після його зіткнення з повітрям відбувається самозаймання. У гасильний вагоні кокс доставляється в вежу, де він остаточно гаситься водою. Далі продукт висипається з вагона на похилу бетонну поверхню, яка називається рампою. Тут протягом двадцяти хвилин відбувається його охолодження. Після цього кокс за допомогою транспортерів надходить на сортування.
попутні продукти
Виробництво коксу неможливо без виділення летких речовин. Вони являють собою суміш газів і парів. Такі компоненти в сукупності називають прямим коксівним газом. Після обробки однієї тонни шихти, вологість якої досягає 6%, виходить 270 кг прямого коксового газу. В об'ємному вираженні ця цифра дорівнює 330 метрам кубічним.
У прямому коксовому газі, отриманому з однієї тонни шихти, міститься:
- близько тридцяти кілограм кам'яновугільної смоли;
- 10 кг сирого бензолу;
- 3 кг аміаку;
- 5 кг сірководню;
- 80 кг води;
- 140 кг зворотного газу.
До недавнього часу коксохімічне виробництво було єдиним постачальником, який пропонує бензольні вуглеводні. Однак після розвитку сфери нефтепереработок дані продукти стало можливим отримувати з меншими капіталовкладеннями. Це призвело до того, що частка коксохімічного виробництва в поставках бензольних вуглеводнів впала до сорока відсотків. Даний продукт використовують в якості сировини в процесі органічного синтезу. Легка ж його фракція переробляється з сирим бензолом.
Інші види попутних продуктів після їх ректифікації і обробки хімічними реагентами, а також після виморожування з подальшою кристалізацією дають можливість для отримання близько трьохсот хімічних сполук високої якості.
Використання нафти
Це природна речовина, так само, як і вугілля, є стратегічно важливим для нашої країни. Їх нього здійснюється виробництво коксу і нафтопродуктів, які представляють собою:
- паливо;
- церезини і парафіни;
- мастила;
- бітуми;
- пластичні мастила;
- сировину, призначену для основного органічного і нафтохімічного комплексу;
- інші продукти.
нафтовий кокс
Таке словосполучення носить збірний характер. Під нафтовим коксом розуміють продукти глибокої переробки «чорного золота». Сировиною для його виробництва служать компоненти, отримані при первинній переробці нафти. Це гудрон і напівгудрон, асфальт і екстракт.
- уповільненим коксуванням, яке здійснюється в неопалюваних реакторах;
- в кубових установках із застосуванням горизонтальних реакторів обігрівається типу.
Перший з цих двох способів є найпопулярнішим. З його допомогою виробляють практично вісімдесят відсотків цього виду продукту.
Нафтовий кокс в подальшому використовується при виробництві електродів, а також анодних мас і анодів при виплавці алюмінію. Знаходить він застосування і в технологічних процесах виготовлення феросплавів, абразивів, кремнію. Широко задіють нафтовий кокс в хімічній промисловості.
Отримання даного продукту відбувається при низькому тиску. При цьому підтримується температура від 480 до 560 градусів. Це дозволяє зробити нафтовий кокс і бензини, вуглеводневі гази, а також керосино-газойлеві фракції.
Процес коксування є розщеплення всіх компонентів, що входять до складу сировини. При цьому утворюються рідкі дистиляти фракції і углеводороние гази.
Промисловий процес отримання нафтового коксу здійснюється з використанням установок трьох типів. Крім періодичного коксування в спеціальних кубах і уповільненої процесу в камерах воно може відбуватися безперервно в псевдозрідженому масі коксаносітеля. Розглянемо один з них, що застосовується найбільш часто, докладніше.
уповільнене коксування
Даний процес називають ще й напівбеззупинним. Цей спосіб отримання нафтового коксу найбільш поширений у світовій практиці. Він має на увазі такий технологічний процес, при якому попередньо нагріте до 350-380 градусів сировину безперервно подається на особливі тарілки, що знаходяться в ректифікаційних колонах. Подібні установки працюють при атмосферному тиску. Сировина для виробництва нафтового коксу стікає по тарілках і контактує з парами, що піднімаються з реакційних апаратів. Результатом такого масо-і теплообміну стає конденсат. Саме він і утворює разом з вихідним продуктом вторинну сировину, що підлягає подальшому нагріванню до 490-510 градусів в трубчастих печах.
Далі суміш надходить в коксові камери. Це вертикально розташовані порожні циліндри, висота яких досягає 22-30 метрів, а діаметр - 3-7 м.
Реакційна маса надходить в коксові камери безперервно. Причому цей процес триває протягом від 24 до 36 годин. За цей час маса, завдяки утримуваної нею теплоті, поступово коксується. Коли камера заповнюється кінцевим продуктом на 70-90 відсотків, його видаляють за допомогою звичайної струменя води, що знаходиться під високим тиском.
Далі кокс поміщають в дробарку, в якій подрібнюється на шматочки, розмір яких не перевищує 150 мм. Після цього продукт за допомогою елеватора подається на грохот, сортують його на фракції різних розмірів. Камера, в якій було отримано кокс, підлягає прогріванню водяною парою і тими парами, які подаються з працюючих апаратів. Далі ємність знову заповнюється сировиною.
Після проходження технологічного процесу виникають летючі продукти. Це парожидкостная суміш, яка безперервно виводиться з діючих камер і послідовно поділяється на гази спочатку в ректифікаційної колоні, а потім - в Водоотделітель і газовому блоці, а також в отпарной колоні.