Методы переработки твердых топлив

К методам переработки твердых топлив относятся:

  • Термическая переработка твердых топлив без доступа воздуха при температуре 500 - 1100 °C;
  • Газификация твердых топлив при температуре 800 - 1600°С;
  • Экстракция и термическое растворение твердых топлив органическими растворителями при температуре 380 - 450°С.

Термическая переработка твердых топлив

Термическая переработка твердых топлив включает в себя процессы коксования (1000 - 1100°С) и полукоксования (500 - 600°С). В результате процесса происходит расщепление органической массы сырья с получением газа, смолы и твердого остатка.

Коксованию подвергают каменный уголь, полукоксованию -топлива, богатые летучими веществами - торф, бурый уголь, горючие сланцы.

Широкому применению бурых углей в коксохимической промышленности мешают некоторые специфические особенности:

  • 1) нестабильность бурых углей, их способность легко окисляться в присутствии воздуха, превращаясь в порошок, и даже самовозгораться, что делает их непригодными для длительного хранения и дальнейшей транспортировки;
  • 2) для бурых углей характерен высокий выход летучих продуктов при термической обработке - 41 - 55 масс.%. (в пересчете на горючую массу) и низкое содержание углерода (63 - 75 масс.%.). Поэтому их невыгодно подвергать процессу коксования из-за низкого выхода кокса.

Коксование каменного угля

Целевое назначение процесса коксования состоит в производстве металлургического кокса.

Каменный уголь специальных марок (коксующийся уголь) или смесь углей (шихту) нагревают без доступа воздуха при 1000 -1100°С в специальных коксовых печах.

Коксовые печи - камеры являются печами косвенного нагрева, т.е. нагревание в них шихты происходит в результате передачи тепла греющих газов через стенку камеры. Они футерованы огнеупорным кирпичом. Камеры по 60 - 70 штук соединяются между собой в коксовые батареи. Между камерами 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 нагревать шихту до 900 - 1050 °C, то камеры делают в виде узких каналов: шириной 0.4 м, длиной 13 - 14 м и высотой 4 - 4.5 м. В такую печь загружается до 15 т шихты.

На рис. 1.1 показана схема коксовой печи. Она имеет две торцевые стороны - коксовую (на рисунке показана справа), куда выталкивается из камеры кокс (коксовый пирог), и машинную (слева) - для ввода в камеру коксовыталкивателя 5, представляющего собой пластину, размер которой немного меньше сечения камеры. При коксовании машинная и коксовая стороны камеры плотно закрываются дверцами 3 и 4.

Шихта

Парогазова^

смесь

  • 1ХДДД
  • 3

Парогазовая смесь

Кокс

Горячие газы, обогревающие камеры

Рис. 1.1. Схема коксовой камеры:

  • 1 - бункеры; 2 - стояк; 3,4 - дверцы камеры;
  • 5 - коксовыталкиватель.

Через отверстия в своде камеры загружается шихта с помощью загрузочного вагона с бункерами, который перемещается по рельсовому пути, расположенному над коксовыми камерами, и обслуживает десятки камер. По окончании загрузки шихта в камере разравнивается, загрузочные отверстия закрываются, и начинается процесс коксования. Парогазовая смесь выводится из камеры через стояк 2, соединенный с газопроводом. Шихта находится в камере 13 -17 часов. Выделяющиеся при коксовании газы выводятся из камеры и подаются на переработку.

По окончании процесса коксования камеру отключают от газохода коксового газа, открывают дверцы с обеих торцевых сторон камеры и выталкивают кокс коксовыталкивателем в гасильный вагон, находящийся с коксовой стороны камеры. Гасильный вагон электровозом подается в гасильную башню, где кокс гасится водой. После охлаждения кокс подают на сортировку и хранение.

Разгрузка камер проводится поочередно. Нетрудно подсчитать, что при времени нахождения шихты в камере в течение 13-17 часов коксовая батарея, состоящая из 60 - 70 камер, выдает кокс через 15 -30 минут.

При переработке каменного угля методом коксования получают:

  • - кокс;
  • - коксовый газ;
  • - каменноугольную смолу;
  • - сырой бензол и другие ценные химические продукты.

Выход кокса при термическом разложении угля достигает 75 -80 масс.%, а выход жидких веществ оказывается незначительным (3 -5 масс.%).

Углеводороды, первоначально содержащиеся в угле или образовавшиеся при разложении его компонентов, в процессе коксования подвергаются глубоким химическим превращениям, в основе которых лежат реакции расщепления (крекинг), дегидрирования, ароматизации и дегидроконденсации. В результате этих реакций получается широкая гамма ароматических углеводородов - бензол, толуол, ксилолы, нафталин, антрацен, фенантрен, их гомологи и еще более конденсированные соединения. Высокая температура процесса обусловливает почти полную ароматизацию образующихся при коксовании жидких веществ, поэтому содержание алифатических соединений в продуктах коксования не превышает 3-5 масс.%.

Кислородсодержащие соединения разлагаются с выделением воды, диоксида и оксида углерода и с образованием фенолов, кумарона, дифенилового эфира и других органических веществ.

Из сернистых компонентов получаются сероводород, сероуглерод и гетероциклические продукты, подобные тиофену, тионафтену и др.

Азотсодержащие соединения отщепляют азот, аммиак, образуют синильную кислоту, гетероциклические азотсодержащие основания, подобные пиридину, хинолину, карбазолу и их гомологам, и др. Упомянутые вещества переходят в коксовый газ и жидкие продукты, но кокс все же содержит кислород, серу и азот.

Каменноугольный кокс применяют главным образом в доменном и литейном производствах.

Переработка продуктов коксования включает в себя следующие стадии:

  • - конденсация и улавливание летучих продуктов коксования;
  • - выделение и очистка ароматических соединений.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >