Коксование

Коксование - это метод переработки жидких и твердых горючих полезных ископаемых нагреванием без доступа воздуха:

• каменного угля при 900-1050 °С,
• глубокий крекинг нефтяного сырья при 420-560 °С)

В России промышленное значение имеет коксование:

• твердых горючих ископаемых (углей, торфа, горючих сланцев),
• высококипящих остатков переработки нефти,
• каменноугольного пека.

При коксовании происходят технологические процессы:

• термической деструкции высокомолекулярных соединений сырья,
• полимеризации и поликонденсации промежуточных и исходных веществ.

Коксование твердых горючих ископаемых

Коксование твердых горючих ископаемых осуществляется в керамических реакторах (коксовых печах) различных конструкции.
Для переработки каменных углей наиболее приемлема горизонтальная камерная печь.
Используемые в России коксовые печи коксохимических предприятий оборудованы камерами коксования объемом 14–52 м³.
Коксовая печь имеет системы обогрева, загрузки угольной шихты, выдачи кокса, отбора парогазовых продуктов коксования.
Коксовые печи – периодически действующие агрегаты, объединенные в батареи, обеспечивающие непрерывность процесса коксохимического производства.
Коксовые батареи включают несколько десятков печей.
Отапливаются коксовые печи коксовым или доменным газом, а также их смесью.
Температура устанавливается в зависимости от качества сырья, условий коксования и др. факторов.
Максимальная температура в отопительной простенке - 1450 °С, температура при выдаче продукта - 1000–1100 °С, удельный расход энергии на коксование сухой шихты - 2300–2700 кДж/кг.
Качество кокса существенно повышается при предварительном нагревании шихты до 200 °С или при ее частичном брикетировании и трамбовании.
Внедрение непрерывных процессов коксования (производство брикетококса, формованного кокса, коксование в кольцевых печах и др.) позволяет расширить ресурсы коксующихся углей и получить кокс, оптимально удовлетворяющий требованиям потребителей.

При коксовании каменных углей образуются:

• кокс,
• каменноугольная смола,
• коксовый газ,
• водородсодержащий газ и др. продукты.

Нагревание каменных углей до 300 °С – т. н. стадия бертинизации (облагораживания) – приводит к выделению водяных паров, СО₂, СО, СН₄; топливо обогащается углеродом, повышается теплота его сгорания.
При температуре 300–350 °С образуются жидкие и газообразные продукты (гл. обр. за счет деструкции макромолекул).
При температуре 350–500 °С из летучих продуктов деструкции формируется пластическая масса – смесь твердого вещества и нелетучих жидких продуктов.
При температуре выше 550 °С пластическая масса затвердевает.
При 600 °С образуется полукокс; при температуре 900 °С завершается превращение полукокса в кокс.

Коксование бурых углей, торфа и горючих сланцев осуществляют при темперутере 500–700 °С.
Из бурых углей получают реакционноспособный углеродистый остаток, который используется в электротермическом производстве, для бытовых целей.
Модифицированием торфяного кокса (водяным паром, СО₂, воздухом) получают высококачественные сорбенты.
При переработке горючих сланцев получают химические продукты различного назначения.

Коксование тяжелых остатков переработки нефти

Коксование тяжелых нефтяных остатков осуществляют при температуре 470–540 °С в металлических реакторах.
Получают жидкие продукты и газ (70–80%) – сырье для нефтехимического синтеза, а также нефтяной кокс (20–30% по массе).
Коксование каменноугольного пека производят в пекококсовых печах коксохимических предприятий при температуре 1000 °С в течение 17,5 ч.
Пекококсовые печи, объединенные в пекококсовые батареи из 5–7 печей, оборудуют камерами коксования объемом около 18 м³.
Получают 64–67% по массе пекового кокса, 23–28% смолы, 7–8% газа.

Экология

Проблему загрязнения окружающей среды отходами коксохимических предприятий решают путем тщательной герметизации технологических агрегатов, совершенствования технологии коксования и конструкции печей, очистки сточных вод или создания бессточных технологий.
Высокий уровень экологической опасности, а также снижение конкурентоспособности отдельных видов продукции коксования обусловили разработку и реализацию технологий производства кокса без улавливания летучих продуктов коксования; в 2001 г. по такой технологии США, Китай, Колумбия, Индия произвели 43 млн т кокса.