Какво е кокс? Това е стратегически важен продукт, получен чрез термично разлагане без кислород. Той е разделен на много видове. Така че са изолирани нефт и смола, торф и въглищен кокс. Но основното е последното. Именно въглищният кокс действа като основен компонент при производството на доменни пещи.
Важен продукт
Какво означава думата „кокс“? Морфологията на това понятие ни казва, че това е горим твърд остатък, образуван по време на термичното нагряване без кислород на някои органични вещества, включително въглища (кафяви или каменни), нефт и торф. Самата дума има английски корени. Коксът не означава нищо друго освен продукта, получен чрез термично разлагане.
Производството на кокс в Русия е важен компонент от индустриалния комплекс. Според статистиката този стратегически важен продукт се произвежда годишно в размер на 27 милиона тона. В такива количества е жизненоважно за леярна и металургичната промишленост. Най-големият руски производител на кокс е Severstal. Тази корпорация притежава собствено производство на този вид гориво и го използва за нуждите на собствените си металургични предприятия. Най-големите доменни пещи, притежавани от Северстал, се намират в Череповец. Те произвеждат кокс с най-високо качество.
зареждане
За поддържане на изгарянето на доменните пещи се изисква голямо количество въглищен кокс. Този продукт е пореста, но в същото време твърда спечена маса. Получава се чрез отстраняване на летливите вещества от въглищата.
Химичното производство на кокс се основава на процес на хидролиза. Освен това е възможна и сухата дестилация на въглищата. Но във всеки случай производството на кокс е свързано с нагряването на първоначалния продукт без най-малък достъп на въздух. Целта на хидролизата е да отдели въглерода от всички други вещества, съставляващи въглищата. Каква е суровината за производството на кокс? Това са въглища от различни степени, включително мазнини и кокс, газ и постно. Такива суровини се наричат заряд. Основата на този продукт е най-скъпият сорт - коксуващи въглища. Зареждането се доставя на руски металургични предприятия от находищата в Кузбас и Печора. Якутия може да се гордее с богатите находища на коксуващи се въглища. Тук те се добиват на територията на Нерюнгри, до която е специално изтеглена железопътна линия.
Поради мащаба си, производството на кокс изисква голямо количество суровини. Доставя се до производствените цехове в насипни вагони. Тук зарядът е натоварен в огромни кули, в които специални механизми, като помпи, изпомпват входящите въглища в коксови колони. През зимата зарядът пристига, като правило, в замръзнало състояние. И затова преди разтоварването се загрява директно в колите, като ги кара в специални огромни хангари.
Подготовка за зареждане
Самото производство на кокс започва с сортирането на заряда. Всички въглища, които са попаднали на растението, се разделят по свойство и състав на необходимите групи. След това сместа се разбива и се разбърква. Това, което следва, е дозировката му. Прави се на автоматични везни. След такава подготовка сместа се обогатява с помощта на отстраняване на прах, пресяване, измиване, флотация и други методи. Всичко това ви позволява да елиминирате примесите от суровините. След заряда трябва да се изсуши и подаде до крайния етап на раздробяване, което води до зърна, чийто радиус не надвишава 3 mm.
Суровините, приготвени по този начин, са готови да започнат производството на доменна кокс. Той се презарежда в смесителните единици и след това влиза в контейнерите за съхранение, разположени във въглищната кула.
Коксови батерии
Готовата суровина, необходима за осъществяване на производството на кокс, се излива от въглищната мина в бункера на зареждащата кола. След това се доставя на коксови батерии. Това е система, състояща се от няколко камери, в които протича процесът на производство на крайния продукт.
Коксовата пещ представлява конструкция, стените на която са облицовани с огнеупорни тухли. Дължината му е 13-15 м, ширината му е 0,4-0,5 м, височината му е 5-5,5 м. Такива размери на камерата позволяват процеса на производство на кокс да се извършва с доста бързи темпове.
В арките на такива камери има три или четири люка с плътно затварящи се капаци. Те са предназначени за зареждане на суровини. Крайните стени на камерите също имат запечатани метални врати. В процеса на формиране на кокса производството изисква отстраняване на газообразни продукти, произтичащи от това. Това е предвидено и в дизайна на камерите. В горната си част имат специални щрангове, по които летливите вещества влизат в газовия колектор.
Във време, когато производството на кокс е в ход, технологията на процеса изисква значително отопление на камерите. За това между тях са изградени специални кейове. Те представляват цяла система от отоплителни канали, по които се движат горещи газове. В резултат на това стените на камерите се нагряват. В дъното на съоръженията за производство на кокс са разположени регенератори. Те са необходими за отопление на камерите с газове, доставяни през газопроводи, както и такива, които напускат въздуха.
Зареждане на отопление
Над камерите на коксовата пещ има железопътна линия. По него се движи зареждаща кола. От него сместа през люковете влиза в камерата. Това се дължи на специални механизми, разположени на автомобила, които могат да се развият и след това да затворят запечатаните капаци.
Специална машина за изхвърляне на кокс се движи по протежение на една релса, разположена по протежение на една от страните на камерата. Именно тя идва на страничните врати и ги отваря. Освен това, това устройство избутва получения кокс. От друга страна, закален автомобил се приближава до камерата. Той взема горещия продукт и го транспортира до зоната под гасещата кула, след което го разтоварва на рампа.
Образование на крайния продукт
Цялото производство на металургичен кокс стриктно се придържа към технологичните процеси, които изискват да се предотврати навлизането на въздух в камерата. Как върви това? Процесът на производство на кокс започва веднага след зареждането на автомобила, доставен в камерата измерена доза от заряда. В същото време неговите люкове са затворени и отоплителните устройства са включени.
Какво се случва в началния етап, когато се извършва производство на кокс? Технологията на процеса на първия си етап осигурява отделяне на газове и вода от готовите суровини. След това сместа се разтопява и утаява. По-нататъшното повишаване на температурата води до разширяване на този междинен продукт. Това се дължи на по-нататъшното отделяне на газове и пари. Освен това зарядът постепенно се втвърдява. Кой е последният етап от процеса, който води до кокс? Производството на този продукт се извършва по време на напукване и свиване на тортата. В резултат на това се получава образуването на така наречената коксова торта. Всички фракции, имащи пара-газ, се изхвърлят по щрангове към газовия колектор.
Процесът на нагряване на заряда в камерите преминава от нагретите му стени до центъра. Поради ниската топлопроводимост на суровините на различни места, етапите на коксуване са на различни етапи.
Целият процес на образуване на кокс продължава от 14 до 17 часа.Продължителността му зависи от температурата на горене на заряда, неговия състав и размер на камерата.
След приключване на процеса на производство на кокс, отоплителните уреди се изключват и щранговете се припокриват. Ежекторът е подходящ за вратите на коксовата пещ, с помощта на които полученият продукт се разтоварва в гасител. Така пещта се освобождава. След това, ежекторът окачва херметичните врати и отива по релси към следващата камера. Следва и товарен автомобил. Той отваря люковете и зарежда нова доза рециклиран заряд.
Доставка на продукт до кулата
Коксът, получен в камерите, трябва да се погаси. В края на краищата, след контакта му с въздуха, възниква спонтанно горене. В автомобила за гасене коксът се доставя до кулата, където най-накрая се гаси от вода. След това продуктът се излива от колата върху наклонена бетонна повърхност, наречена рампа. Тук, в рамките на двадесет минути, той се охлажда. След това коксът се транспортира от транспортьори за сортиране.
Свързани продукти
Производството на кокс не е възможно без отделяне на летливи вещества. Те представляват смес от газове и пари. Такива компоненти се наричат колективно газове с директен кокс. След преработка на един тон от сместа, чието съдържание на влага достига 6%, се получават 270 kg директен газ от коксова печка. В обемно изражение тази цифра е 330 кубически метра.
В директен кокс пещ газ, получен от един тон от заряда, съдържа:
- около тридесет килограма въглен катран;
- 10 кг суров бензол;
- 3 кг амоняк;
- 5 kg сероводород;
- 80 кг вода;
- 140 кг възвратен газ.
Доскоро производството на кокс беше единственият доставчик, предлагащ бензолни въглеводороди. След развитието на сектора за рафиниране на петрол обаче стана възможно тези продукти да се получат с по-малко инвестиции. Това доведе до факта, че делът на производството на кокс в доставката на бензолни въглеводороди спадна до четиридесет процента. Този продукт се използва като суровина в процеса на органичен синтез. Леката му фракция се обработва със суров бензол.
Други видове странични продукти след тяхното ректифициране и обработка с химически реагенти, както и след замразяване и последваща кристализация позволяват получаването на около триста висококачествени химични съединения.
Употреба на масло
Това природно вещество, като въглищата, е стратегически важно за страната ни. Производството на кокс и нефтопродукти, които са:
- гориво;
- церезини и парафини;
- смазочни масла;
- битум;
- грес;
- суровини, предназначени за основния органичен и нефтохимически комплекс;
- други продукти.
Нефтен кокс
Тази фраза е колективна по своя характер. Нефтен кокс се разбира като продукти за дълбока обработка на „черно злато“. Суровината за неговото производство са компонентите, получени при първичната преработка на нефт. Това са катран и полу-катран, асфалт и екстракт.
Производството на петролен кокс става по един от двата начина:
- забавено коксуване, което се извършва в неотопляеми реактори;
- в дестилационни инсталации, използващи хоризонтални нагряващи реактори
Първият от тези два метода е най-популярният. С негова помощ се произвеждат почти осемдесет процента от този тип продукти.
Петролен кокс впоследствие се използва при производството на електроди, както и анодни маси и аноди за топене на алуминий. Намира приложение в технологичните процеси на производство на феросплави, абразиви, силиций. Петролният кокс е широко използван в химическата промишленост.
Получаването на този продукт става при ниско налягане. В същото време температурата се поддържа от 480 до 560 градуса.Това позволява производството на петролен кокс и бензин, въглеводородни газове, както и фракции от керосин-газ.
Процесът на коксуване е разделяне на всички компоненти, които съставляват суровината. В този случай се образуват течни фракции на дестилат и въглеводородни газове.
Индустриалният процес за производство на петролен кокс се осъществява с използване на три вида инсталации. Освен периодично коксуване в специални кубчета и забавен процес в камерите, той може да се осъществява непрекъснато в кипящата маса на коксовия носител. Помислете за един от тях, който се използва най-често, по-подробно.
Бавно коксуване
Този процес се нарича също полу-непрекъснат. Този метод за производство на петролен кокс е най-разпространен в световната практика. Той предполага такъв технологичен процес, при който суровината, предварително загрята до 350-380 градуса, непрекъснато се подава към специални плочи, разположени в дестилационни колони. Такива инсталации работят при атмосферно налягане. Суровините за производството на петролен кокс се стичат по плочите и са в контакт с изпаренията, изтичащи от реакционния апарат. Резултатът от тази маса и топлопредаване е конденз. Именно той образува заедно с първоначалния продукт вторичните суровини, които да бъдат допълнително загряти до 490-510 градуса в тръбни пещи.
След това сместа влиза в камерите на коксовата пещ. Това са вертикално разположени кухи цилиндри, височината на които достига 22-30 метра и диаметър 3-7 m.
Реакционната маса непрекъснато влиза в камерите на коксовата пещ. Освен това този процес продължава от 24 до 36 часа. През това време масата, благодарение на задържаната топлина, постепенно се коксува. Когато камерата е на 70-90% напълнена с крайния продукт, тя се отстранява с помощта на нормална струя вода под високо налягане.
След това коксът се поставя в трошачка, в която се натрошава на парчета, чийто размер не надвишава 150 мм. След това продуктът се подава към екрана с помощта на асансьор, като го сортира в фракции с различни размери. Камерата, в която е получен коксът, подлежи на нагряване с водна пара и тези пари, които се доставят от работещи устройства. След това резервоарът отново се пълни със суровини.
След преминаване през процеса възникват летливи продукти. Това е паро-течна смес, която непрекъснато се отделя от съществуващите камери и последователно се разделя на газове, първо в дестилационна колона, а след това в сепаратор за вода и газов блок, както и в обезвъздушителна колона.