Co to jest koks? Jest to strategicznie ważny produkt uzyskany przez termiczny beztlenowy rozkład. Jest podzielony na wiele typów. Tak więc olej i smoła, torf i koks węglowy są izolowane. Ale główny jest ten drugi. To koks węglowy działa jako podstawowy składnik produkcji wielkiego pieca.
Ważny produkt
Co oznacza słowo „koks”? Morfologia tej koncepcji mówi nam, że jest to palna stała pozostałość powstająca podczas beztlenowego ogrzewania termicznego niektórych substancji organicznych, w tym węgla (brązowego lub kamiennego), ropy naftowej i torfu. Samo słowo ma angielskie korzenie. Koks to nic innego jak produkt otrzymany w wyniku rozkładu termicznego.
Produkcja koksu w Rosji jest ważnym elementem kompleksu przemysłowego. Według statystyk ten strategicznie ważny produkt jest produkowany rocznie w ilości 27 milionów ton. W takich ilościach kluczowe znaczenie ma odlewnia i przemysł metalurgiczny. Największym rosyjskim producentem koksu jest Severstal. Ta korporacja posiada własną produkcję tego rodzaju paliwa i wykorzystuje ją na potrzeby własnych zakładów metalurgicznych. Największe wielkie piece należące do Severstal znajdują się w Czerepowiec. Produkują koks najwyższej jakości.
Opłata
Utrzymanie spalania wielkich pieców wymaga dużej ilości koksu węglowego. Ten produkt jest porowatą, ale jednocześnie stałą spiekaną masą. Uzyskuje się go przez usunięcie substancji lotnych z węgla.
Produkcja chemiczna koksu opiera się na procesie hydrolizy. Ponadto możliwa jest również sucha destylacja węgla. Ale w każdym razie produkcja koksu wiąże się z ogrzewaniem początkowego produktu bez najmniejszego dostępu powietrza. Celem hydrolizy jest oddzielenie węgla od wszystkich innych substancji tworzących węgiel. Jaki jest surowiec do produkcji koksu? Jest to węgiel różnych gatunków, w tym tłuszcz i koks, gaz i chudy. Takie surowce nazywane są opłatami. Podstawą tego produktu jest najdroższa odmiana - węgiel koksujący. Ładunek jest dostarczany do rosyjskich zakładów metalurgicznych ze złóż Kuzbass i Pechora. Jakucja może pochwalić się bogatymi złożami węgla koksowego. Tutaj są wydobywane na terytorium Neryungri, do którego specjalnie pociągnięto linię kolejową.
Ze względu na swoją skalę produkcja koksu wymaga dużej ilości surowców. Jest dostarczany do zakładów produkcyjnych w wagonach masowych. Tutaj ładunek jest ładowany do wielkich wież, w których specjalne mechanizmy, takie jak pompy, pompują dopływający węgiel do kolumn koksu. Zimą ładunek z reguły przybywa w stanie zamrożonym. Dlatego przed rozładunkiem jest podgrzewany bezpośrednio w samochodach, prowadząc je do specjalnych wielkich hangarów.
Przygotowanie ładunku
Sama produkcja koksu rozpoczyna się od sortowania wsadu. Cały węgiel, który przybył do zakładu, jest podzielony według jego właściwości i składu na niezbędne grupy. Następnie mieszaninę kruszy się i miesza. Poniżej podano jego dawkowanie. Jest wykonywany na automatycznych wagach. Po takim przygotowaniu mieszaninę wzbogaca się za pomocą usuwania kurzu, przesiewania, mycia, flotacji i innymi metodami. Wszystko to pozwala wyeliminować zanieczyszczenia z surowców. Po wsadzie należy osuszyć i podać do ostatniego etapu kruszenia, w wyniku czego powstają ziarna o promieniu nie większym niż 3 mm
Tak przygotowane surowce są gotowe do rozpoczęcia produkcji koksu wielkopiecowego. Jest ponownie ładowany do jednostek mieszających, a następnie wchodzi do pojemników magazynowych znajdujących się w wieży węglowej.
Baterie koksownicze
Gotowy surowiec, który jest niezbędny do produkcji koksu, wylewa się z kopalni węgla do leja wsypowego wagonu. Następnie jest dostarczany do baterii koksowniczych. Jest to system składający się z kilku komór, w których odbywa się proces produkcji produktu końcowego.
Piec koksowniczy jest konstrukcją, której ściany są wyłożone cegłami ogniotrwałymi. Jego długość wynosi 13–15 m, szerokość 0,4–0,5 m, wysokość 5–5,5 m. Takie wymiary komory umożliwiają prowadzenie procesu produkcji koksu w dość szybkim tempie.
W łukach takich komór znajdują się trzy lub cztery luki z ciasno zamykającymi się pokrywami. Są przeznaczone do ładowania surowców. Ściany końcowe komór mają również uszczelnione metalowe drzwi. W procesie powstawania koksu produkcja wymaga usunięcia powstałych z tego produktów gazowych. Jest to również przewidziane w projekcie kamer. W górnej części mają specjalne taśmy nośne, wzdłuż których substancje lotne wchodzą do kolektora gazu.
W czasie, gdy trwa produkcja koksu, technologia procesowa wymaga znacznego nagrzania komór. W tym celu buduje się między nimi specjalne pomosty. Stanowią one cały system kanałów grzewczych, przez które przepływają gorące gazy. W rezultacie ściany komór są ogrzewane. W dolnej części obiektów do produkcji koksu znajdują się regeneratory. Są one niezbędne do ogrzewania komór gazami dostarczanymi przez gazociągi, a także tymi, które opuszczają powietrze.
Ogrzewanie wsadowe
Nad komorami pieca koksowniczego znajduje się tory kolejowe. Po nim porusza się ładujący samochód. Z niej mieszanina przez włazy wchodzi do komory. Wynika to ze specjalnych mechanizmów umieszczonych w samochodzie, które mogą odkręcić, a następnie zamknąć uszczelnione pokrywy.
Specjalna wyrzutnik koksu porusza się wzdłuż szyny znajdującej się wzdłuż jednego z boków komory. To ona podchodzi do bocznych drzwi i je otwiera. Ponadto urządzenie to wypycha powstały koks. Z drugiej strony do aparatu zbliża się samochód gaszący. Bierze gorący produkt i przenosi go na obszar pod wieżą gaśniczą, a następnie rozładowuje na rampie.
Edukacja produktu końcowego
Cała produkcja koksu metalurgicznego ściśle podlega procesom technologicznym, które wymagają zapobiegania przedostawaniu się powietrza do komory. Jak leci? Proces produkcji koksu rozpoczyna się natychmiast po dostarczeniu przez załadowany samochód odmierzonej dawki wsadu do komory. Jednocześnie klapy są zamknięte, a urządzenia grzewcze włączone.
Co dzieje się na początkowym etapie produkcji koksu? Technologia procesu na pierwszym etapie zapewnia uwalnianie gazów i wody z gotowych surowców. Następnie mieszanina topi się i osiada. Dalszy wzrost temperatury prowadzi do ekspansji tego produktu pośredniego. Wynika to z dalszej ewolucji gazów i par. Ponadto ładunek stopniowo zestala się. Jaki jest ostatni etap procesu, w wyniku którego powstaje koks? Produkcja tego produktu odbywa się podczas krakowania i kurczenia się ciasta. W rezultacie powstaje tak zwany placek koksowy. Wszystkie frakcje mające postać pary gazowej są odprowadzane wzdłuż pionów do kolektora gazu.
Proces podgrzewania ładunku w komorach przechodzi z jego ogrzewanych ścian do centrum. Ze względu na niską przewodność cieplną surowców w różnych miejscach etapy koksowania są na różnych etapach.
Cały proces powstawania koksu trwa od 14 do 17 godzin.Jego czas trwania zależy od temperatury spalania ładunku, jego składu i wielkości komory.
Po zakończeniu procesu produkcji koksu urządzenia grzewcze wyłączają się, a taśmy pionowe zachodzą na siebie. Wyrzutnik jest odpowiedni dla drzwi pieca koksowniczego, za pomocą którego powstały produkt jest rozładowywany do wygaszacza. W ten sposób piec zostaje zwolniony. Następnie wyrzutnik zawiesza hermetyczne drzwi i przesuwa się po szynach do następnej komory. Następuje również załadunek samochodu. Otwiera włazy i ładuje nową dawkę ładunku z recyklingu.
Dostawa produktu do wieży
Koks uzyskany w komorach musi zostać zgaszony. W końcu po kontakcie z powietrzem dochodzi do samozapłonu. W samochodzie gaśniczym koks jest dostarczany do wieży, gdzie jest ostatecznie gaszony przez wodę. Produkt wylewa się następnie z samochodu na pochyłą betonową powierzchnię zwaną rampą. Tutaj, w ciągu dwudziestu minut, ochładza się. Następnie koks jest transportowany przez przenośniki do sortowania.
Produkty powiązane
Produkcja koksu nie jest możliwa bez uwolnienia substancji lotnych. Są mieszaniną gazów i par. Takie składniki są łącznie określane jako bezpośredni gaz koksowniczy. Po przetworzeniu jednej tony mieszanki, której wilgotność sięga 6%, otrzymuje się 270 kg bezpośredniego gazu koksowniczego. Pod względem objętości liczba ta wynosi 330 metrów sześciennych.
W bezpośrednim piecu koksowniczym gaz uzyskany z jednej tony wsadu zawiera:
- około trzydzieści kilogramów smoły węglowej;
- 10 kg surowego benzenu;
- 3 kg amoniaku;
- 5 kg siarkowodoru;
- 80 kg wody;
- 140 kg gazu powrotnego.
Do niedawna produkcja koksu była jedynym dostawcą oferującym węglowodory benzenowe. Jednak po rozwoju sektora rafinacji ropy naftowej stało się możliwe uzyskanie tych produktów przy mniejszych inwestycjach. Doprowadziło to do tego, że udział produkcji koksu w dostawach węglowodorów benzenowych spadł do czterdziestu procent. Produkt ten jest wykorzystywany jako surowiec w procesie syntezy organicznej. Jego lekka frakcja jest przetwarzana surowym benzenem.
Inne rodzaje produktów ubocznych po ich rektyfikacji i obróbce odczynnikami chemicznymi, a także po zamrożeniu i późniejszej krystalizacji umożliwiają uzyskanie około trzystu wysokiej jakości związków chemicznych.
Zużycie oleju
Ta naturalna substancja, podobnie jak węgiel, ma strategiczne znaczenie dla naszego kraju. Ich produkcja koksu i produktów ropopochodnych, które są:
- paliwo;
- cerezyny i parafiny;
- oleje smarowe;
- bitum;
- smar;
- surowce przeznaczone na główny kompleks organiczny i petrochemiczny;
- inne produkty.
Koks naftowy
To wyrażenie ma charakter zbiorowy. Koks naftowy jest rozumiany jako produkty głębokiego przetwarzania z „czarnego złota”. Surowcami do jego produkcji są składniki uzyskiwane w pierwotnej przeróbce ropy naftowej. Są to smoła i pół-smoła, asfalt i ekstrakt.
Produkcja koksu naftowego odbywa się na dwa sposoby:
- opóźnione koksowanie, które odbywa się w nieogrzewanych reaktorach;
- w instalacjach destylacyjnych z poziomymi podgrzewanymi reaktorami.
Pierwsza z tych dwóch metod jest najbardziej popularna. Z jego pomocą powstaje prawie osiemdziesiąt procent tego rodzaju produktów.
Koks naftowy jest następnie wykorzystywany do produkcji elektrod, a także mas anodowych i anod do wytopu aluminium. Znajduje zastosowanie w procesach technologicznych wytwarzania żelazostopów, materiałów ściernych, krzemu. Koks naftowy jest szeroko stosowany w przemyśle chemicznym.
Uzyskanie tego produktu następuje pod niskim ciśnieniem. Jednocześnie utrzymuje się temperaturę od 480 do 560 stopni.Umożliwia to produkcję koksu naftowego i benzyny, gazów węglowodorowych, a także frakcji oleju naftowego.
Proces koksowania polega na dzieleniu wszystkich składników tworzących surowiec. W takim przypadku powstają ciekłe frakcje destylatu i gazy węglowodorowe.
Proces przemysłowy wytwarzania koksu naftowego odbywa się przy użyciu trzech rodzajów instalacji. Oprócz okresowego koksowania w specjalnych kostkach i spowolnionego procesu w komorach może on zachodzić w sposób ciągły w upłynnionej masie nośnika koksu. Rozważ jeden z nich, który jest najczęściej używany, bardziej szczegółowo.
Powolne koksowanie
Ten proces jest również nazywany półciągłym. Ta metoda produkcji koksu naftowego jest najbardziej powszechna w światowej praktyce. Oznacza to taki proces technologiczny, w którym surowiec podgrzany do 350–380 stopni jest ciągle podawany na specjalne płyty umieszczone w kolumnach destylacyjnych. Takie instalacje działają pod ciśnieniem atmosferycznym. Surowce do produkcji koksu naftowego spływają z płyt i stykają się z oparami powstającymi z aparatu reakcyjnego. Rezultatem tego transferu masy i ciepła jest kondensacja. To on tworzy wraz z produktem początkowym surowce wtórne, które mają być dalej podgrzewane do 490-510 stopni w piecach rurowych.
Następnie mieszanina wchodzi do komór pieca koksowniczego. Są to pionowo umieszczone puste cylindry, których wysokość sięga 22-30 metrów, a średnica 3-7 m.
Masa reakcyjna ciągle wpływa do komór pieca koksowniczego. Ponadto proces ten trwa od 24 do 36 godzin. W tym czasie masa, dzięki utrzymywanemu ciepłu, stopniowo koksuje. Gdy komora jest w 70-90 procentach wypełniona produktem końcowym, jest usuwana za pomocą zwykłego strumienia wody pod wysokim ciśnieniem.
Następnie koks umieszcza się w kruszarce, w której jest kruszony na kawałki, których rozmiar nie przekracza 150 mm. Następnie produkt jest podawany na ekran za pomocą windy, sortując go na frakcje o różnych rozmiarach. Komora, w której uzyskano koks, jest ogrzewana parą wodną i oparami dostarczanymi z pracujących urządzeń. Następnie zbiornik jest ponownie napełniany surowcami.
Po przejściu przez proces powstają lotne produkty. Jest to mieszanina pary i cieczy, która jest stale odprowadzana z istniejących komór i kolejno rozdzielana na gazy, najpierw w kolumnie destylacyjnej, a następnie w separatorze wody i bloku gazowym, a także w kolumnie odpędowej.