Коксохимическое производство

Замедленное коксование

Пековый кокс

Пек — это вязкий остаток перегонки древесного, нефтяного или угольного дегтя. Последний применяют для производства пекового кокса. В качестве сырья используют только предварительно разогретый и расплавленный пек. Температуру в процессе коксования постепенно увеличивают от 450 до 1000 °С. В результате этого процесса из пека уходят многие летучие вещества, которые также собирают и используют в других областях. После охлаждения воздухом или водой получается продукт, содержащий почти 98 % углерода.

Применяется этот вид кокса для изготовления анодов и анодной массы, а также в цветной металлургии.

Процесс производства кокса и полукокса

Производство кокса

Кокс производят путем взрывного нагрева каменного угля в отсутствие воздуха (пиролиза). Затем кокс охлаждают и удаляют пыль и мелкие осколки. Полученный продукт имеет твёрдую структуру и высокую теплотворную способность.

Процесс производства кокса довольно сложный и требует высокотехнологичного оборудования, а также пространства. Заводы по производству кокса, как правило, имеют большие площади, где находятся печи для обжига угля, оборудование для очистки от пыли и другие приборы.

Производство полукокса

Полукокс является менее углеродистым продуктом, чем кокс. Его получают путем нагревания бурого угля до температуры около 1000 градусов по Цельсию без доступа воздуха. Полукокс считается более экологичным и дешевым аналогом кокса.

Технология производства полукокса в целом похожа на производство кокса, однако несколько отличается в зависимости от технического оборудования. Процесс производства полукокса более дешевый и меньше вредит окружающей среде, также менее опасен для людей, чем производство кокса.

• Полукокс производится из бурого угля, кокс — из каменного угля
• Процесс производства кокса требует более высоких температур, чем для производства полукокса
• Полукокс более дешевый и менее вредоносный для окружающей среды, чем кокс

19: Новые технологии производства кокса

Современная индустрия стремится разрабатывать новые технологии производства кокса, чтобы улучшить его качество и снизить негативное воздействие на окружающую среду. Ниже приведены две новые технологии, используемые в производстве кокса.

1. Технология высокоэффективного коксования:

— В этой технологии применяются новые типы печей, которые позволяют производить кокс с повышенной плотностью и прочностью.

— Она также способствует снижению выбросов вредных веществи повышению энергетической эффективности процесса.

— В высокоэффективном коксовании используются современные методы контроля температуры и скорости нагрева, что позволяет точнее регулировать процесс и получать более качественный продукт.

2. Технология коксования на основе угольных шихт:

— Эта технология основана на использовании различных сортов угля в качестве сырья для производства кокса.

— Она позволяет получать кокс с различными характеристиками, адаптированными к требованиям конкретных отраслей промышленности.

— Такой подход позволяет добиться оптимального баланса между качеством кокса и его производственными характеристиками.

Основа кокаина: кустарник Кока

Семейство эритроксиловых насчитывает более 250 видов кустарников и деревьев. Среди всего разнообразия этих тропических растений примерно 17 видов может быть использовано для производства кокаина. При этом, лишь несколько видов применяют для изготовления наркотика. Так, кокаиновый куст или куст Кока, считается наиболее выгодным растением для производителей кокаина.

Кокаиновый куст растет в Южной Америке, Индии и Африке. Примерно 4-6 раз в год листья растения собирают для дальнейшей обработки. Стоит отметить, что психостимулирующее действие кокаинового куста было замечено тысячи лет назад. Тогда листья растения жевали, либо курили, предварительно высушив. Такие процедуры дарили коренным жителям Южной Америки чувство бодрости и прилива энергии, делали их неутомимыми и непобедимыми в бою. Племена индейцев верили, что растение помогает связаться с миром духов, а также дарит человеку свои жизненные силы, защищая его тело и душу.

Лишь в 1860 году растение, переправившись через океан, стало известно в Англии. Сначала европейцы употребляли листья коки традиционным образом – жевали либо курили их. Со временем прогресс позволил получить чистый кокаин в форме порошка. Именно с этого момента по миру начала распространяться эпидемия кокаиновой зависимости. Все дело в том, что естественный источник наркотика – лист кокаинового куста, не несет в себе большого количества психостимулятора. Эффект от жевания растения можно сравнить с бодрящим влиянием на организм кофеина. Употребление же чистого кокаина мгновенно приводит к развитию зависимости и влечет за собой массу проблем с физическим и психическим здоровьем.

История зарождения и развития производства

Применение кокса в металлургии стало одним из ключевых факторов Промышленной революции XVIII—XIX века. Благодаря изобретению технологии использования кокса при выплавке металлов стали развиваться многие отрасли промышленности.

Впервые кокс в качестве топлива для выплавки чугуна был применен на английской фабрике в 1735 году. Очень быстро эта технология распространилась по всем развитым странам того времени.

В первой половине XIX века на заводах стали использоваться коксовые печи закрытого типа, а в 1880-е годы печи стали снабжать приспособлениями для улавливания побочных продуктов коксования. Из ответвления металлургии коксохимия стала превращаться в самостоятельную отрасль.

В России коксохимическое производство стало интенсивно развиваться только после Октябрьской революции. В короткие сроки было построено большое количество заводов, оснащенных по новейшим технологиям.

Одновременно с появлением новой отрасли в СССР развивалась коксохимическая наука, создавались проектные и научно-исследовательские организации, в техникумах и вузах стали готовить соответствующих специалистов.

В годы войны советские специалисты работали над способом увеличить производительность коксовых печей без дополнительных капиталовложений. В 1942 на уральских и сибирских заводах был внедрен способ повышения производительности путем добавления к исходному продукту микродобавок.

В послевоенные годы разрабатывались новые методы коксования и очистки, происходила автоматизация технологических процессов.

В настоящее время коксохимическая промышленность — это высокотехнологичное производство, обслуживанием которого занимаются профильные специалисты.

Крупнейшими производителями кокса в России являются:

• «Алтай-кокс» (расположен в городе Заринск Алтайского края);
• ПАО «Кокс» (город Кемерово);
• Московский коксогазовый завод;
• «Губахинский кокс» (Пермский край);
• «Мечел-Кокс» (Челябинск).

Немного истории

В 1735 году были впервые применены коксовые печи. Они имели камеры сгорания закрытого типа. Тогда же впервые для плавки чугуна не использовали древесный уголь.

Но справедливости ради необходимо отметить, что первое упоминание о коксование угля пришли еще из Китая, в первом веке до н.э. В провинции Юньнань использовали процесс нагревания угля идентичный тому, что все еще используется сегодняшними металлургами. Сырье поддавалось термической обработке в камерах без доступа воздуха.

Производство кокса в дореволюционной России сильно тормозилось. 1913 год промышленность выдала только 4,5 млн. т кокса. Это лишь на 20% покрывало внутренние потребности страны. Более того, не совершенство технологий того времени не позволяло эффективно использовать газовый кокс, он просто выбрасывался в атмосферу. Поэтому у многих до сих пор, есть устойчивые ассоциации о коксовой промышленности: вечно висящие черные тучи, специфический запах по утрам.

Вплоть до 1929 года производство кокса в России, что называется буксовало на одном месте. Уровень выработки неукоснительно сокращался и только с установлением мирных процессов в обществе, КП начала новый виток развития. Причиной тому стало открытие сразу нескольких новых месторождений, дающих сырье, чтобы производить кокс – уголь, подходящий для переработки коксованием. Это на весь мир известные: Кузнецкий, Карагандинский, Печорский угольные бассейны. Тогда же по всей стране началось строительство коксохимических заводов.

Стакер на угольном разрезе

Полукокс на мировом и казахстанском рынках

Твердые горючие ископаемые – каменные и бурые угли, горючие сланцы, торф – составляют 90% всех горючих ископаемых. Переработка твердых горючих ископаемых позволяет превращать их в облагороженные твердые топлива и углеродистые восстановители, получать из угля высококалорийные горючие газы, смеси органических веществ, используемых в качестве разнообразного химического сырья.

Наиболее широко распространенным процессом стала термическая переработка горючих ископаемых без доступа воздуха при температуре 500-1100 °С. По конечным температурам нагревания различают низкотемпературное коксование, или полукоксование (500-600 °С), среднетемпературное (650-750 °С) и высокотемпературное коксование (950-1100 °С).

Для полукоксования используют преимущественно угли с высоким выходом летучих веществ, дающие большой выход первичной смолы. Полукокс – основной продукт процесса низкотемпературного пиролиза, твердый остаток, составляющий до 90% масс. от угля.

Классификация

Коксовые батареи в зависимости от режима эксплуатации бывают периодического и непрерывного действия. Отапливаться эти батареи могут:

• Исключительно доменным газом.
• Только коксовым газом.
• Смесью доменного и коксового газа.

Схема отопления батареи может включать в себя:

• Перекидной канал, благодаря которому газы имеют возможность попадать между простенками.
• Парный канал для рециркуляции.

Отопительный газ для батареи подводится к ней в двух исполнениях:

• Сбоку, когда коксовый газ идет по корнюру (газораспределительному каналу), а воздух и доменный газ – по подовым каналам регенератора.
• Снизу по специальной воздухораспределительной сети.

Виды кокса

Сегодня необходимые для образования кокса температуры без труда нагнетаются в специализированных печах. Это дает возможность изготавливать кокс как из угля, так и из нефтепродуктов. В зависимости от состава и качества базового сырья, а также от техники переработки, можно получить несколько разновидностей продукта:

• Нефтяной. Имеет низкую зольность до 0, 8 %. Нефтяную разновидность получают посредством пиролиза и крекинга жидких отходов нефтеперерабатывающей промышленности.
• Электродный пековый. По техническим характеристикам достаточно близок нефтяному коксу. Зольность данной разновидности не превышает 0,3 %. Электродный пековый кокс — это результат коксования каменноугольного пека в условиях высокого температурного режима.
• Каменноугольный. Одна из самых распространенных разновидностей. В зависимости от качества (химического состава) исходного сырья и принципа коксования каменного угля выделяют доменный, литейный, бытовой и другие узкоспециальные виды кокса.

В целом каменноугольный вид можно охарактеризовать, как твердое, пористое вещество серого цвета, получаемое в процессе сухой перегонки каменного угля. Однако в зависимости от разновидности и назначения, характеристики будут меняться.

По качеству получаемого сырья доменный кокс считается лучшим вариантом из всех разновидностей каменноугольного. Содержание серы в этом продукте составляет 2 %. Доменный или кузнечный кокс правильной консистенции имеет куски размером 25-80 мм. Допускается присутствие примеси из гранул меньшей фракции, но их количественное соотношение не должно превышать 3% от общей массы вещества.

Литейный кокс отличается от доменного преобладанием более крупных кусков: от 60 мм. А также меньшим содержанием серы: до 1 %.

Бытовой кокс наименее прочный из всех разновидностей, что не мешает ему пользоваться постоянным спросом. Больше чем бытовой, востребован мелкий кокс или орешек. В промышленных масштабах используют кокс с фракцией 10-25 мм.

Образование конечного продукта

Технология производства

Фамилия

• Кокс, Алан
  • Кокс, Алан (род. 1968) — английский программист.
  • Кокс, Алан (род. 1970) — английский актёр.
• Кокс, Аннемари (род. 1966) — голландская и австралийская гребчиха-байдарочница.
• Кокс, Билли (род. 1941)— американский бас-гитарист
• Кокс, Брайан:

• Кокс, Брайан Денис (род. 1946) — шотландский актёр.
• Кокс, Брайан Кит (род. 1968) — профессиональный игрок в американский футбол на позиции лайнбекера.
• Кокс, Брайан-Майкл (род. 1977) — американский композитор и музыкальный продюсер.
• Кокс, Брайан Рой (род. 1961) — английский футболист.
• Кокс, Брайан Эдвард (род. 1968) — английский физик, популяризатор науки, музыкант.
• Кокс, Брайан — писатель и режиссёр независимого кино.
• Кокс, Чарльз Брайан (1928—2008) — английский филолог-литературовед, поэт, литературный критик и педагог, первый редактор культурологического журнала «Critical Quarterly».

• Кокс, Бриттени (род. 1994) — австралийская фристайлистка, чемпионка мира.
• Кокс, Генри Октавиус (1811—1881) — английский библиотекарь.
• Кокс, Гонзалес (1614—1684) — фламандский живописец.
• Кокс, Грег (род. 1959) — американский писатель-фантаст.
• Кокс, Дебора (род. 1974) — канадско-американская ритм-энд-блюз и соул певица, автор песен и актриса.
• Кокс, Джей (род. 1944) — американский кинокритик и сценарист.
• Кокс, Джейден (род. 1995) — американский борец вольного стиля, бронзовый призёр Олимпийских игр.
• Кокс, Джейкоб Долсон (1828—1900) — американский политический деятель, губернатор штата Огайо (1866—1868), министр внутренних дел США (1869—1870).
• Кокс, Джеймс (1723—1800) — лондонский ювелир, золотых дел мастер, изобретатель.
• Кокс, Джеймс Миддлтон (1870—1957) — американский политик, губернатор штата Огайо, кандидат в президенты США на выборах 1920 года.
• Кокс, Джессика (род. 1983) — первый в истории человек без рук, ставшая пилотом самолёта и получившая чёрный пояс по тхэквондо.
• Кокс, Джеффри (род. 1960) — британский политик.
• Кокс, Джо (1974—2016) — британский политик.
• Кокс, Джон (режиссёр) (род. 1935) — американский оперный режиссёр.
• Кокс, Джон Эдмунд (1812—1890) — английский богослов.
• Кокс, Джордж Уильям (1827—1902) — английский историк.
• Кокс, Джули (род. 1973) — английская актриса.
• Кокс, Дэвид — английский живописец и график.
• Кокс, Дэвид (статистик)
• Кокс, Карл (род. 1962) — английский музыкант и диджей.
• Кокс, Каролина (род.1937) — британский политик.
• Кокс, Кеньон (1856—1919) — американский художник, писатель и педагог.
• Кокс, Кортни (род. 1964) — американская актриса.
• Кокс, Кристина (род. 1971) — канадская актриса.
• Кокс, Лаверна (род. 1984) — американская актриса, телевизионный продюсер и адвокат.
• Кокс, Лайонел — австралийский трековый велогонщик, олимпийский чемпион Игр в Хельсинки (1952).
• Кокс, Лара (род. 1978) — австралийская актриса.
• Кокс, Лилиан (1907—2018) — американская долгожительница.
• Кокс, Линн (род. 1957) — американская пловчиха, писательница.
• Кокс, Лора (более известна как Саммер Бриэль; род. 1987) — американская порноактриса.
• Кокс, Луиза (1865—1945) — американская художница.
• Кокс, Мекиа (род. 1981) — американская актриса и танцовщица.
• Кокс, Натан (род. 1971) — наиболее известен как режиссёр музыкальных видео.
• Кокс, Никки — американская актриса и танцовщица.
• Кокс, Палмер (1840—1924) — канадский художник-карикатурист.
• Кокс, Перси Захария (1864—1937) — генерал-майор Британской Индийской армии, колониальный администратор.
• Кокс, Пэт (род. 1952) — ирландский политик.
• Ричард Стэнфорд Кокс — настоящее имя американского актёра Дика Сарджента.
• Кокс, Ронни (род. 1938) — американский актёр.
• Кокс, Саймон — ирландский футболист, игрок клуба «Ноттингем Форест» и сборной Ирландии.
• Кокс, Сара — английская журналистка, телеведущая и актриса.
• Кокс, Стелла (род. 1990) — итальянская и британская порноактриса.
• Кокс, Тони (род. 1958) — американский актёр.
• Кокс, Уильям:

• Кокс, Уильям (1747—1828) — английский историк и путешественник.
• Кокс, Уильям Раффин (1832—1919) — американский военный и политик штата Северная Каролина.
• Кокс, Вильям Ситгривс (1790—1874) — американский военный моряк.

• Кокс, Уолли (1924—1973) — американский актёр телевидения и озвучивания.
• Кокс, Харви (род. 1929) — американский теолог.
• Кокс, Чарли — английский театральный и киноактёр.
• Кокс, Шон (род. 1974) — барбадосский боксёр.
• Кокс, Энтони Беркли (более известен как Энтони Беркли; 1893—1971) — английский писатель, автор психологических детективов.
• Кокс Майлз, Кэтрин

Составные фамилии

Кокс-Вуд, Аннемари Йозефина (род. 1966) — голландская и австралийская гребчиха-байдарочница.

Виды пиролизной переработки

Пиролизные установки промышленного назначения подразделяются на установки высокотемпературного и низкотемпературного пиролиза. Пиролизные установки не производят

Под низкотемпературным пиролизом подразумевается процесс термического разложения органических отходов при температуре не более 850 °C. Метод характеризуется высоким выходом жидких и твердых продуктов, в частности смол, органических кислот, ароматических соединений и полукокса. Первичная смола и полукокс применяются в качестве топлива.

Существует несколько вариантов технологии низкотемпературного пиролиза:

• пиролиз органических отходов в вакууме;
• неполное сгорание с ограниченным доступом воздуха (при температуре порядка 760 °С);
• пиролиз с внедрением воздуха;
• пиролиз при температуре близкой к 850 °С.

Последний метод позволяет перерабатывать смешанные отходы в которых присутствует неорганическая фракция.

На выходе преобладают газообразные продукты распада органики, и этот процесс часто называют газификацией. Переработка мусора методом высокотемпературного пиролиза считается одним из лучших методов утилизации отходов с точки зрения получения синтез-газа и вторичного сырья. Переработка методом высокотемпературного пиролиза возможна без ряда предварительных операций, включая сортировку и сушку отходов, чем выгодно отличается от низкотемпературного пиролиза, более требовательного к качеству исходного сырья.

Биологически активные вещества при пиролизе разрушаются, выплавки тяжелых металлов не происходит, то есть образующийся пепел практически безопасен. Высокая плотность пиролизных отходов, не имеющих практической ценности, позволяет более рационально использовать площади, предназначенные для их захоронения.

Что такое кокс?

Вместе с тем на результаты доменной плавки оказывает влияние химический состав кокса — содержание золы; еще большее значение имеет содержание серы, а в отдельных случаях фосфора.

Обычно кокс имеет следующий химический состав 82 — 88 % твердого (нелетучего) углерода, 10 — 15 % золы, 0,5 — 1,8 % серы. Химический состав кокса зависит от природы каменных углей.

Кокс имеет достаточную пористость (до 50 %) и хорошую горючесть. Теплота сгорания равна 27,2 — 31,4 МДж / кг.

К основным областям применения кокса можно отнести.

1. Выплавка чугуна (доменный кокс) — как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов.
2. В литейное производство (литейный кокс) — как ваграночное топливо.
3. Химическая и ферросплавная промышленность (специальные виды кокса).
4. Для бытовых целей (бытовой кокс).

Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25—40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3 %) и не более 80 мм. Такие размеры кусков связаны с тем, что доменная печь является печью шахтного типа в которой происходит противоток отходящих газов и шихтовых материало. Если куски кокса будут менее требуемого они будут выносится из печи вместе с отходящими газами.

Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиболее пригоден продукт, в котором присутствуют куски менее 60—80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного — малое содержание S, которое не должно превышать 1 % (в доменном коксе до 2 %).

В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (например, фракцию 10—25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой реакционной способностью.

Бытовой кокс применяется для удовлетворения бытовых нужд, в частности отопления. Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному.

Во всех приведенных выше производствах лучшее сырье — наиболее прочный малозольный и малосернистый кокс, который содержит небольшое количество мелких фракций.

В настоящее время мировое производство каменноугольного кокса составляет около 500 млн т/год.

В Алтайском крае международная металлургическая компания Группа НЛМК приступила к модернизации производства на одном из крупнейших коксохимических предприятий России — Алтай-Коксе.Внедрение технологии трамбования угольной шихты позволит существенно повысить качество выпекаемого в Заринске кокса, снизить себестоимость и улучшить экологические параметры производства. Как сообщили в управлении Алтайского края по промышленности и энергетике, инвестиционный проект стоимостью 3,3 млрд рублей будет реализован на самой современной пятой коксовой батарее предприятия, запущенной в 2006 году.

— Это будет уникальный опыт для коксохимической отрасли, — подчеркивают в Алтай-Коксе. — Ведь до нас такую технологию применяли только на строящихся коксовых батареях. Мы первыми решили ее внедрить на действующем производстве — пятой коксовой батареи проектной мощностью 1,1 млн тонн в год, которая обеспечивает четверть всего производства предприятия.

Суть технологии трамбования в том, что угольную шихту загружают в коксовую печь не традиционным способом – насыпью сверху, а горизонтально в виде предварительно уплотненного угольного брикета. Утрамбованные частицы лучше спекаются, увеличивая горячую прочность кокса, повышая его устойчивость к механическим воздействиям при транспортировке и загрузке в домну.

Такой метод позволит решить сразу две задачи – повысить качество кокса и снизить его себестоимость за счет использования более дешевых марок коксующихся углей. В результате возрастет эффективность доменного производства НЛМК.

Шихта

Для поддержания горения доменных печей требуется большое количество каменноугольного кокса. Данный продукт представляет собой пористую, но в то же время твердую спекшуюся массу. Она получается в результате удаления летучих веществ из каменного угля.

Кокса химическое производство основано на процессе гидролиза. Помимо этого, возможен и сухой перегон каменного угля. Но в любом случае производство кокса связано с нагреванием исходного продукта без малейшего доступа воздуха. Целью гидролиза является отделение углерода от всех остальных веществ, входящих в состав угля. Что представляет собой сырье для производства кокса? Это каменный уголь различных сортов, в том числе жирный и коксовый, газовый и тощий. Называют такое сырье шихтой. Основу данного продукта составляет самый дорогой сорт – коксующийся уголь. На металлургические заводы России шихту доставляют из месторождений Кузбасса, а также Печоры. Богатыми залежами коксующихся углей может гордиться и Якутия. Здесь их добывают на территории Нерюнгри, до которой специально была проведена ветка железной дороги.

В связи со своими масштабами производство кокса требует большого количества сырья. Его доставляют к производственным цехам в насыпных вагонах. Здесь шихту перегружают в огромные башни, в которых специальные механизмы, будто насосы, закачивают поступивший уголь в коксовые колонки. Зимой шихта поступает, как правило, в замерзшем состоянии. И поэтому перед выгрузкой ее отогревают прямо в вагонах, загоняя их в специальные огромные ангары.

Применение

Выводы о преимуществах и недостатках кокса и полукокса

Кокс обладает высокой прочностью и стойкостью к термическим воздействиям, что позволяет использовать его в металлургической промышленности для производства чугуна. Однако, процесс его производства ассоциируется с негативными экологическими последствиями, такими как выброс СО2 и других вредных веществ в атмосферу. Более того, кокс – это ограниченный и недешевый ресурс, что может стать ограничивающим фактором в различных отраслях.

Полукокс – это экологически более дружественный альтернативный материал, который может быть произведен из различных углей и отходов производства. Он обладает высокими теплотехническими свойствами и высоким содержанием летучих веществ. Таким образом, его можно использовать в качестве топлива для обогрева и производства электроэнергии

Однако, важно отметить, что прочность полукокса ниже, чем у кокса, что ограничивает его использование в некоторых отраслях, таких как производство чугуна. Также его производство требует значительных затрат на обработку и обезвоживание, что повышает стоимость материала

• Кокс:
  • высокая прочность и стойкость к термическим воздействиям;
  • негативное воздействие на экологию;
  • ограниченный и дорогостоящий ресурс.
• Полукокс:
  • экологически более дружественный альтернативный материал;
  • высокие теплотехнические свойства;
  • низкая прочность;
  • затратное производство материала.

Выводы

Рассмотрев различия между коксом и полукоксом, можно сделать следующие выводы:

• Кокс является более качественным топливом, чем полукокс, поскольку содержит меньше золы и серы.
• Полукокс может быть произведен из угля более низкого качества, в то время как для производства кокса требуется высококачественный уголь.
• Выбор между коксом и полукоксом зависит от конкретной задачи. Если необходимо достигнуть высокого качества продукции, кокс является приоритетным выбором.
• Однако для некоторых промышленных процессов, в которых не требуется такого высокого качества продукции, полукокс может быть более эффективным и экономически выгодным вариантом.

В целом, выбор между коксом и полукоксом зависит от многих факторов и требует индивидуального подхода, основанного на конкретных условиях производства.