Коксохимия

Коксохимия

Коксохимическое

производство

и проблемы

использования

углеводородного

сырья.

Выполнил

Корниенко Алексей

Проверил Еремин И. В.

24. 01. 1999

Красноярск, 1999

Коксохимическое производство:

Важным источником промышленного получения ароматических углеводородов

наряду с переработкой нефти является коксование каменного угля.

Процесс коксования можно провести в лаборатории. Если каменный уголь

сильно нагревать в железной трубке без доступа воздуха, то через некоторое

время можно будет наблюдать выделение газов и паров. В U-образ-ой трубке

конденсируется смола, имеющая неприятный запах, и над ней вода, содержащая

аммиак. Проходящие далее газы собираются в сосуде над водой. В железной

трубке после опыта остается кокс. Собранный газ хорошо горит, его называют

коксовым газом.

Таким образом, при нагревании каменного угля без доступа воздуха

образуются четыре основных продукта: кокс, каменноугольная смола, аммиачная

вода, коксовый газ.

Коксохимическое производство в основе своей имеет много общего с

лабораторным опытом коксования угля, оно как бы воспроизводит его в крупных

масштабах.

Промышленная коксовая печь состоит из длинной узкой камеры, в которую

сверху через отверстия загружают каменный уголь, и отопительных простенков,

в каналах которых сжигают газообразное топливо (коксовый или доменный газ).

Несколько десятков таких камер образуют батарею коксовых печей. Для

достижения высокой температуры горения газ и воздух предварительно

нагревают в регенераторах, расположенных под камерами, подобно тому как это

осуществляется в мартеновском способе производства стали.

При нагревании угля без доступа воздуха до 900-1050 оС приводит к его

термическому разложению с образованием летучих продуктов и твердого остатка-

кокса.

Процесс коксования длится около 14 часов. После того как он

закончится, образовавшийся кокс-«коксовый пирог»-выгружают из камеры в

вагон и затем гасят водой или инертным газом; в камеру загружают новую

партию угля, и процесс коксования начинается снова. Коксование угля-

периодический процесс. Основные продукты: кокс-96-98% углерода; коксовый

газ-60% водорода, 25% метана, 7% оксида углерода (II) и др. Побочные

продукты: каменноугольная смола (бензол, толуол), аммиак (из коксового

газа)и др.

После остывания кокс сортируют и направляют на металлургические заводы

для доменных печей.

Летучие продукты выводятся через отверстия вверху камер и поступают в

общий газосборник, где из них, как в нашем опыте, конденсируется смола и

аммиачная вода.

Из неконденсирующегося газа извлекают аммиак и легкие ароматические

углероды (главным образом бензол). С целью извлечения аммиака газ

пропускают через раствор серной кислоты; образующийся сульфат аммония

используется в качестве азотного удобрения.

Ароматические углеводы получаются путем поглощения их растворителем и

последующей отгонки из образующегося раствора.

Из каменноугольной смолы путем фракционирования получают гомологи

бензола, фенол (карболовую кислоту), нафталин и др.

Коксовый газ после отчистки применяется в качестве топлива в

промышленных печах, так как содержит много горючих веществ. Он используется

и как химическое сырье. Например, из коксового газа выделяют водород для

различных синтезов.

Проблемы использования углеводородного сырья:

До недавнего времени в топливном балансе страны огромная доля

приходилась на нефть. В связи с развитием энергоснабжения осуществляется

перевод энергетики с использованием нефти и нефтепродуктов в качестве

топлива на широкое применение в этих целях природного газа, угля, на

использование атомной энергии. Это значит, что тяжелые остатки переработки

нефти-мазуты будут более полно перерабатываться в светлые нефтепродукты,

необходимые для современного органического синтеза. Химической науке

предстоит задача изыскать более эффективные пути переработки нефти,

природного и попутных газов, угля, сланцев, а также усовершенствовать

существующие с целью более полного и комплексного использования природного

углеводородного сырья.

Получение искусственного жидкого топлива не является новой проблемой.

Установка гидрирования угля была введена в Германии еще в 1923 году, а в

1943 этим путем в Германии было получено 2 миллиона тонн бензина и 800000

тонн дизельного топлива. Процесс получения искусственного жидкого топлива

был весьма дорогим и проходил при давлении 70 Мпа и температуре 180 оС. В

послевоенные годы гидрирование угля практически потеряло промышленное

значение.

В настоящее время учеными разрабатываются другие экономически более

выгодные методы гидрирования угля с использованием эффективных

катализаторов, что даст возможность снизить температуру и давление.

Другим перспективным путем получения синтетического жидкого топлива

является его синтез из оксида углерода (II) и водорода.