Pe vremuri, gazul cuptorului de cocs era considerat un produs secundar în procesul de fabricare a cocsului, atât de des chiar a fost eliberat în atmosferă (ceea ce este o risipă!). Mai târziu, gazul a fost folosit pentru încălzirea cuptoarelor de cocs, iar astăzi este deja distribuit în totalitate consumatorilor externi pentru uz casnic și alte nevoi. Cum se produce gazul de cocs și care este compoziția acestuia? Acest articol discută toate aspectele problemei și oferă exemple specifice de utilizare a gazului.
Aspect istoric
Istoria gazului cuptorului de cocs a început la sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea. Chiar și atunci, a fost folosit pentru iluminat, încălzire și, în consecință, pentru gătit și alte treburi casnice. În acel moment, a izbucnit revoluția industrială și urbanizarea. Producția de subproduse, gudron de cărbune și amoniac a început să servească drept componente cele mai importante, și anume materii prime, în fabricarea coloranților cu compoziție chimică și în industria chimică în ansamblu. Astfel, absolut toate tipurile de coloranținatură artificială au fost făcute din gudron și gaz de cocs.
În plus, gazul de cocserie a devenit utilizat pe scară largă în cuptoarele pentru fabricarea produselor industriale, în motoarele pe gaz și, bineînțeles, ca materie primă în producția de produse chimice.
Producerea gazului cuptorului de cocs
Obținerea gazului de cuptor de cocs are loc simultan cu producerea de cocs la cocserii prin distilarea uscată a cărbunelui. Este important de reținut că acest proces trebuie neapărat să se desfășoare la o temperatură de 900-1200 de grade. După cum s-a menționat mai sus, în etapele inițiale de generare, gazul era considerat un produs secundar, așa că a scăpat adesea în aerul atmosferic. Puțin mai târziu, cuptoarele de cocs au început să fie încălzite cu gaz de cocs. Astfel, consumul de gaze pentru nevoi personale a suferit o reducere semnificativă (aproape până la 60%), în timp ce restul cantității a aparținut altor categorii de consumatori, de exemplu, pentru cuptoarele de încălzire în producția metalurgică, a căror temperatură este extrem de ridicată, sau pentru treburile casnice. Astăzi, absolut toate gazele aparțin consumatorilor externi. De ce? Faptul este că gazul cuptorului de cocs este foarte bogat în calorii, ceea ce înseamnă că este posibil să se folosească gaz mai ieftin pentru încălzirea cuptoarelor. GPL este un prim exemplu în acest sens. Apropo, se bazează pe un amestec propan-butan.
Compoziția gazului cuptorului de cocs
După cum sa dovedit, dintr-o varietate de gazede origine artificială, gazul considerat în articol și obținut în procesul de cocsificare a cărbunelui este de mare importanță. De remarcat că din punct de vedere practic, compoziția sa suferă fluctuații semnificative. Aceasta depinde, de regulă, de materia primă utilizată ca combustibil, de diferența dintre modurile de funcționare, de starea fizică a cuptoarelor de cocs și așa mai departe. Puterea sa calorică este cuprinsă între 15-19 MJ/m3. Dacă luăm în considerare componentele acestui gaz ca procent din volum, atunci se formează următoarea imagine:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- hidrocarburi nesaturate: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Este important de reținut că gazul cuptorului de cocs (formula: H2CH4NH3C2H4) are o densitate la o temperatură de zero grade de la 0,45 la 0,50 kg/m3, capacitatea termică este egală cu 1,35 kJ/(m3 K), iar temperatura, care însoțește procesul de aprindere, ajunge la 600-650 de grade.
Formula substanței
După cum sa dovedit mai sus, compoziția gazului cuptorului de cocs include substanțe precum hidrogenul (H2), metanul (CH4), amoniacul (NH3) și etilena (C2H4). Ca exemplu, ar fi adecvat să se dea următoarea compoziție de gaz purificat pentru cuptorul de cocs:
| component | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Conținut, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Este important de reținut că compoziția gazului luat în considerare depinde strict de regimul de temperatură al procesului de cocsificare și de durata acestuia. Calitatea cărbunelui procesat joacă, de asemenea, un rol important. Astfel, cu cât regimul de temperatură al procesului de cocsificare este mai ridicat, cu atât este mai mare nivelul de descompunere a hidrocarburilor și, prin urmare, conținutul de hidrogen și monoxid de carbon din gaz este mai mare. În consecință, conținutul de dioxid de carbon, dimpotrivă, va fi mai mic.
Nevoie de curățare a gazului cocs
Astăzi, problema necesității curățării gazului cuptorului de cocs este destul de acută, deoarece această compoziție afectează negativ aspectul de mediu al vieții. Astfel, societatea modernă se străduiește să îmbunătățească tehnologiile relevante. Curățarea gazelor cuptorului de cocs este necesară pentru eficiența mecanismelor instalației, deoarece cianura de hidrogen, al cărei conținut în gazul cuptorului de cocs este destul de mare, este cauza principală a coroziunii echipamentelor profesionale. În plus, amoniacul este eliberat în mod necesar în timpul formării gazului cuptorului de cocs. Această substanță are un efect extrem de dăunător nu numai asupra conductelor, ci și asupra mediului, pentru că în cele din urmă ajunge acolo. Rezultatul operațiunilor avute în vedere este un nivel ridicat de pierdere a produselor de origine chimică pentru o anumită fabrică șide asemenea, un grad semnificativ de emisie de gaze și deșeuri de origine lichidă în atmosferă.
Proces de curățare a gazului de cocs
După cum s-a dovedit, producția de gaz de cuptor de cocs implică o serie de probleme, ceea ce justifică pe deplin necesitatea epurării acestuia. Până în prezent, cea mai eficientă metodă este invenția descrisă în acest capitol, care este utilizată pe scară largă în industria cocsului. În primul rând, este necesar să spălați gazul cu o soluție de fosfat de amoniu într-un absorbant, care trebuie să fie echipat cu tăvi. Apoi, gazul cuptorului de cocs trebuie tratat cu această soluție înainte de a intra în zona tăvii absorbantului. În acest caz, consumul specific al soluției circulante ar trebui să fie de 1,0-1,2 l/m3 de gaz, apoi densitatea acesteia va fi egală cu 1,195-1,210 kg/l. Această metodă de curățare a gazului cuptorului de cocs, așa cum sa menționat mai sus, este adesea folosită astăzi în industria relevantă, deoarece este cea mai eficientă.
Aplicație de gaz pentru cuptorul de cocs
Astăzi, gazul de cocserie este utilizat pe scară largă și în siguranță în societate ca combustibil în uzinele metalurgice, precum și în activitățile economice municipale și ca materie primă pentru producție. După cum sa dovedit, hidrogenul este emis din gazul cuptorului de cocs, care este pur și simplu necesar pentru sinteza amoniacului prin intermediul unei metode cunoscute de condensare care funcționează în condițiile unui regim de temperatură scăzută. Ca rezultat al acestui lucruÎn timpul operațiunii, se formează o fracție care servește ca materie primă de în altă calitate pentru diferite tipuri de sinteze. Trebuie remarcat faptul că amestecul de hidrogen sulfurat în gazul cuptorului de cocs este absolut nedorit în orice caz (atât atunci când gazul de cocs este folosit ca combustibil, cât și când servește ca materie primă pentru producerea produselor chimice). De aceea, procesul de curățare, despre care a fost discutat pe deplin în capitolul anterior, este atât de necesar.
Proprietăți gaze
În concluzie, ar fi adecvat să se ia în considerare proprietățile fizice ale gazului cuptorului de cocs. Astfel, puterea sa calorică este de la 3600 la 3700 kcal/m3, greutatea specifică în compoziția substanței variază de la 0,45 la 0,46 kg/m3 (care este de aproape trei ori mai ușor decât aerul), regimul maxim de temperatură al arderii acestuia este egal cu 2060 de grade, iar procesul în sine este însoțit de o flacără roșie.
Este important de reținut că gazul în cauză este exploziv atunci când este combinat cu aer. Mai mult decât atât, limita inferioară de explozie în volum este de 6 la sută gaz (restul este aer), în timp ce nivelul superior de explozibil atinge 32 la sută gaz (restul este aer). Temperatura de aprindere este egală cu 550 de grade, iar pentru a arde 1 metru cub de gaz este nevoie de aproximativ 5 metri cubi de aer. Gazul cuptorului de cocs nu este înzestrat cu culoare și gust, dar are un miros acid de naftalină, ouă putrezite, care se explică prin conținutul de hidrogen sulfurat din compoziția sa.
