область химии и химической промышленности, занимающаяся переработкой природных топлив (главным образом каменного угля) в кокс и др. ценные продукты методом коксования (См. Коксование). Основными коксохимическими продуктами (помимо кокса) являются Коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы (См. Каменноугольная смола) и аммиака (аммиачные удобрения); их полный ассортимент включает около 80 наименований (около 160 сортов). Ряд продуктов, подобных коксохимическим, получают также на нефтехимических предприятиях.
Коксование осуществляется в высокопроизводительных коксовых печах (См. Коксовая печь), обогреваемых низкокалорийным (доменным) или высококалорийным (коксовым и др.) газом. Сырьём для коксования служат специальные сорта каменных углей, способные спекаться (см. Коксующиеся угли).Однако ввиду дефицитности таких углей перед коксованием обычно составляют смесь углей разных сортов (шихту). В шихту могут вводиться значительные количества самостоятельно не коксующихся углей, однако с таким расчетом, чтобы суммарные свойства шихты обеспечивали нормальный процесс коксования. Основным свойством, определяющим пригодность шихты для коксования, является ее способность образовывать при нагреве пластический слой достаточной толщины, вязкости и с требуемым ходом термического разложения. Проверка качества углей выполняется в лаборатории. Показателями служат толщина пластического слоя и усадка угля при коксовании. Последняя необходима для обеспечения выдачи «коксового пирога» из печи. Кроме того, состав шихты регламентируется по содержанию золы, серы, влаги и ряда других примесей. Для удаления из компонентов шихты нежелательных примесей угли предварительно обогащают и затем (для придания шихте однородности) тщательно смешивают, дробят (содержание фракции 3 мм в измельченной шихте должно быть около 95%).
Образующийся при коксовании сырой газ несёт с собой (в г/нм3): паров воды 250—450, паров смолы 100—120, бензольных углеводородов 30—40, аммиака — 8—13, сероводорода 5—30. Горячий (800 °С) газ охлаждают в газосборнике путём распыления в нём воды и затем в холодильниках (до 30—35 °С). Конденсат разделяют на аммиачную воду и каменноугольную смолу. Охлажденный газ засасывается мощными газодувками и нагнетается в систему улавливания и очистки. Здесь из газа улавливают пары сырого бензола, оставшуюся в газе большую часть аммиака, сероводород и цианистые соединения. Сырой бензол, каменноугольную смолу и аммиачную воду перерабатывают на товарные продукты.
В качестве примера ниже приведён материальный баланс коксования (в %) одного из видов углей. Количество сухой угольной шихты (приход) 100,0.
Выход (расход)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| кокс сухой................................................... | 78,0 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| смола............................................................ | 3,5 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| бензол......................................................... | 1,0 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| аммиак......................................................... | 0,3 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| коксовый газ сухой.................................... | 16,0 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| пирогенетическая влага.............................. | 1,2 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Итого | 100,0 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Очищенный коксовый газ, называется обратным; используется как топливо, а также в качестве сырья для синтеза аммиака.
Сопутствующий коксовому газу и являющийся вредной примесью сероводород превращают в элементарную серу или серную кислоту, цианистые соединения можно использовать для получения солей роданистоводородной кислоты и др. продуктов.
Аммиак (выход 0,3% от массы шихты), частично растворяющийся в водном конденсате и образующий аммиачную воду, а частично остающийся в коксовом газе, отгоняют из воды, возвращая в газ, после чего улавливают из газа и используют для получения главным образом сульфата аммония — азотного удобрения, содержащего 25,8% NH3. Для связывания аммиака также применяют фосфорную кислоту и получают аммиачно-фосфорные удобрения. Как жидкое удобрение применяют и водные растворы аммиака, к которым добавляют соли калия и др. компоненты.
Сырой бензол представляет собой выкипающую до 180 °С смесь ароматических углеводородов. Кроме того, в сыром бензоле присутствует ряд непредельных соединений неароматического характера (например, циклопентадиен). Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах (См. Скрубберы) жидким поглотительным маслом. После отгонки от масла, разгонки на фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, главные из которых — бензол, толуол и ксилолы (содержание в сыром бензоле соответственно 65—70, 13—15 и 2,5—4%). Углеводороды, выкипающие выше 145 °С, выпускаются под общим названием «сольвенты» (растворители). Из них получают также индивидуальные соединения, используемые при синтезе красителей и др. веществ. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, используемые для производства лаков и красок, линолеума, а также в резиновой промышленности. Перспективным сырьём для органического синтеза является также циклопентадиен.
Каменноугольная смола — сырьё для получения нафталина и др. индивидуальных ароматических соединений, масел специального назначения (поглотительное, шпалопропиточное и др.) и пека, из которого вырабатывают, в частности, электродный пековый кокс.
Важными продуктами являются также пиридиновые основания и фенолы. Наиболее легкокипящая часть пиридиновых оснований улавливается с аммиаком, а фенолов — с сырым бензолом. Высококипящие фракции оснований и фенолов переходят в смолу. Пиридиновые основания состоят в основном из пиридина и его гомологов; их общий выход 70—80 г на 1 m шихты. После выделения и разгонки они широко используются для синтеза органических соединений, в частности в фармацевтической промышленности. Выход фенолов — около 700 г на 1 тшихты. После извлечения щелочью и разделения на индивидуальные соединения или группы изомеров их используют для получения фенолоформальдегидных смол и др. полимеров, на их основе синтезируют красители, лекарственные и парфюмерные препараты, пестициды и т.д.
Лит.: Справочник коксохимика, т. 3, М., 1966; Литвиненко М. С., Носалевич И. М., Химические продукты коксования для производства полимерных материалов, Хар., 1962; Коляндр Л. Я., Улавливание и переработка химических продуктов коксования, 2 изд., Хар., 1962.
Д. Д. Зыков.
Схема улавливания продуктов коксования: 1 — коксовая батарея; 2 — газосборник; 3 — газопровод; 4 — отделитель конденсата; 5 — газовый холодильник; 6 — электрофильтр (для отделения смолы); 7 — газодувка; 8 — трубопровод для отвода конденсата; 9 — отстойник; 10 — хранилище смолы; 11 — хранилище аммиачной воды; 12 — аммиачная колонна; 13 — подогреватель газа; 14 — сатуратор; 15 — каплеотбойник; 16 — бензольный скруббер; 17 — подогреватель насыщенного масла; 18 — бензольная колонна; 19 — холодильник для масла; СБ — сырой бензол; Г- обратный газ; См -смола; СФ — сульфат; СВ — сточные воды.
-и, ж.
Область химии и химической промышленности, занимающаяся переработкой природного топлива в кокс и другие ценные продукты методом коксования.
ж.
Раздел химии и химической промышленности, занимающийся переработкой природного топлива (главным образом каменного угля) в кокс и другие ценные продукты методом коксования.
КОКСОХИМИЯ - изучает состав, строение, химические свойства каменного угля (см. Углехимия) и переработку его методом коксования (коксохимическое производство).
, область знаний о составе, строении, хим. св-вах каменных углей (см. Углехимия) и коксохим. произ-ве - переработке их методом коксования. Коксохим. произ-во - совокупность след. последоват. операций: подготовка углей к коксованию (обогащение, дробление, смешение, сушка); коксование смеси углей (т. наз. угольной шихты); улавливание и переработка образующихся летучих в-в; выгрузка, охлаждение и грохочение твердого остатка - кокса. Предприятия по произ-ву кокса и хим. продуктов коксования объединены в подотрасль черной металлургии - коксохим. пром-сть, к-рая представляет собой одну из наиб. крупных отраслей совр. индустрии. Коксохим. заводы (наряду с тепловыми электростанциями) - гл. потребители каменных углей: в 1987 более 500 млн. т мировой добычи предназначалось для коксования, в СССР-более 1/4 добычи углей в стране. Осн. виды коксохим. продукции (в % по массе): кокс каменноугольный76-78, коксовый газ14-15, разл. хим. продукты (см. ниже) 5-6. Кам.-уг. кокс применяют гл. обр. в доменном (более 80% общей выработки) и литейном (8-14%) произ-вах, а также для др. целей (6-12%). Самые крупные производители кокса - СССР (22-23% мировой выработки), Япония, США и ФРГ. Коксовый газ и хим. продукты коксования на базе каменных углей используют более чем в 70 отраслях и подотраслях народного хозяйства нашей страны. Осн. потребители (в %): хим. пром-сть 35, цветная металлургия 30, с. х-во более 20, строит, индустрия и железнодорожный транспорт ок. 12. В хим. пром-сти и др. отраслях народного хозяйства применяют след, продукты коксования: Н 2, СН 4, NH3, этилен; бензол, толуол, ксилолы и мезитилен; сольвент, нафталин, фенол, крезолы, ксиленолы; пиридин, метил-пиридины, диметилпиридины; S, NaSCN, (NH4)2S, (NH4)2SO4; карбазол, антрацен, аценафтен, пирен, флуорен, дифенилоксид; кумароно-инденовые смолы, кам.-уг. масла (напр., антраценовое и поглотительное), пек и др. Эти в-ва служат исходным сырьем для получения азотных удобрений, базовых продуктов (синтетич. фенола, этилбензола и циклогексана) в произ-ве полимеров, фталевого и малеино-вого ангидридов, промежут. продуктов для анилинокрасочной пром-сти, связующих в произ-вах электродов, шпалопропиточного масла, строит, материалов (напр., кислотостойких плиток для полов, линолеума, огнеупоров); выработки техн. углерода (сажи), пестицидов (напр., коллоидной серы); синтетич. моющих ср-в, лек. препаратов, витаминов и т. п. Первостепенное значение продуктов коксования как сырьевой базы для хим. и др. отраслей пром-сти обусловливается крупными масштабами коксохим. произ-ва, широким ассортиментом выпускаемой коксохим. предприятиями хим. продукции и в ряде случаев ее уникальностью. Мировое произ-во важнейших продуктов коксования составляет (1987, в млн. т): кокса ок. 380, кам.-уг. смолы 17, коксового газа 58-62 (140-150 млрд. м 3), бензола 3, кам.-уг. пека 2-8, нафталина 1. Становление и развитие К. связано с ростом черной металлургии. В России произ-во кокса началось в Донбассе в 80-х гг. 19 в. За годы Советской власти создана мощная коксохим. индустрия, к-рая с 1960 по произ-ву кокса и техн. оснащенности занимает 1-е место в мире. Развитие коксования углей в СССР сопровождается ростом концентрации произ-ва и увеличением единичной мощности агрегатов. В 1980 не менее 87% всей продукции кокса против 80% в 1971 получалось на заводах с объемом выработки св. 2 млн. т/год. Средний объем произ-ва кокса на одном коксохим. предприятии СССР в 1980 составил не менее 2,7 млн. т, что превышает этот показатель для США, Японии и ФРГ соотв. в 2,2, 1,8 и 2,7 раза. Более половины кокса в СССР вырабатывается в большеемких коксовых батареях с горизонтальными печными камерами от 30 до 41,6 м 3. Создание таких батарей дало возможность значительно увеличить производительность труда с одноврем. снижением уд. капитальных затрат на стр-во. Эти батареи в сочетании с бездымной загрузкой угольной шихты в коксовые печи и установками сухого тушения кокса изменили облик коксохим. предприятия: укрупнились угольные и газовые потоки, возросли мощности агрегатов во всех цехах, в т. ч. в химических. Возникли мощные цехи по централизов. переработке кам.-уг. смолы и сырого бензола. В СССР осуществлены рациональные формы комбинирования коксохим. предприятий с металлургич. и хим. заводами с целью комплексного и полного использования всех продуктов коксования. наиб. тесно связана К. с черной металлургией - осн. потребителем кокса и коксового газа. Характерная особенность развития хим. произ-в на базе коксования каменных углей в послевоенный период - последоват. углубление комплексной переработки сырья и получение продуктов более высокого качества. Если в 1959-65 ок. 65% вводимых объектов представляли собой цехи по улавливанию продуктов из коксового газа, то в 1966-70 были пущены в эксплуатацию гл. обр. цехи и установки по произ-ву ранее не вырабатывавшихся продуктов, напр. мезитилена, NH4SCN, антрацена, фталевого ангидрида. Коксохим. продукты все шире используют в произ-вах пластмасс, хим. волокон и др. полимерных материалов. Эти потребители предъявляют повыш. требования к качеству коксохим. сырья. Выпуск продукции улучшенного качества и расширенного ассортимента при одноврем. повышении производительности труда и рентабельности коксохим. произ-ва вызывает необходимость его дальнейшей концентрации. Напр., значит. распространение получила централизация переработки кам.-уг. смолы и сырого бензола с применением более дорогих, но и более совершенных методов разделения и очистки исходных продуктов. Перспективы развития коксохим. произ-ва определяются гл. обр. намечаемым объемом выработки и направлениями научно-техн. прогресса в черной металлургии. Доменный процесс остается осн. способом выплавки чугуна и, следовательно, кокс сохранит свое значение как источник тепла, восстановитель железных руд и разрыхлитель шихтовых материалов. В кон. 70-х - нач. 80-х гг. 20 в. наметился дефицит хорошо спекающихся углей для произ-ва доменного кокса. Поэтому возникла проблема привлечения для коксования больших ресурсов слабоспекающихся углей. Одновременно повысились требования к качеству кокса, к защите окружающей среды от вредных выбросов, к уровню механизации и автоматизации технол. процессов. Решение указанных проблем возможно только на основе применения прогрессивных методов получения формованного металлургич. кокса, произ-ва спец. видов кокса в кольцевых и вертикальных коксовых печах, а также путем совершенствования (термич. обработка и уплотнение угольной шихты) существующей технологии слоевого коксования. Увеличение производительности доменных печей и снижение уд. расхода кокса (в расчете на 1 т чугуна) на 30% м. б. достигнуто при вдувании в печи т. наз. восстановит. газа, содержащего в осн. СО и Н 2 (получается конверсией коксового газа на коксе, поступающем с установок сухого тушения). Лит.: Справочник коксохимика, под ред. А. К. Шелкова, т. 1-6, М., 1964-66; Литвиненко М. С., Химические продукты коксования. (Производство и использование). К., 1974; Скляр М. Г., Интенсификация коксования и качество кокса, М., 1976; его же, Физико-химические основы спекания углей, M. 1984. М. С. Литвиненко.
КОКСОХИ́МИЯ -и; ж. Область химии и химической промышленности, занимающаяся переработкой природного топлива в кокс и другие ценные продукты методом коксования.
◁ Коксохими́ческий, -ая, -ое. К-ое производство. К. комбинат.
* * *
коксохи́мияизучает состав, строение, химические свойства каменного угля (см. Углехимия) и переработку его методом коксования (коксохимическое производство).
* * *
КОКСОХИМИЯКОКСОХИ́МИЯ, изучает состав, строение, химические свойства каменного угля (см. Углехимия(см. УГЛЕХИМИЯ)) и переработку его методом коксования (коксохимическое производство).
область химии в хим. пром-сти, занимающаяся переработкой природных топлив (гл. обр. кам. угля) в кокс и др. ценные продукты методом коксования.
коксохи́мия ж.
chemical-recovery (coal) carbonization, by-product coke industry
* * *
chemical-recovery carbonisation
ж.
chimica f del coke
изучает состав, строение, хим. свойства кам. угля (см. Углехимия) и переработку его в кокс (крксохим. произ-во).