Под полукоксованием и коксованием понимают нагревание угля без доступа воздуха. При этом масса угля разделяется на газообразные углеводороды, способные при охлаждении конденсироваться (в пек, смолу, масло), на неконденсирующиеся газообразные соединения и воду; в остатке получается твердый продукт - кокс. В зависимости от температуры различают полукоксование (450-700°С), среднетемпературное коксование (700-900°С) и высокотемпературное коксование (выше 900°С).

Процесс полукоксования бурого угля известен с XVIII в., когда из бурого угля таким путем получали осветительное масло. В дальнейшем прн полукоксовании бурого угля производство осветительного масла и парафинов продолжало играть важную роль - до тех пор, пока эти продукты не стали получать из нефти. Полукоксование проводили в ретортах, тепло к углю передавали через стенку реторты (вращающиеся печи). Полукоксование бурого угля в Германии было поставлено на промышленную основу примерно в 1935 г., после того как этот процесс был осуществлен в печах с внутренним обогревом газовым теплоносителем.

Полукоксование каменных углей началось в XIX в. Однако в ходе дальнейшего развития этот процесс, в отличие от высокотемпературного коксования, полностью утратил свое значение. Только в XX в. в связи с увеличением потребления бездымного топлива сначала в Англии, а затем во время второй мировой войны, в Германии было возобновлено полукоксование каменных углей. Вплоть до 1965 г. на заводе фирмы Saarbergwerke в Вельсене действовала установка полукоксования каменного угля по методу Кruрр - Lurgi. Первые попытки получить кокс коксованием каменного угля относятся к XVI в.

В XVII веке из-за быстрого роста производства чугуна наблюдалась нехватка древесного угля, который в то время применяли в качестве топлива и как восстановитель при получении чугуна. Эти трудности были устранены только после того, как в XVIII в. в Англии для восстановления железной руды стали использовать кокс, к тому времени в достаточном количестве производимый из каменного угля.

По аналогии с производством древесного угля в открытых кучных печах в аналогичных печах стали получать и кокс. В последующие годы кучная печь была усовершенствована с целью упрощения обслуживания, увеличения выработки кокса и улучшения его качества, а также повышения экономичности конструкции. Так, от открытой кучной печи, а затем от полуоткрытой шаумбургской печи перешли к первой закрытой печи, названной из-за ее формы ульевой печью. Затем с середине XIX в. появились первые печи непрямого обогрева, так называемые пламенные печи. После 1880 г. пламенные печи были заменены печами другого типа, позволявшими наряду с коксом получать из угля химические продукты, которые раньше считались побочными. Так наступила эра, когда на основе ароматических углеводородов из сырой смолы коксования началось создание промышленной органической химии.

Новаторским решением явилась регенеративная печь Отто - Хофмана. На исходе XIX столетия благодаря успехам теплотехники и технологии нагревания была увеличена производительность коксовых печей.

Из всех созданных до настоящего времени печей такого рода самой известной и современной можно считать горизонтальную камерную печь, в которой существует возможность оптимального использования тепла и которая оснащена современной техникой.

Кокс - это серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, более чем на 96% состоящее из углерода и получаемое при нагревании каменного угля или нефтяных пеков без доступа воздуха при 950-1050°С.

Коксование возникло в 18 веке, когда истребление лесов для получения древесного угля, использовавшегося при выплавке железа, стало угрожающим и потребовалось заменить этот уголь другим топливом. В 1735 г. в Англии была проведена первая доменная плавка на коксе.

Термический процесс, при котором на ряду с дистиллятами в качестве конечного продукта получают нефтяной кокс, называется коксованием.

Переработка первичных природных углеводородных газов Очистка от вредных примесей Очистка газов осуществляется с целью технологической подготовки газов и газовых смесей и извлечения из них ценных веществ, а также для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха вредными отходами. Среди подвергаемых очистке газовых смесей чрезвычайно распространены аэрозоли - дисперсные системы, состоящие из мелких твердых (пыли, дымы) или жидких (туманы) частиц, взвешенных в воздухе или др. газе. Щелочная очистка углеводородных газов предназначена для извлечения меркаптанов и частично диоксида углерода. В условиях равновесия диоксид углерода вытесняет меркаптаны из раствора. Однако при концентрации СОд более 0,1 % (об.) скорость абсорбции лимитируется процессами массопередачи в жидкой фазе.

Подбирая условия абсорбции, можно достичь 95 % -ной степени извлечения меркаптанов и 35-38 % -ной - диоксида углерода. Для более полного извлечения СО, требуется больший расход раствора щелочи. Оптимальные условия абсорбции. меркаптанов достигаются при максимальной скорости прохождения газа, которая в колонных аппаратах держится на уровне 0,3-0,4 м/с (во избежание уноса капелек жидкости). Давление обычно 0,98 МПа. Как правило, берется 7-8-кратное количество раствора щелочи по сравнению с равновесным количеством меркаптанов. Первоначальная концентрация раствора щелочи - около 20 % (масс.), однако при содержании диоксида углерода более 0,1 % (об.) концентрацию раствора берут меньше (во избежание - потерь щелочи). Концентрацию отработанного раствора щелочи принимают равной 1,5 % (масс.). В результате общий расход щелочи не превышает 1-3 кг на 1000 м³ газа, содержание меркаптанов в газе при этом сокращается с 12 до 0,5 мг м³. Температура процесса определяется температурой входящего газа, но не должна быть ниже 5°С, так как образующийся карбонат натрия при взаимодействии диоксида углерода с гидроксидом натрия при низких температурах плохо растворим и может забивать низ аппарата. Концентрация карбоната натрия (соды) в выходящем с низа абсорбера отработанном растворе щелочи не должна превышать 7 % (масс.). Процесс щелочной очистки газов является экономичным. Однако при высоких концентрациях в газе сероводорода и диоксида углерода (>0,3 %) перед щелочной очисткой следует использовать очистку раствором моноэтаноламина. Сухой газ и пропан-пропиленовая фракция на промышленных установках ЦГФУ и АГФУ, газы регенерации на установках гидроочистки и пирогаз на установке ЭП-300 предварительно очищаются от сероводорода и частично от диоксида углерода раствором моноэтаноламина, затем подвергаются доочистке щелочью от меркаптанов и диоксида углерода. Расход гидроксида натрия при этом не превышает 0,16 кг на 1000 м⁸ газа. Технологическая схема щелочной очистки газа от меркаптанов мало отличается от схемы очистки моноэтаноламином, только регенерация раствора щелочи проводится открытым водяным паром или продувкой горячим воздухом, или последовательно тем и другим. В случае очистки газов от диоксида углерода равновесное давление газа над абсорбентом равно нулю, что позволяет осуществлять многократную циркуляцию абсорбента с выводом части его из системы и дозированием свежего. Такая схема щелочной доочистки газов пиролиза, используемая в этиленовом производстве на установке ЭП-300, приведена на рис. XIII-1. Газ после IV ступени турбокомпрессора (с установки ЭП-300) при давлении 2 МПа проходит моноэтаноламиновую очистку и при том же давлении с температурой 20-40°С поступает в нижнюю часть абсорбера 13. Абсорбер снабжен 24 колпачковыми или клапанными тарелками. Через каждые 4 тарелки насосами 1-5 осуществляется циркуляция раствора щелочи, что снижает ее общий расход. Часть раствора щелочи с низа абсорбера насосом 2 подается в промежуточный сборник 15, откуда насосом 7 направляется в колонну 16 для регенерации водяным паром. Свежий 12 % -ный раствор щелочи дозировочным насосом 6 подается в линию нагнетания циркуляционного насоса 4. В верхней части колонны устанавливаются три-четыре промывочные тарелки; на них подается водяной конденсат, что позволяет устранить постепенную забивку трубопроводов на выходе газа раствором щелочи и содой.

При наличии в газе высших углеводородов возможно образование продуктов их омыления, что ведет к вспениванию раствора. Во избежание этого температуру раствора поддерживают на 3-5°С выше температуры газа (что способствует растворению примесей). Температура раствора регулируется с помощью парового подогревателя 10. и. теплообменника 9.

Очищенный газ, выходящий с верха абсорбера, охлаждается в водяном холодильнике 12 и поступает в промежуточный сборник 11 для отделения конденсата. С верха сборника газ подается на V ступень турбокомпрессора. Регенератор 16 тарельчатого типа (отпарная колонна) работает при давлении, близком к атмосферному, и температуре 100-110°С. Отработанный раствор щелочи подается в верхнюю часть аппарата, водяной пар (давлением 0,3 МПа) - в нижнюю, Чтобы избежать уноса испарившейся воды, температуру вверху регенератора держат на уровне 60°С с помощью флегмы, подаваемой насосом 5 выше ввода раствора. Температура флегмы регулируется холодильником 14. Газ, выходящий с верха десорбера, может содержать до 20 % (об.) меркаптанов, до 70 % (об.) метана и диоксида углерода. Этот газ направляется в печи. Раствор щелочи, содержащий еще некоторое количество диоксида углерода, с низа регенератора забирается насосом 8 и подается в колонну 17, где продувается нагретым до 70-90°С воздухом. Воздух с диоксидом углерода выводится в атмосферу, а щелочные сточные воды с низа колонны 17 направляются в промышленную канализацию.

Аналогичная схема щелочной очистки газов от диоксида углерода используется на установках производства инертного газа. Очистка проводится 10 % -ным раствором щелочи

Литература