Kažkada kokso krosnių dujos buvo laikomos šalutiniu produktu gaminant koksą, todėl dažnai jos net išleisdavo į atmosferą (tai labai švaistoma!). Vėliau dujos buvo naudojamos kokso krosnims šildyti, o šiandien jos jau visiškai paskirstytos išoriniams vartotojams buitiniam naudojimui ir kitoms reikmėms. Kaip gaminamos kokso dujos ir kokia jų sudėtis? Šiame straipsnyje aptariami visi problemos aspektai ir pateikiami konkretūs dujų naudojimo pavyzdžiai.
Istorinis aspektas
Kokso krosnių dujų istorija prasidėjo XIX amžiaus pabaigoje – XX amžiaus pradžioje. Jau tada jis buvo naudojamas apšvietimui, šildymui ir atitinkamai maisto ruošimui bei kitiems buities darbams. Tuo metu kilo pramonės revoliucija ir urbanizacija. Šalutinių produktų, akmens anglių dervos ir amoniako gamyba pradėjo būti svarbiausi komponentai, būtent žaliavos, gaminant cheminės sudėties dažus ir visoje chemijos pramonėje. Taigi, absoliučiai visų tipų dažaidirbtinė gamta buvo pagaminta iš dervos ir kokso krosnių dujų.
Be to, kokso krosnių dujos plačiai naudojamos krosnyse pramoniniams produktams gaminti, dujomis kūrenamuose varikliuose ir, žinoma, kaip žaliava chemijos produktų gamyboje.
Kokso krosnių dujų gamyba
Koksavimo krosnies dujos gaunamos tuo pačiu metu, kai koksas gaminamas kokso gamyklose sausai distiliuojant anglį. Svarbu pažymėti, kad šis procesas būtinai turi vykti 900–1200 laipsnių temperatūroje. Kaip minėta pirmiau, pradinėse gamybos stadijose dujos buvo laikomos šalutiniu produktu, todėl jos dažnai patekdavo į atmosferos orą. Kiek vėliau kokso krosnys pradėtos šildyti kokso dujomis. Taigi ženkliai (beveik iki 60%) sumažėjo dujų suvartojimas asmeniniams poreikiams, o likusi dalis priklausė kitoms vartotojų kategorijoms, pavyzdžiui, metalurgijos gamybos krosnių šildymui, kurių temperatūra itin aukšta, arba namų ruošos darbams. Šiandien absoliučiai visos dujos priklauso išoriniams vartotojams. Kodėl? Faktas yra tas, kad kokso krosnių dujos yra labai kaloringos, tai reiškia, kad krosnims šildyti galima naudoti pigesnes dujas. LPG yra puikus to pavyzdys. Beje, jis pagamintas propano-butano mišinio pagrindu.
Kokso krosnies dujų sudėtis
Kaip paaiškėjo, iš įvairių dujųdirbtinės kilmės, didelę reikšmę turi gaminyje aptariamos ir anglies koksavimo procese gautos dujos. Reikėtų pažymėti, kad praktiniu požiūriu jo sudėtis smarkiai svyruoja. Tai, kaip taisyklė, priklauso nuo žaliavos, kuri naudojama kaip kuras, nuo veikimo režimų skirtumų, nuo kokso krosnių fizinės būklės ir pan. Jo kaloringumas yra 15-19 MJ/m3. Jei šių dujų komponentus laikysime procentais nuo tūrio, susidaro toks vaizdas:
- H2: 55–60.
- CH4: 20–30.
- CO: 5–7.
- CO2: 2–3.
- N2: 4.
- nesotieji angliavandeniliai: 2–3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Svarbu pažymėti, kad kokso krosnies dujų (formulė: H2CH4NH3C2H4) tankis nulio laipsnių temperatūroje yra nuo 0,45 iki 0,50 kg / m3, šiluminė talpa lygi 1,35 kJ / (m3 K), o temperatūra, lydima uždegimo proceso, siekia 600–650 laipsnių.
Medžiagos formulė
Kaip paaiškėjo aukščiau, kokso krosnių dujų sudėtis apima tokias medžiagas kaip vandenilis (H2), metanas (CH4), amoniakas (NH3) ir etilenas (C2H4). Kaip pavyzdį būtų tikslinga pateikti tokią išgrynintų kokso krosnies dujų sudėtį:
| Komponentas | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Turinys, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Svarbu pažymėti, kad nagrinėjamų dujų sudėtis griežtai priklauso nuo koksavimo proceso temperatūros režimo ir jo trukmės. Didžiulį vaidmenį vaidina ir perdirbamos anglies kokybė. Taigi, kuo aukštesnis koksavimo proceso temperatūros režimas, tuo didesnis angliavandenilių skilimo lygis, taigi, tuo didesnis vandenilio ir anglies monoksido kiekis dujose. Atitinkamai anglies dioksido kiekis, priešingai, bus mažesnis.
Reikia kokso dujų valymo
Šiandien problema, susijusi su būtinybės valyti kokso krosnies dujas, yra gana opi, nes ši sudėtis neigiamai veikia aplinkosauginį gyvenimo aspektą. Taigi šiuolaikinė visuomenė siekia tobulinti atitinkamas technologijas. Koksavimo krosnių dujų valymas yra būtinas gamyklos mechanizmų efektyvumui užtikrinti, nes vandenilio cianidas, kurio kokso dujose yra gana didelis kiekis, yra pagrindinė profesionalios įrangos korozijos priežastis. Be to, susidarant kokso krosnies dujoms būtinai išsiskiria amoniakas. Ši medžiaga daro itin žalingą poveikį ne tik vamzdynams, bet ir aplinkai, nes galiausiai ten patenka. Nagrinėjamų operacijų rezultatas yra didelis cheminės kilmės produktų praradimas konkrečiam augalui irtaip pat didelis dujų ir skystos kilmės atliekų išmetimas į atmosferą.
Kokso dujų valymo procesas
Kaip paaiškėjo, kokso krosnių dujų gamyba sukelia daug problemų, o tai visiškai pateisina jų valymo poreikį. Iki šiol efektyviausias būdas yra šiame skyriuje aprašytas išradimas, plačiai naudojamas kokso pramonėje. Pirmiausia dujas reikia praplauti amonio fosfato tirpalu absorberyje, kuriame turi būti padėklai. Tada kokso krosnies dujos turi būti apdorotos šiuo tirpalu, kol jos patenka į absorberio padėklo sritį. Šiuo atveju savitasis cirkuliuojančio tirpalo suvartojimas turėtų būti 1,0-1,2 l/m3 dujų, tada jo tankis bus lygus 1,195-1,210 kg/l. Šis kokso krosnių dujų valymo būdas, kaip minėta aukščiau, šiandien dažnai naudojamas atitinkamoje pramonėje, nes jis yra pats veiksmingiausias.
Kokso krosnies dujų taikymas
Šiandien kokso krosnių dujos labai plačiai ir saugiai naudojamos visuomenėje kaip kuras metalurgijos gamyklose, taip pat savivaldybių ūkinėje veikloje bei kaip žaliava gamybai. Kaip paaiškėjo, iš kokso krosnies dujų išsiskiria vandenilis, kuris yra tiesiog būtinas amoniako sintezei, naudojant žinomą kondensacijos metodą, veikiantį žemos temperatūros režimu. Dėl toOperacijos metu susidaro frakcija, kuri yra aukštos kokybės žaliava įvairioms sintezėms. Pažymėtina, kad vandenilio sulfido priemaiša kokso krosnies dujose yra visiškai nepageidautina bet kuriuo atveju (tiek kai kokso krosnies dujos naudojamos kaip kuras, tiek kai jos naudojamos kaip žaliava chemijos produktams gaminti). Štai kodėl valymo procesas, kuris buvo išsamiai aptartas ankstesniame skyriuje, yra toks reikalingas.
Dujų savybės
Apibendrinant, reikėtų atsižvelgti į kokso krosnies dujų fizines savybes. Taigi jo kaloringumas yra nuo 3600 iki 3700 kcal / m3, savitasis sunkis medžiagos sudėtyje svyruoja nuo 0,45 iki 0,46 kg / m3 (kuris yra beveik tris kartus lengvesnis už orą), maksimalus jo degimo temperatūros režimas yra lygi 2060 laipsnių, o patį procesą lydi raudona liepsna.
Svarbu atkreipti dėmesį, kad atitinkamos dujos yra sprogios, kai susimaišo su oru. Be to, apatinė sprogumo riba pagal tūrį yra 6 procentai dujų (likusi dalis yra oras), o viršutinis sprogumo lygis siekia 32 procentus dujų (likusi dalis yra oras). Uždegimo temperatūra lygi 550 laipsnių, o 1 kubiniam metrui dujų sudeginti reikia maždaug 5 kubinių metrų oro. Kokso krosnies dujos neturi spalvos ir skonio, tačiau jos turi aitrų naftalino, supuvusių kiaušinių kvapą, o tai paaiškinama jų sudėtyje esančio vandenilio sulfido kiekiu.
