En gång i tiden ansågs koksugnsgas vara en biprodukt vid tillverkning av koks, så ofta släpptes den till och med ut i atmosfären (vilket är väldigt slöseri!). Senare användes gas för att värma koksugnar, och idag distribueras den redan fullt ut till utomstående konsumenter för hushållsbruk och andra behov. Hur produceras koksgas och vad är dess sammansättning? Den här artikeln diskuterar alla aspekter av problemet och ger specifika exempel på användningen av gas.
Historisk aspekt
Historien om koksugnsgas började i slutet av 1800- och början av 1900-talet. Redan då användes den för belysning, uppvärmning och följaktligen för matlagning och andra hushållssysslor. Vid den tiden bröt den industriella revolutionen och urbaniseringen ut. Produktionen av biprodukter, stenkolstjära och ammoniak började tjäna som de viktigaste komponenterna, nämligen råvaror, vid tillverkning av färgämnen med en kemisk sammansättning och i den kemiska industrin som helhet. Således absolut alla typer av färgämnenkonstgjord natur tillverkades av tjära och koksugnsgas.
Dessutom har koksugnsgas blivit allmänt använd i ugnar för tillverkning av industriprodukter, i gasmotorer och, naturligtvis, som råvara vid tillverkning av kemiska produkter.
Tillverkning av koksugnsgas
Att erhålla koksugnsgas sker samtidigt med produktion av koks vid koksverk genom torrdestillation av kol. Det är viktigt att notera att denna process nödvändigtvis måste fortsätta vid en temperatur på 900-1200 grader. Som nämnts ovan, i de inledande stadierna av genereringen, ansågs gas vara en biprodukt, så den flydde ofta ut i atmosfären. Lite senare började koksugnar värmas med koksugnsgas. Således har gasförbrukningen för personliga behov genomgått en betydande minskning (nästan till 60%), medan resten av mängden tillhörde andra kategorier av konsumenter, till exempel för uppvärmning av ugnar i metallurgisk produktion, vars temperatur är extremt hög, eller för hushållssysslor. Idag tillhör absolut all gas utomstående konsumenter. Varför? Faktum är att koksugnsgas är mycket kaloririk, vilket gör att det är möjligt att använda billigare gas för att värma ugnar. Gasol är ett utmärkt exempel på detta. Den är förresten baserad på en propan-butanblandning.
Kokagnsgassammansättning
Som det visade sig, från en mängd olika gaserav artificiellt ursprung, är den gas som beaktas i artikeln och som erhålls i processen för kolkoksning av stor betydelse. Det bör noteras att ur praktisk synvinkel genomgår dess sammansättning betydande fluktuationer. Detta beror som regel på råvaran som används som bränsle, på skillnaden i driftsätt, på koksugnarnas fysiska tillstånd och så vidare. Dess värmevärde ligger inom 15-19 MJ/m3. Om vi betraktar komponenterna i denna gas som en procentandel av volymen, så bildas följande bild:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- omättade kolväten: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Det är viktigt att notera att koksugnsgas (formel: H2CH4NH3C2H4) har en densitet vid en temperatur på noll grader från 0,45 till 0,50 kg/m3, värmekapaciteten är lika med 1,35 kJ/(m3 K), och temperaturen, som åtföljer antändningsprocessen, når 600-650 grader.
Substansformel
Som det visade sig ovan inkluderar sammansättningen av koksugnsgas ämnen som väte (H2), metan (CH4), ammoniak (NH3) och eten (C2H4). Som ett exempel skulle det vara lämpligt att ge följande sammansättning av renad koksugnsgas:
| Component | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Innehåll, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Det är viktigt att notera att sammansättningen av den aktuella gasen är strikt beroende av temperaturregimen för koksningsprocessen och dess varaktighet. Kvaliteten på det kol som bearbetas spelar också en stor roll. Ju högre temperaturregimen för koksningsprocessen är, desto högre nivå av nedbrytning av kolväten, och följaktligen desto högre h alt av väte och kolmonoxid i gasen. Följaktligen kommer innehållet av koldioxid tvärtom att bli lägre.
Behov av koksgasrening
Idag är problemet med behovet av att rengöra koksugnsgas ganska akut, eftersom denna sammansättning negativt påverkar miljöaspekten av livet. Det moderna samhället strävar alltså efter att förbättra den relevanta tekniken. Rengöring av koksugnsgaser är nödvändig för effektiviteten av anläggningsmekanismer, eftersom vätecyanid, vars innehåll i koksugnsgas är ganska högt, är den främsta orsaken till korrosion av professionell utrustning. Dessutom frigörs ammoniak nödvändigtvis under bildandet av koksugnsgas. Detta ämne har en extremt skadlig effekt inte bara på rörledningar utan också på miljön, eftersom det så småningom kommer dit. Resultatet av de övervägda operationerna är en hög nivå av förlust av produkter av kemiskt ursprung för en viss anläggning, ochäven en betydande grad av utsläpp av gaser och avfall av flytande ursprung till atmosfären.
Koksgasrening
Det visade sig att produktionen av koksugnsgas medför ett antal problem, vilket fullt ut motiverar behovet av dess rening. Hittills är den mest effektiva metoden den uppfinning som beskrivs i det här kapitlet, som används flitigt inom koksindustrin. Först och främst är det nödvändigt att spola gasen med en ammoniumfosfatlösning i en absorbator, som måste vara utrustad med brickor. Därefter ska koksugnsgasen behandlas med denna lösning innan den kommer in i absorbatorns brickområde. I det här fallet bör den specifika förbrukningen av den cirkulerande lösningen vara 1,0-1,2 l/m3 gas, då kommer dess densitet att vara lika med 1,195-1,210 kg/l. Denna metod för att rengöra koksugnsgas, som nämnts ovan, används ofta idag i den relevanta industrin, eftersom den är den mest effektiva.
Applicering av koksugnsgas
I dag används koksugnsgas mycket brett och säkert i samhället som bränsle i metallurgiska anläggningar, såväl som i kommunala ekonomiska aktiviteter och som råvara för produktion. Som det visade sig släpps väte ut från koksugnsgas, vilket helt enkelt är nödvändigt för syntesen av ammoniak med hjälp av en känd metod för kondensation som fungerar under villkoren av en låg temperaturregim. Som ett resultat av dettaUnder operationen bildas en fraktion som fungerar som en högkvalitativ råvara för olika sorters synteser. Det bör noteras att inblandning av vätesulfid i koksugnsgas är absolut oönskad i alla fall (både när koksugnsgas används som bränsle och när den fungerar som råvara för framställning av kemiska produkter). Det är därför reningsprocessen, som diskuterades fullständigt i föregående kapitel, är så nödvändig.
Gasfastigheter
Sammanfattningsvis skulle det vara lämpligt att överväga de fysikaliska egenskaperna hos koksugnsgas. Sålunda är dess värmekraft från 3600 till 3700 kcal / m3, den specifika vikten i ämnets sammansättning varierar från 0,45 till 0,46 kg / m3 (vilket är nästan tre gånger lättare än luft), den maximala temperaturregimen för dess förbränning är lika med 2060 grader, och själva processen åtföljs av en röd låga.
Det är viktigt att notera att gasen i fråga är explosiv i kombination med luft. Dessutom är den undre explosionsgränsen i volym 6 procent gas (resten är luft), medan den övre explosiva nivån når 32 procent gas (resten är luft). Tändningstemperaturen är lika med 550 grader och för att bränna 1 kubikmeter gas behövs ungefär 5 kubikmeter luft. Koksugnsgas är inte utrustad med färg och smak, men den har en syrlig lukt av naftalen, ruttna ägg, vilket kan förklaras av innehållet av svavelväte i dess sammansättning.
