Коксовый газ: состав, применение, производство

Давным-давно коксовый газ считался побочным продуктом в процессе создания кокса, поэтому зачастую он даже выводился в атмосферу (что очень зря!). Позднее газ стал применяться с целью отопления коксовых печей, а уже сегодня в полной мере он отдается посторонним потребителям для бытового использования и для иных нужд. Каким же образом получают коксовый газ и каков его состав? В данной статье рассмотрены все аспекты вопроса и приведены конкретные примеры использования газа.

Исторический аспект

История коксового газа началась еше в конце 19 – начале 20 века. Уже тогда его применяли в целях освещения, обогрева и, соответственно, для приготовления пищи и в иных бытовых делах. В то время разразилась промышленная революция и урбанизация. Производство продуктов побочного характера, каменноугольные смолы и аммиак стали служить важнейшими составляющими, а именно сырьем, в изготовлении красителей химического состава и в химической промышленности в целом. Таким образом, абсолютно все виды красителей искусственного характера изготавливались из смолы и коксового газа.

Кроме того, коксовый газ стал широко использоваться в печах для изготовления промышленной продукции, в двигателях газового типа функционирования и, конечно же, в роли сырья при производстве химических продуктов.

Получение коксового газа

Получение коксового газа происходит одновременно с выработкой кокса на заводах коксохимического направления путем сухой перегонки каменного угля. Важно отметить, что данный процесс должен в обязательном порядке протекать при температуре 900-1200 градусов. Как отмечалось выше, на начальных этапах зарождения газ считался продуктом побочного характера, поэтому зачастую он выходил в атмосферный воздух. Немного позднее посредством коксового газа стали отапливаться коксовые печи. Так, расходование газа на личные нужны претерпело значительное сокращение (практически до 60 %), остальное же количество принадлежало уже иным категориям потребителей, к примеру, в целях отопления печей металлургического производства, температура которых предельно высока, или же для бытовых дел. На сегодняшний день абсолютно весь газ принадлежит посторонним потребителям. Почему? Дело в том, что коксовый газ очень калорийный, а значит, есть возможность использовать для отопления печей более дешевый газ. Ярким примером таковому может служить сжиженный газ. Кстати, основой его служит пропан-бутановая смесь.

Коксовый газ: состав

Как выяснилось, из множества газов искусственного происхождения рассматриваемый в статье и получаемый в процессе коксования угля газ отличается огромным значением. Следует заметить, что с практической точки зрения его состав претерпевает значительные колебания. Это зависит, как правило, от исходного сырья, которое используется в качестве топлива, от различия в режимах деятельности, от физического состояния коксовых печей и так далее. Его теплота сгорания лежит в пределах 15-19 Мдж/м3. Если рассматривать составляющие данного газа в процентном соотношении к объему, то формируется следующая картина:

• Н2: 55—60.
• СН4: 20—30.
• СО: 5—7.
• CO2: 2—3.
• N2: 4.
• ненасыщенные углеводороды: 2—3.
• О2: 0,4—0,8.

Важно отметить, что коксовый газ (формула: Н2CH4NH3C2H4) имеет плотность при температуре ноль градусов от 0,45 до 0,50 кг/м3, теплоемкость приравнивается к 1,35 кдж/(м3·К), а температура, сопутствующая процессу воспламенения, достигает 600-650 градусов.

Формула вещества

Как выяснилось выше, в состав коксового газа входят такие вещества, как водород (Н2), метан (CH4), аммиак (NH3) и этилен (C2H4). В качестве примера целесообразным будет привести следующий состав очищенного коксового газа:

Важно отметить, что состав рассматриваемого газа строго входит в зависимость от температурного режима процесса коксования и его продолжительности. Также огромную роль играет качество угля, подвергаемого переработке. Таким образом, чем выше температурный режим процесса коксования, тем больше уровень разложения углеводородов, а значит, и выше содержание в газе водорода и окиси углерода. Соответственно, содержание двуокиси углерода, наоборот, будет ниже.

Необходимость очистки коксового газа

На сегодняшний день достаточно остро стоит проблема необходимости очистки коксового газа, ведь данный состав неблагоприятно влияет на экологический аспект жизнедеятельности. Таким образом, современное общество стремится к усовершенствованию соответствующих технологий. Очистка коксовых газов необходима для эффективности деятельности заводских механизмов, потому что цианид водорода, содержание которого в коксовом газе достаточно велико, служит основной причиной коррозии профессионального оборудования. Кроме того, при образовании коксового газа в обязательном порядке выделяется аммиак. Данное вещество предельно пагубно воздействует не только на трубопроводы, но и на окружающую среду, ибо в конечном итоге попадает именно туда. Результатом рассмотренных операций является высокий уровень потери продуктов химического происхождения для того или иного завода, а также значительная степень выброса газов и отходов жидкого происхождения в атмосферу.

Процесс очистки коксового газа

Как выяснилось, производство коксового газа влечет за собой ряд проблем, что в полной мере аргументирует необходимость его очистки. На сегодняшний день наиболее действенным методом является описанное в данной главе изобретение, которое широко применяется в коксохимической промышленности. В первую очередь необходимо промыть газ с помощью раствора фосфатов аммония в абсорбере, который в обязательном порядке должен быть оборудован тарелками. Далее следует обработать коксовый газ до того, как он поступит в тарельчатую область абсорбера, данным раствором. При этом удельный расход циркулирующего раствора должен составлять 1,0-1,2 л/м3 газа, тогда его плотность будет приравниваться к 1,195-1,210 кг/л. Этот метод очистки коксового газа, как отмечалось выше, сегодня зачастую используется в соответствующей области промышленности, ибо является самым эффективным.

Коксовый газ: применение

На сегодняшний день коксовый газ весьма широко и благополучно используется в обществе в качестве топлива на заводах металлургической направленности, а также в коммунальной хозяйственной деятельности и в роли сырья для производства. Как выяснилось, из коксового газа выделяют водород, который просто необходим для синтеза аммиака посредством известного способа конденсации функционирования при условии низкого температурного режима. В итоге данной операции формируется фракция, служащая качественным сырьем для различного рода синтезов. Следует отметить, что примесь в коксовом газе сероводорода совершенно нежелательна в любом случае (и когда коксовый газ применяется как топливо, и когда он служит сырьем для производства химической продукции). Именно поэтому так необходим процесс очистки, в полной мере рассмотренный в предыдущей главе.

Свойства газа

В заключение целесообразным будет рассмотреть физические свойства коксового газа. Таким образом, теплотворная мощность его составляет от 3600 до 3700 ккал/м3, удельный вес в составе вещества варьируется от 0,45 до 0,46 кг/м3 (что практически в три раза легче, чем воздух), максимальный температурный режим его горения приравнивается к 2060 градусам, а сам процесс сопровождается пламенем красного цвета.

Важно отметить, что рассматриваемый газ взрывоопасен, если совместить его с воздухом. Более того, предел взрываемости нижнего уровня по объему составляет 6 процентов газа(остальное - воздух), а верхний уровень взрываемости достигает 32 процентов газа (остальное - воздух). Температурный режим воспламенения приравнивается к 550 градусам, а для сжигания 1 кубического метра газа необходимо приблизительно 5 кубических метра воздуха. Коксовый газ не наделен цветом и вкусом, однако он имеет терпкий запах нафталина, тухлых яиц, что можно объяснить содержанием в его составе сероводорода.