Напівкоксування

Напівкоксування — процес термічної переробки твердого палива (вугілля, паливних сланців, торфу) шляхом нагрівання його в спеціальних печах без доступу повітря до температури 500–550 °С. Основні продукти напівкоксування: напівкокс (55–70 %), первинна смола (10–40 %), первинний газ (5 %).

Напівкоксування вугілля

Для напівкоксування використовують в основному вугілля з високим виходом летких речовин, що дають великий вихід первинної смоли. Вихід первинної смоли і напівкоксу залежить від якості вихідної сировини, конструкції і режиму роботи печей.

Процес напівкоксування складається з двох основних стадій:

при температурі 320–480 °C інтенсивно виділяються пари смоли, газу і утворюється пластична маса;

при температурі 480–550 °C продовжується деструкція твердих залишків з утворенням і виділенням рідких і газоподібних продуктів, а також утворюється твердий напівкокс.

Для напівкоксування використовують декілька типів печей (реакторів), які відрізняються в основному типом теплоносія (газовий, твердий) і системою обігріву (внутрішній, зовнішній). Реактори повинні забезпечити максимальний вихід смоли, рівномірний за властивостями напівкокс, високу продуктивність при мінімальній витраті тепла на проведення процесу.

Напівкоксування торфу і горючих сланців

Напівкоксування торфу і горючих сланців здійснюється за технологією аналогічною напівкоксуванню вугілля.

Напівкокс використовується як енергетичне паливо, як відновник в деяких металургійних процесах, для добування карбіду кальцію і ін.; первинний газ — як сировина для хімічного синтезу і як паливо; первинна смола — для переробки в різні рідкі палива (бензин, лігроїн, соляр), масла, розчинники і ін.

Опис і вихід продуктів напівкоксування (% на суху масу)

Первинна смола — продукт напівкоксування. Являє собою складну суміш різних органічних речовин, що конденсуються з газу напівкоксування (прямого газу) при температурі 30–50 °С. Як правило, вона залишається рідкою при кімнатній температурі, маючи різну в'язкість, однак деякі торфи і буре вугілля дають іноді густі первинні смоли через наявність в них значної кількості твердих парафінів. Густина смоли близька до одиниці (0,845–1,078), колір змінюється від жовто-бурого до темно-бурого.

Хімічний склад первинної смоли. У залежності від природи, ступеня вуглефікації і складу твердих горючих копалин (ТГК) в первинній смолі виявлені:

— граничні вуглеводні — CnH_2n+2, від пентану до С=30-35;
— неграничні вуглеводні жирного ряду — CnH_2n (олефіни) і CnH_2n-2 (діолефіни);
— ароматичні вуглеводні (незначна кількість бензолу, толуол, ксилоли, а також мезитилен, стирол і ін.);
— конденсовані ароматичні сполуки (нафталін, тетралін, декалін, дифенілметан, метиловані гомологи нафталіну і антрацену);
— нафтени (циклогексан і ін.);
— феноли, головним чином вищі, і незначна кількість одноатомного фенолу;
— органічні основи — найпростіші гомологи піридину — піколіни, лутидіни, колідіни, а також хінолін і його гомологи, піридин;
— карбонові кислоти (оцтова, олеїнова), а також кетони і спирти — в невеликих кількостях;
— етер — в первинних смолах тільки з торфу і бурого вугілля, що містять віск.

Таблиця – Вихід продуктів напівкоксування (% на суху масу)

Вид ТГК	Напівкокс	Первинна смола	Пірогенетична вода	Первинний газ
Торф	33,6-50,9	7,7-23,1	14,2-26,8	15,9-31,8
Підмосковне буре вугілля	71,0-76,0	5,5-14,3	2,5-12,6	5,8-21,0
Олександрійське буре вугілля	55,4-61,8	10,6-15,8	7,4-9,2	18,3-21,1
Кизеловське кам'яне вугілля	73,0	16,7	2,5	7,8
Донецьке вугілля:
марки Д	70,1-74,3	10,3-18,1	3,1-8,7	10,7-16,5
марки Г	75,8	10,3	3,6	10,3
марки К	84,8	5,8	1,7	7,7
марки ПС	91,1	2,4	0,5	6,0
Сапропеліт (балхашит)	10,3	65,9	8,4	15,4
Ліптобіоліт (піропісит)	13,2	68,3	3,8	14,7
Горючий сланець прибалтійський	52,6-86,4	8,2-34,1	1,8-9,9	2,7-6,1
Горючий сланець волзький	75,6-79,1	9,6-11,6	6,4-7,2	4,9-5,7
Горючий сланець прибалтійський	14,2*	59,0*	8,1*	18,7*

на горючу масу

Див. також

Коксування

Література

В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Основи хімії і фізики горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4
Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005. ISBN 966-7804-90-9