КОКСОВА́НИЕ

КОКСОВА́НИЕ, про­цесс вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной пе­ре­ра­бот­ки ор­га­нич. ве­ществ без дос­ту­па воз­ду­ха для по­лу­че­ния твёр­до­го уг­ле­ро­ди­сто­го ос­тат­ка (кок­са). В РФ пром. зна­че­ние име­ет К. твёр­дых го­рю­чих ис­ко­пае­мых (уг­лей, тор­фа, го­рю­чих слан­цев), вы­со­ко­ки­пя­щих ос­тат­ков пе­ре­ра­бот­ки неф­ти, ка­мен­но­уголь­но­го пе­ка. При К. про­ис­хо­дят про­цес­сы тер­мич. де­ст­рук­ции вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний сы­рья, а так­же по­ли­ме­ри­за­ции и по­ли­кон­ден­са­ции про­ме­жу­точ­ных и ис­ход­ных ве­ществ.

Внешний вид коксовой батареи: 1 – дымовая труба; 2 – рабочая площадка; 3 – камеры коксования; 4 – газоотводящий люк; 5 – загрузочный люк; 6 – газоподводящий канал; ...

К. твёр­дых го­рю­чих ис­ко­пае­мых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ке­ра­мич. ре­ак­то­рах (кок­со­вых пе­чах) разл. кон­ст­рук­ции. Для пе­ре­ра­бот­ки ка­мен­ных уг­лей наи­бо­лее при­ем­ле­ма го­ри­зон­таль­ная ка­мер­ная печь. Ис­поль­зуе­мые в РФ кок­со­вые пе­чи кок­со­хи­мич. пред­при­ятий обо­ру­до­ва­ны ка­ме­ра­ми К. объ­ё­мом 14–52 м³. Кок­со­вая печь име­ет сис­те­мы обог­ре­ва, за­груз­ки уголь­ной ших­ты, вы­да­чи кок­са, от­бо­ра па­ро­га­зо­вых про­дук­тов К. Кок­со­вые пе­чи – пе­рио­ди­че­ски дей­ст­вую­щие аг­ре­гаты, объ­е­ди­нён­ные в ба­та­реи (рис.), обес­пе­чи­ваю­щие не­пре­рыв­ность про­цес­са кок­со­хи­мич. про­из-ва. Кок­со­вые ба­та­реи вклю­ча­ют неск. де­сят­ков пе­чей. Ота­п­лива­ют­ся кок­со­вые пе­чи кок­со­вым или до­мен­ным га­зом, а так­же их сме­сью. Темп-ра ус­та­нав­ли­ва­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от ка­че­ст­ва сы­рья, ус­ло­вий К. и др. фак­то­ров. Макс. темп-ра в ото­пит. про­стен­ке 1450 °С, темп-ра при вы­да­че про­дук­та 1000–1100 °С, удель­ный рас­ход энер­гии на К. су­хой ших­ты 2300–2700 кДж/кг. Ка­че­ст­во кок­са су­ще­ст­вен­но по­вы­ша­ет­ся при пред­ва­ри­тель­ном на­гре­ва­нии ших­ты до 200 °С или при её час­тич­ном брике­ти­ро­ва­нии и трам­бо­ва­нии. Вне­дре­ние не­пре­рыв­ных про­цес­сов К. (про­из-во бри­ке­то­кок­са, фор­мо­ван­но­го кок­са, К. в коль­це­вых пе­чах и др.) по­зво­ля­ет рас­ши­рить ре­сур­сы кок­сую­щих­ся уг­лей и по­лу­чить кокс, оп­ти­маль­но удов­ле­тво­ряю­щий тре­бо­ва­ни­ям по­тре­би­те­лей.

При К. ка­мен­ных уг­лей об­ра­зу­ют­ся кокс, ка­мен­но­уголь­ная смо­ла, кок­со­вый газ и др. про­дук­ты. На­гре­ва­ние ка­мен­ных уг­лей до 300 °С – т. н. ста­дия бер­ти­ни­за­ции (об­ла­го­ра­жи­ва­ния) – при­во­дит к вы­де­ле­нию во­дя­ных па­ров, СО₂, СО, СН₄; то­п­ли­во обо­га­ща­ет­ся уг­ле­ро­дом, по­вы­ша­ет­ся те­п­ло­та его сго­ра­ния. При темп-ре 300–350 °С об­ра­зу­ют­ся жид­кие и га­зо­об­раз­ные про­дук­ты (гл. обр. за счёт де­ст­рук­ции мак­ро­мо­ле­кул). При темп-ре 350–500 °С из ле­ту­чих про­дук­тов де­ст­рук­ции фор­ми­ру­ет­ся пла­стич. мас­са – смесь твёр­до­го ве­ще­ст­ва и не­ле­ту­чих жид­ких про­дук­тов. При темп-ре вы­ше 550 °С пла­стич. мас­са за­твер­де­вает. При 600 °С об­ра­зу­ет­ся по­лу­кокс; при темп-ре 900 °С за­вер­ша­ет­ся пре­вра­ще­ние по­лу­кок­са в кокс.

К. бу­рых уг­лей, тор­фа и го­рю­чих слан­цев осу­ще­ст­в­ля­ют при темп-ре 500–700 °С. Из бу­рых уг­лей по­лу­ча­ют ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ный уг­ле­ро­ди­стый ос­та­ток, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся в элек­тро­тер­мич. про­из-ве, для бы­то­вых це­лей. Мо­ди­фи­ци­ро­ва­ни­ем тор­фя­но­го кок­са (во­дя­ным па­ром, СО₂, воз­ду­хом) по­лу­ча­ют вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные сор­бен­ты. При пе­ре­ра­бот­ке го­рю­чих слан­цев по­лу­ча­ют хи­мич. про­дук­ты разл. на­зна­че­ния.

К. тя­жё­лых ос­тат­ков пе­ре­ра­бот­ки неф­ти осу­ще­ст­в­ля­ют при темп-ре 470–540 °С в ме­тал­лич. ре­ак­то­рах. По­лу­ча­ют жид­кие про­дук­ты и газ (70–80%) – сырьё для неф­те­хи­мич. син­те­за, а так­же неф­тя­ной кокс (20–30% по мас­се). К. ка­мен­но­уголь­но­го пе­ка про­из­во­дят в пе­ко­кок­со­вых пе­чах кок­со­хи­мич. пред­при­ятий при темп-ре 1000 °С в те­че­ние 17,5 ч. Пе­ко­кок­со­вые пе­чи, объ­е­ди­нён­ные в пе­ко­кок­со­вые ба­та­реи из 5–7 пе­чей, обо­ру­ду­ют ка­ме­ра­ми К. объ­ё­мом ок. 18 м³. По­лу­ча­ют 64–67% по мас­се пе­ко­во­го кок­са, 23–28% смо­лы, 7–8% га­за.

Про­бле­му за­гряз­не­ния ок­ру­жаю­щей сре­ды от­хо­да­ми кок­со­хи­мич. пред­при­ятий ре­ша­ют пу­тём тща­тель­ной гер­ме­ти­за­ции тех­но­ло­гич. аг­ре­га­тов, со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­но­ло­гии К. и кон­ст­рук­ции пе­чей, очи­ст­ки сточ­ных вод или соз­да­ния бес­сточ­ных тех­но­ло­гий. Вы­со­кий уро­вень эко­ло­гич. опас­но­сти, а так­же сни­же­ние кон­ку­рен­то­спо­соб­но­сти отд. ви­дов про­дук­ции К. обу­сло­ви­ли раз­ра­бот­ку и реа­ли­за­цию тех­но­ло­гий про­из-ва кок­са без улав­ли­ва­ния ле­ту­чих про­дук­тов К.; в 2001 по та­кой тех­но­ло­гии США, Ки­тай, Ко­лум­бия, Ин­дия про­из­ве­ли 43 млн. т кок­са.