Кокс: формула, виды, применение

Химия нефти

Нефтяные коксы относятся к углеродистым материалам — содержание углерода в них составляет 92-95% (масс.). В зависимости от качества сырья они могут содержать 2-7% водорода, 1-7% (масс.

) серы, азота и кислорода.

В коксе также имеются и другие элементы — металлы и неметаллы, такие, как ванадий, железо, никель, натрий и другие, составляющие его неорганическую часть и повышающие зольность кокса, что нежелательно.

Потребность в нефтяном коксе весьма значительна. Основной потребитель кокса — алюминиевая промышленность: кокс служит восстановителем (анодная масса) при выплавке алюминия из алюминиевых руд (бокситов). Удельный расход кокса довольно высокий — 550 — 600 кг/т алюминия.

Другие области применения кокса:

• в качестве сырья для изготовления электродов, используемых в сталеплавильных печах;
• для получения карбидов (кальция, кремния), которые применяются при получении ацетилена;
• в производстве шлифовочных материалов при изготовлении проводников, огнеупоров и др.

Сернистые и высокосернистые коксы используются в качестве восстановителей и сульфидирующих агентов. Специальные сорта кокса используются как конструкционный материал для изготовления химической аппаратуры, работающей в условиях агресивных сред, в ракетной технике и других областях.

Получение нефтяного кокса

Нефтяной кокс получают в процессе коксования при температуре 450—520°С. Исходным сырьем являются нефтяные остатки: гудроны, полугудроны, крекинг-остатки, тяжелые газойли каталитического крекинга, смолы пиролиза, остатки масляного производства (асфальты, экстракты).

Основным источником коксообразования являются смолисто-асфальтеновые вещества, содержащиеся в сырье.

В зависимости от исходного сырья и промышленного способа коксования получают коксы различного качества, различающиеся содержанием серы, золы и степенью упорядоченности структуры.

Наиболее дорогим является кокс высокоупорядоченной анизотропной (игольчатой) структуры, используемый для производства специальных электродов. Для получения игольчатого кокса используют специально подготовленное сырье — дистиллятные крекинг-остатки.

В зависимости от сырья и технологии изготовления получают следдующие марки малосернистого нефтяного кокоса:

Характеристики нефтяного кокса

В соответствии с ГОСТ 22898—78 вырабатывают коксы восьми марок.

Коксование трамбованной угольной шихты

В последнее время наибольшее количество новых батарей вводится в эксплуатацию с применением технологии коксования трамбованной шихты. Данная технология производства кокса является достаточно распространенной. К примеру, в Китае в настоящее время работают более 360 батарей с загрузкой трамбованной шихты общей мощностью более 80 млн. т/год кокса, что обеспечивает экономию 24 млн. т/год коксующихся углей.

Согласно технологии угольную шихту уплотняют в трамбовочной камере с размерами, несколько меньшими, чем размеры камеры коксования, и загружают на поддоне в коксовую печь с машинной стороны. Трамбованный угольный пирог имеет плотность 1-1,15 т/м3, что значительно выше плотности шихты, загружаемой в печи насыпью при традиционной технологии (0,75 т/м3). Зазоры между частицами угля в трамбованной загрузке меньше, а объёмная плотность выше, что улучшает взаимодействие угольных зерен при нагревании и в итоге спекаемость загрузки возрастает. В связи с этим, в шихте можно увеличить долю слабоспекающихся углей на 15-20 % и получить кокс более высокого качества.

Основные машины, обеспечивающие работу данной технологии – трамбовочно – загрузочно – выталкивающая машина (ТЗВМ) и машина по отсосу и сжиганию газов загрузки (ОСЗГ).

ТЗВМ выполняет следующие функции:

• снятие двери с коксовой печи, её очистку и установку;
• очистку боковых поверхностей, рам и зеркал рам;
• выталкивание готового коксового пирога;
• изготовление трамбованного угольного пирога;
• ввод трамбованного угольного пирога;
• удаление просыпей угля, накопившихся при трамбовании угольного пирога;
• уборку и зачистку рабочей площадки от небольших количеств просыпей и обломков угля и кокса со сбросом их на транспорт;
• обеспечение возможности аварийного завершения: окончание рабочих операций посредством вспомогательных механизмов резервного или ручного привода;
• поддержание положительной температуры для угольной шихты в бункере машины и камере трамбования;
• очистку пода камеры коксования при выталкивании кокса;

Скорость передвижения ТЗВМ – 70 м/мин, объём наполнения машинного бункера – 204 м3, что соответствует примерно 163 т угля (достаточно для 4,5 наполнений печи); установленная мощность трансформаторов – 3050 кВт; мощность, потребляемая машиной с отоплением зимой (-40оС) – 21671 кВт/ч, без отопления – 13550 кВт/ч. Положительная температура на машине в зимний период поддерживается климатическим установками.

Выталкивающая штанга и посадочный поддон оборудованы специальными дизельными установками для завершения операций в аварийных случаях.

Машина ОСЗГ выполняет операции по отсосу газов загрузки, их дожигу в камере сгорания, разбавлению наружным воздухом и передаче через коллектор бездымной загрузки на вентустановку. Машина оборудована механизмами очистки газоотводящей арматуры от смолы и графита. Объём отсасывания: загрузочный газ – за камерой сгорания – 21000 нм3/ч, за кондиционированием – 51000 нм3/ч.

Вред от кокаина

Чем опасен кокаин, с точки зрения физического здоровья? Под воздействием наркотика сужаются сосуды, повышается кровяное давление, учащается сердцебиение, в кровь выбрасываются гормоны стресса. Всё это повышает риск инфарктов, инсультов, вызывает аритмии, расслоение аорты, гипертонические кризы — вот наиболее частые причины внезапной смерти среди кокаиновых наркоманов.

Последствия употребления кокаина сказываются на всём организме.

1. Органы дыхания. При вдыхании порошка раздражается слизистая носа, что приводит к постоянным ринитам. При курении крэка повреждаются бронхи, развивается хронический кашель, нарушения в лёгких, зрительные расстройства. Наркоману грозят бронхиальная астма, затруднение дыхания, свистящий кашель, тромбоз лёгочной артерии, отмирание части лёгкого.
2. Нервная система. Многократное воздействие кокаином на клетки головного мозга приводит к нарушениям нервных структур, что влечёт за собой судорожные припадки, дрожание мышц, развивается эпилептический синдром. Нарушения в коре головного мозга вызывают эмоциональные перепады, неустойчивость психики, спутанность сознания, галлюцинации, дезориентацию в пространстве. Типичная кокаиновая галлюцинация — насекомые под кожей. Наркоманы расцарапывают себя, чтобы избавиться от них. Развивается психоз, маниакальные и депрессивные состояния, паранойя.
3. Повышается температура тела.
4. Снижение аппетита вызывает отказ от пищи, истощает организм, которому элементарно становится не хвать питательных элементов, витаминов, из-за чего нарушаются основные процессы обмена веществ.
5. Внутривенные инъекции влекут за собой риски заражения крови, передачи инфекционных заболеваний (вирусного гепатита, СПИДа).
6. Длительное употребление кокаина провоцирует болезни дёсен, разрушение зубов, мужское и женское бесплодие, импотенцию.
7. Характерен вред кокаина для мышечной ткани. Типичное заболевание кокаиновых наркоманов — радиолиз. Оно проявляется мышечными болями, отёчностью мышц, слабостью, снижением кровяного давления, нарушением сердечного ритма. При рабдомиолизе поражаются почки, употребление кокаина в этот период приводит к острой почечной недостаточности и смерти.
8. Длительное употребление кокаина вызывает патологию сердечной мышцы и атеросклеротическое поражение сосудов. Это главные причины ишемической болезни сердца и инсультов.
9. Приём кокаина во время беременности в половине случаев вызывает выкидыши из-за отслойки плаценты, сильное кровотечение, боли. Если женщине удаётся родить, то высока вероятность разнообразных патологий у младенца — внутренних органов, скелета, головного мозга, строения лица. Ребёнок рождается наркозависимым, ведь кокаин легко проникает через плацентарный барьер в кровь плода.

Крайне опасно для жизни сочетание кокаина и алкоголя. При одновременном употреблении наркотика и этилового спирта в организме образуется этилкокаин. Он негативно влияет на сердечную мышцу, вызывает аритмию и остановку сердца. А также алкоголь замедляет выведение кокаина из организма.

Применение кокса

Выход сырого бензола составляет 1.1% от количества угля.

Надсмольная вода представляет собой слабый водный раствор аммиака и аммонийных солей с примесью фенола, пиридиновых оснований и некоторых других продуктов. Из надсмольной воды при ее переработке выделяется аммиак, который совместно с аммиаком коксового газа используется для получения сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды.

ПКГ – прямой коксовый газ, СБ – сырой бензол, КУС – каменноугольная смола, ОКГ-

обратный коксовый газ

Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 958 | Нарушение авторского права страницы

KOKC (а. соke; н. Koks; ф. соke; и. соque, соk) — искусственное твёрдое топливо повышенной прочности; получается при нагревании природных топлив или продуктов их переработки до температур 950-1100°С без доступа воздуха. В зависимости от вида сырья различают каменноугольный, электродный пековый и нефтяной кокс.

Химический состав — кокс

Химический состав кокса характеризуется массовой долей различных элементов в органическом веществе и содержанием минеральных примесей.
 

Химический состав кокса в зависимости от месторождения угля: 80 — 88 % углерода, 0 5 — 1 8 % серы, доО 015 — 0 040 % фосфора, 8 0 — 12 0 % золы; до 5 % влаги; 0 7 — 1 2 % летучих.
 

Что касается показателей химического состава кокса ( содержание летучих веществ, золы, серы, металлов и воды), то при обработке и транспортировании они практически не изменяются.
 

Важнейшими из них при рассмотрении закономерностей окислительной регенерации являются химический состав кокса, его структура и дисперсность, а также распределение отложений по грануле катализатора.
 

Вместе с тем на результаты доменной плавки оказывает влияние химический состав кокса — содержание золы; еще большее значение имеет содержание серы, а в отдельных случаях фосфора.
 

Качество кокса — один из решающих факторов, определяющих технико-экономические показатели доменной плавки; оно зависит от прочности, пористости и химического состава кокса.
 

На графике представлена зависимость между относительными скоростями окисле — ния водорода и углерода в коксе на катализаторе, из которой следует, что преимущественно выгорает наиболее богатая водородом часть кокса, и, следовательно, должно наблюдаться постоянное изменение химического состава кокса в процессе горения.
 

Обычно кокс содержит 82 — 88 % твердого ( нелетучего) углерода, 10 — 15 % золы, 0 5 — 1 8 % серы. Химический состав кокса зависит от природы каменных углей.
 

До сих пор предполагалось, что в пределах температур 1300 — 2500 происходит постепенное возрастание истинной плотности. Последнее нами объясняется протеканием сложных процессов с изменением химического состава кокса и особенностями механизма кристаллизации ( или упорядоченности), который в этом случае нельзя рассматривать как однозначно развивающийся процесс. По-видимому, он проходит через ряд рекристаллизационных этапов, еще слабо освещенных в специальной литературе. На рис. 2 приведено значение истинной плотности нефтяных коксов четырех видов: из крекинг-остатка грозненской малосернистой неф-тесмеси, из гудрона и крекинг-остатка сернистой девонской ( преимущественно ромашкинской) нефти и пиролизного малосернистого кокса.
 

Каменноугольный кокс образуется в процессе нагрева ( сухой перегонки) некоторых сортов каменного угля в коксовых печах до 1000 — 1100 С. Обычно кокс содержит 82 — 88 % твердого ( нелетучего) углерода, 10 — 15 % золы, 0 5 — 1 8 % серы. Химический состав кокса зависит от природы каменных углей. Кокс имеет достаточную пористость ( до 50 %) и хорошую горючесть, теп лота сгорания равна 27 2 — 31 4 МДж / кг. В качестве жидкого топлива для мартеновских и нагревательных печей используют мазут. Примерный состав мазута 87 % С, 12 % — Н2, 1 % — ( О2 N2), теплота его сгорания около 42 МДж / кг.
 

Иногда принимают, что механизм образования кокса обусловлен прямым термическим распадом углеводородов. Эта схема реализуется при высоких температурах; при этом свойства катализатора, его активность не играют решающей роли, так как катализатор не участвует в каких-либо актах образования промежуточных соединений. В этой работе проанализирован химический состав кокса. Показано, в частности, что в начале процесса ( через 3 мин.
 

Физико-химическое свойство — кокс

Физико-химические свойства кокса могут, значительно колебаться в зависимости от качества исходного сырья и технологии его переработки. Этот факт осложняет получение материалов со стабильными свойствами, так как небольшие неконтролируемые-изменения характеристик исходного сырья и параметров технологического процесса приводят к значительному отклонению свойств кокса от заданных значений.
 

К физико-химическим свойствам кокса относится реакционная способность R и горючесть. Температуру поддерживают в пределах 950 — 1050 С. В продуктах восстановления определяют содержание СО.
 

Под физико-химическими свойствами кокса понимают реакционную способность, температуру воспламенения и горючесть.
 

Гранулометрический состав и физико-химические свойства кокса формируются в процессе его послепечной обработки — при тушении, сортировке на классы крупности и механической обработке. Технологическими параметрами, определяющими степень воздействия, является, например при сухом тушении кокса, дополнительная изотермическая выдержка и механические воздействия. При механической обработке кокса в процессе перегрузок или в специальных устройствах снижается содержание в нем крупных классов 80 и 60 мм, одновременно повышается механическая прочность — показатель / W25 возрастает, а Мю снижается на величину, определяемую работой разрушения

В-комплекс показателей, характеризующих физико-химические свойства кокса, входят в основном его реакционная и адсорбционная способность.
 

Значительное влияние на выход и физико-химические свойства коксов оказывает качество сырья. При прочих равных условиях, чем выше коксуемость исходного сырья, тем больше получается из него кокса.
 

Описанные этапы формирования коксового массива, их длительность, физико-химические свойства кокса, степень его неоднородности сильно зависят от параметров процесса коксования, прежде всего от температуры. При низкой температуре коксования из-за повышенной прочности пластической массы и меньшей скорости выделения газов и паров в коксующейся массе образуются крупные пузыри. После затвердевания такой системы получается кокс крупнопористой структуры.
 

Технологи-агломератчики не имеют возможности как-то воздействовать на химический состав и физико-химические свойства кокса, определяемые природой углей, из которых он был получен, и режимом коксования. Единственного приемом управления условиями горения кокса является изменение его гранулометрического состава. Ниже рассмотрены результаты работ ряда исследователей, занимавшихся этой проблемой.
 

Выполнено также исследование влияния отложений пироуглерода на выход, прочность и физико-химические свойства кокса, полученного в полузаводской печи из шихты %: Г-50; Ж-10; КЖ-20; К-20; выход летучих веществ Ус а 29 3 %, толщина пластического слоя 14 мм, уровень измельчения — 85 % класса 3 мм при конечной температуре в осевой плоскости 950 С.
 

Размер и упорядоченность кристаллов, а также тип боковых цепочек влияют на физико-химические свойства кокса и его поведение в процессе деструктивной обработки.
 

Искусственное введение серы в нефтяной кокс позволит в дальнейшем более подробно изучить влияние различного содержания ее на физико-химические свойства кокса ( удельное электросопротивление, истинную плотность, реакционную способность, природу активных центров) и, возможно, найдет самостоятельное практическое применение в народном хозяйстве.
 

Помимо перечисленных основных свойств кокса, определяющих его роль как разрыхлителя столба доменной засыпи, на результаты плавки оказывают влияние такие свойства кокса, как форма кусков, характер образующейся мелочи после разрушения кусков, а также физико-химические свойства кокса, как-то: пористость и реакционная способность.
 

Лечение зависимости

Кокаиновая зависимость называется кокаинизм. Лекарств с доказанной эффективностью для её лечения не существует. Терапия неспецифична, такие же приёмы применяют для избавления от зависимости других стимуляторов (амфетамина).

Чем раньше приходит осознание проблемы и желание лечиться, тем выше вероятность возврата к нормальной жизни. Терапия состоит из нескольких этапов.

Первый этап — прекращение употребления и дальнейшее воздержание от наркотика. Прекращение поступления кокаина в организм вызывает синдром отмены, или наркотическую кокаиновую ломку. При этом возникают мышечные боли, ломота в суставах, потеря аппетита, бессонница. Сильнее всего влияют на человека психологические нарушения: депрессия, потеря самоконтроля, повышенная тяга к наркотику. С этими симптомами врачи помогают справиться — при помощи лекарств можно наладить сон, снять депрессию, улучшить работу органов пищеварения, других систем организма.
Второй шаг — избавление от психологической зависимости от кокаина, прекращение тяги к употреблению. Длится он 3–6 месяцев, которые больной проводит в клинике

За это время важно выработать мотивацию к здоровому образу жизни, выявить факторы, толкнувшие человека на приём наркотиков и устранить их.
Третий этап — возвращение в социум. Сотрудники социальных служб помогают найти работу, общение, обозначить круг интересов.

На протяжении всего периода излечения зависимому необходимы помощь психолога и моральная поддержка близких людей. При последовательном и профессиональном лечении шансы на успех очень хорошие, даже в случаях сильной и длительной зависимости.

В заключение скажем, что кокаин — это опасный и тяжёлый наркотик, быстро вызывающий зависимость. Человек не может самостоятельно ограничить его употребление, так как становится неадекватен. Кокаин разрушает здоровье, личность наркомана, его социальные связи и в итоге убивает. Но при своевременном осознании проблемы шансы на избавление от зависимости достаточно велики. Будьте внимательны к своим близким и никогда не верьте тому, что одна доза безобидна.

Принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования (дополнительная информация)

На рисунке ниже представлена принципиальная технологическая схема нагревательно-реакционно-фракционирующей секции двухблочной установки замедленного коксования. Сырье — гудрон или крекинг-остаток (или их смесь) нагревают в теплообменниках и конвекционных змеевиках печи и направляют на верхнюю каскадную тарелку колонны К-1. Часть сырья подают на нижнюю каскадную тарелку для регулирования коэффициента рисайкла , под нижнюю каскадную тарелку этой колонны — горячие газы и пары продуктов коксования из коксовых камер. В результате контакта сырья с восходящим потоком газов и паров продуктов коксования сырье нагревается (до температуры 390…405 °С), при этом низкокипящие его фракции испаряются, а тяжелые фракции паров конденсируются и смешиваются с сырьем, образуя так называемое вторичное сырье.

Принципиальная технологическая схема двухблочной установки замедленного коксования: I — сырье; II — стабильный бензин; III — легкий газойль; IV — тяжелый газойль; V — головка стабилизации; VI — сухой газ; VII — кокс; VIII — пары отпарки камер; IX — водяной пар

Вторичное сырье с низа колонны К-1 забирают печным насосом и направляют в реакционные змеевики печей (их две, работают параллельно), расположенные в радиантной их части. В печах вторичное сырье нагревается до 490…510 °С и поступает через четырехходовые краны двумя параллельными потоками в две работающие камеры; две другие камеры в это время находятся в цикле подготовки. Входя в низ камер, горячее сырье постепенно заполняет их; так как объем камер большой, время пребывания сырья в них также значительно и там происходит крекинг сырья. Пары продуктов коксования непрерывно уходят из камер в колонну К-1, а утяжеленный остаток задерживается в камере. Жидкий остаток постепенно превращается в кокс.

Фракционирующая часть УЗК включает основную ректификационную колонну К-1, отпарные колонны К-2 и К-3, фракционирущий абсорбер К-4 для деэтанизации газов коксования и колонну стабилизации бензина К-5.

Колонну К-1 разделяют полуглухой тарелкой на две части: нижнюю, которая является как бы конденсатором смешения, а не отгонной секцией колонны; и верхнюю, выполняющую функцию концентрационной секции ректификационных колонн. В верхней части К-1 осуществляют разделение продуктов коксования на газ, бензин, легкий и тяжелые газойли. В колонне К-1 температурный режим регулируется верхним острым и промежуточным циркуляционными орошениями. Легкий и тяжелый газойли выводят через отпарные колонны соответственно К-2 и К-3.

Газы и нестабильный бензин из сепаратора С-1 направляют в фракционирующий абсорбер К-4. В верхнюю часть К-4 подают охлажденный стабильный бензин, в нижнюю часть подводят тепло посредством кипятильника с паровым пространством. С верха К-4 выводят сухой газ, а снизу — насыщенный нестабильный бензин, который подвергают стабилизации в колонне К-5, где от него отгоняют головку, состоящую из пропан-бутановой фракции. Стабильный бензин охлаждают, очищают от сернистых соединений щелочной промывкой и выводят с установки.

Коксовые камеры работают по циклическому графику. В них последовательно чередуются циклы: коксование, охлаждение кокса, выгрузка его и разогрев камер. Когда камера заполнится примерно на 70…80 % по высоте, поток сырья с помощью переключающих кранов переводят в другую камеру. Заполненную коксом камеру продувают водяным паром для удаления жидких продуктов и нефтяных паров. Удаляемые продукты поступают вначале в колонну К-1. После того как температура кокса понизится до 400…405 °С, поток паров отключают от колонны и направляют в скруббер (на рисунке не показан). Водяным паром кокс охлаждают до 200 °С, после чего в камеру подают воду.

После охлаждения кокс из камер выгружают. Для этой операции применяют гидравлический метод. Пласты кокса разрушают струей воды давлением 10…15 МПа. Над каждой камерой устанавливают буровые вышки высотой 40 м, предназначенные для подвешивания бурового оборудования. На вышке закрепляют гидродолото, с помощью которого в слое кокса пробуривают центральное отверстие. Затем гидродолото заменяют гидрорезаком, снабженным соплами, из которых подают сильные струи воды, направляемые к стенкам камеры. Гидрорезак перемещается по камере, полностью удаляя со стенок кокс.

Далее кокс поступает в отделение внутриустановочной обработки и транспортировки, где осуществляется дробление, сортировка на три фракции и транспортировка в склады.

Коксовую камеру, из которой выгружен кокс, спрессовывают и прогревают сначала острым водяным паром, затем горячими парами продуктов коксования из работающей камеры до температуры 360…370 °С и после этого переключают в рабочий цикл коксования.

Виды кокса

Сегодня необходимые для образования кокса температуры без труда нагнетаются в специализированных печах. Это дает возможность изготавливать кокс как из угля, так и из нефтепродуктов. В зависимости от состава и качества базового сырья, а также от техники переработки, можно получить несколько разновидностей продукта:

• Нефтяной. Имеет низкую зольность до 0, 8 %. Нефтяную разновидность получают посредством пиролиза и крекинга жидких отходов нефтеперерабатывающей промышленности.
• Электродный пековый. По техническим характеристикам достаточно близок нефтяному коксу. Зольность данной разновидности не превышает 0,3 %. Электродный пековый кокс — это результат коксования каменноугольного пека в условиях высокого температурного режима.
• Каменноугольный. Одна из самых распространенных разновидностей. В зависимости от качества (химического состава) исходного сырья и принципа коксования каменного угля выделяют доменный, литейный, бытовой и другие узкоспециальные виды кокса.

В целом каменноугольный вид можно охарактеризовать, как твердое, пористое вещество серого цвета, получаемое в процессе сухой перегонки каменного угля. Однако в зависимости от разновидности и назначения, характеристики будут меняться.

По качеству получаемого сырья доменный кокс считается лучшим вариантом из всех разновидностей каменноугольного. Содержание серы в этом продукте составляет 2 %. Доменный или кузнечный кокс правильной консистенции имеет куски размером 25-80 мм. Допускается присутствие примеси из гранул меньшей фракции, но их количественное соотношение не должно превышать 3% от общей массы вещества.

Литейный кокс отличается от доменного преобладанием более крупных кусков: от 60 мм. А также меньшим содержанием серы: до 1 %.

Бытовой кокс наименее прочный из всех разновидностей, что не мешает ему пользоваться постоянным спросом. Больше чем бытовой, востребован мелкий кокс или орешек. В промышленных масштабах используют кокс с фракцией 10-25 мм.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.