Саранчук В.И., Ошовский В.В., Власов Г.А.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ

ДонГТУ, Східний видавничий дім, 2001, (стр. 152-158)

Состав и выход продуктов полукоксования зависит от вида ТГИ, степени углефикации и температуры пиролиза (таблица 1).

В процессе полукоксования ТГИ претерпевают сложные превращения, сопровождающиеся перераспределением химических элементов, входящих в состав органической массы, между твердыми, жидкими и газообразными продуктами, характер которого зависит от природы и степени метаморфизма ТГИ, что видно из таблицы 2.

Таким образом, наиболее "подвижными" элементами в углях, являются водород и кислород, причем наиболее велика интенсивность выделения этих элементов у сапропелитов, а у гумусовых углей она снижается с ростом степени углефикации.

Таблица 1

Примечание: *- на горючую массу

Таблица 2

Полукокс. Зольность полукокса выше зольности исходных углей, так как минеральные компоненты практически не удаляются при температуре полукоксования.

Выход летучих веществ из полукокса зависит от их выхода из угля, составляя 23-25 % от исходного количества.

Содержание углерода в полукоксе всегда выше, чем в исходном угле, причем, чем моложе уголь, тем более возрастает содержание углерода в полукоксе. Так, если в углях содержание Сdaf колеблется от 68 до 85 %, то в полукоксе из них - от 84,4 до 91,8 %. Содержание водорода в углях изменяется от 9,15 до 3,86 %, а в полукоксе из них - 4,38 - 2,65 %, т.е. на 5,3 и 1,7 %.

Содержание кислорода в полукоксе не превышает 5 %. Таким образом, полукоксы всегда имеют более близкий элементный состав и более обуглерожены, что повышает их качество, как энергетического топлива, так как теплота их сгорания (32-35 МДж/кг) значительно выше, чем у исходных молодых углей и торфа.

В зависимости от спекаемости угля полукокс может быть спекшимся или оставаться в кусках и зернах.

Полукокс обладает повышенной пористостью (40-45 % против 5-6 % у углей) и соответственно малой насыпной плотностью (0,5-0,6 т/м3). Он имеет высокую реакционную способность к СО2, хорошо горит, легко воспламеняется.

Элементарные структурные единицы полукокса отличаются от исходных углей большей степенью конденсации, что позволяет говорить о принципиальном сходстве процесса термодеструкции и метаморфизма в природных условиях.

Газ полукоксования. Первичный газ (газ полукоксования) принято называть прямым до конденсации из него паров и улавливания газового бензина и обратным после удаления компонентов первичной смолы и газового бензина. Состав обратного первичного газа зависит от технологических условий процесса, сырья и конструкции печей (таблица 3).

Таблица 3

С повышением температуры полукоксования состав первичных газов заметно изменяется (таблица 4).

Таблица 4

Первичная смола представляет собой сложную смесь различных органических веществ, конденсирующихся из газа полукоксования (прямого газа) при температуре 30-50 °С. Как правило, она остается жидкой при комнатной температуре, имея большую или меньшую вязкость, однако некоторые торфа и бурые угли дают иногда густые первичные смолы из-за наличия в них значительного количества твердых парафинов. Плотность смолы близка к единице (0,845-1,078), цвет изменяется от желто-бурого до темно-бурого.

В зависимости от природы, степени углефикации и состава ТГИ в первичной смоле обнаружены:

1. предельные углеводороды – CnН2n+2 от пентана до С=30-35 и Н62-72;
2. непредельные углеводороды жирного ряда - CnН2n (олефины) и CnН2n-2 (диолефины);
3. ароматические углеводороды (немного бензола, толуол, ксилолы, а также мезитилен, стирол и др.);
4. конденсированные ароматические соединения (нафталин, тетралин, декалин, дифенилметан, метилированные гомологи нафталина и антрацена);
5. нафтены (циклогексан и др.);
6. фенолы, главным образом, высшие и небольшое количество фенола;
7. органические основания - простейшие гомологи пиридина - пиколины, лутидины, коллидины, а также хинолин и его гомологи, но очень мало пиридина;
8. карбоновые кислоты (уксусная, олеиновая), а также кетоны и спирты - в небольших количествах;
9. эфиры - в первичных смолах только из торфа и бурых углей, содержащих воск.

Исследования первичной смолы проводятся:

1. для определения содержания в ней отдельных классов и соединений при изучении молекулярной структуры и химической природы веществ, входящих в состав ТГИ;
2. для определения содержания продуктов, имеющих практическую ценность как моторное топливо (бензин, керосин), масло и сырье для химической промышленности.

[Вверх]