ДонНТУ    Портал магистров ДонНТУ    Поисковая система ДонНТУ   


ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

ТЕМА РАБОТЫ:"Исследование сернистых углей методом экстракции"

   Составитель:  Бондаренко Алексей Викторович


Автореферат    Библиотека    Ссылки    Автобиография     Результаты поиска    Индивидуальное задание   

DEU

ЗАКОННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НА ВЫБРОСЫ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ОБОГАЩЕНИЮ И ДАЛЬНЕЙШЕЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЯ.

GESETZLICHE BEGRENZUNG VON ABWASSEREMISSIONEN AUS DER AUFBEREITUNG, VEREDELUNG UND WEITERVERARBEITUNG VON KOHLEN
www.lebensministerium.at/filemanager/download/6347/

Общие сведения.

      Уголь является одним из осадочных полезных ископаемых, возникших в процессе углеобразования. Уголь используют уже тысячелетия как твёрдый горючий материал и химическое сырьё. Различают уголь по свойствам, составу, поведении при нагревании и т.д., поэтому существует множество видов угля: антрацит, тощий уголь, жирный уголь, газовый уголь, пламенный уголь, длиннопламенный уголь. Это разделение ориентировано в первую очередь на содержание в угле летучих компонентов. В химическом отношении уголь является сложной трудно поддающейся анализу смесью органических соединений, содержащей водород, углерод, кислород, азот, серу, минеральные составные части, (кремний, алюминий, железо, магний, кальций, калий, натрий, фосфор, хлор и т.д.) которые выделяются при горении угля.
      О конституции угля до сих пор известен только состав строительного вещества, молекулы угля входящие в его состав возникли из целлюлозы, поллилозы и лигнина растений, которые подвергались процессу углефикации ещё 300 млн. лет назад (период Карбон) и почти 135 млн. лет назад (Меловой период) образовывались бурые угли. Под углефикацией подразумевают биохимический и химический процесс, длящийся несколько миллионов лет, при котором происходит уменьшение доли летучих веществ растительного исходного материала (водорода, кислорода, азота) и увеличения содержания углерода, пока его содержание в конце процесса не приблизится к 100% (как в графите). Предпосылка для протекания подобного процесса является отсутствие кислорода, наличие соответствующего давления, температуры и длительного периода времени. Степень углефикации является решающей для классификации технологического поведения угля, например при коксовании. Наряду с углеродом угли содержат много органически связанного азота и органически связанной серы (из белковых соединений растений) а также сулифиды железа.
      Содержание последнего вытекает из влияния сероводорода в ходе процесса углефикации. Используя органические растворители (например, кетоны, пиридины, амины, фенолы, тетралины, ароматично-алкильные смеси) из угля можно получить множество насыщенных и ненасыщенных углеводородов. При этом содержание в углях растворимых органических и гидроароматических веществ, таких как антрацен, кризен, флюрен, фенантрен и так далее сильно зависит от степени углефикации; рост соотношения С/Н сопровождается повышением содержания конденсированных ароматических веществ. Молекулы угля с высоким содержанием углерода состоят из алкильных ароматических структур (полициклических ароматических углеводородов); относительное число ароматических колец определяет ароматичность. Кислород, азот, и сера включены в гетероциклические кольца, при этом кислород чаще встречается в фенолах и эфироподобных соединениях. В углях также встречаются алифатические углеводороды. Бурые угли содержат также молекулы с многочисленными карбоксильными группами, имеющие исключительное свойство ионообменника. В каменном угле содержится приблизительно 75% углерода в форме конденсированных ароматических веществ.
       В просторечии под понятием уголь могут иметь в виду также "не настоящие" угли, такие как костяной, кровяной и древесный уголь, кокс, угольная пыль, сажа, а также остальные существующие материалы, состоящие практически из чистого углерода, такие как графит или искусственные угли, которые используются как электроды, активированный уголь и т.д.

Полукоксование, коксование

      Под полукоксованием понимается пиролиз в твердой фазе, битуминирование вещества при температурах от 500 до 600 oС. При этом из угля образуется твердый не содержащий битума остаток, а также жидкие и газообразные углеводороды. В качестве сырья для полукоксования служат, прежде всего, бурые угли, как в рассыпной, так и брикетированной форме учитывая то, что смолы и масла интенсивно используются для других целей.
       В отличие от полукоксования, которое может проводиться непрерывно, коксование происходит сейчас исключительно в периодически работающих камерных печах. Исходным материалом является особый сорт каменного угля (коксующийся уголь). Способность к коксообразованию коксующегося угля зависит от температуры образования пластического слоя и начала образования твердого вещества, а также поведения во время спекания. Из коксующихся каменных углей особенно пригодны угли с выходом летучих компонентов в интервале 15-30% по массе.
       Коксование как высокотемпературных процесс происходит в многослойных регенераторных печах при температурах 1000-1400 oС. Период коксования зависит от технологических условий печи и составляет от 15 до 25 часов. Главным продуктом коксования является металлургический кокс необходимый для производства чугуна (доменный кокс), который отличается хорошей твердостью кусков и прочностью при истирании. Дополнительно возникают побочные продукты коксования (коксовый газ, и другие углеродистые материалы). Коксовые печи состоят, как правило, из герметически закрывающихся камер выложенных огнеупорным кирпичом высотой 5-8 м., длиной 12-17 м, шириной 0.5-0.4 м, которых путем внешнего обогрева без доступа воздуха нагревается 20-50 тон угля (коксование). 20-50 подобных камер могут быть объединены в батареи коксовых печей. С тонны угольной шихты получают 750-780 кг кокса и от 300 до 400 м3 газа коксования.
      Заключительной стадией процесса коксования является гашение тлеющего кокса (гашение кокса). Гашение происходит, как правило, целенаправленной подачей воды в тушильные башни. В течение периода тушения от 60 до 100 секунд тратится от 1 до 1.5 м3 воды на тону кокса, из которой испаряется приблизительно половина. Оставшаяся вода после промежуточной очистки вновь используется в процессе тушения. В настоящее время существует также технология сухого тушения кокса циркулирующим инертным газом, термическая энергия которого может быть использована для производства энергии.
      Газ, выделяющийся при коксовании, используется в энергетике; это - высококалорийный газ с теплотворной способностью более чем 20000 кДж/м3. Газ состоит в основном из - водорода (60%), метана(25%), угарного газа(5%), углекислого газа(2%), азота(2%) и более высоких углеводородов(3%). Перед сжиганием побочные вещества (сырая смола, фенолы, аммиак, угольные легкие масла и т.д.) должны быть удалены. Это происходит чаще всего при охлаждении газа после выхода из печи газовым конденсатом (водой из газа). Содержащиеся в остатке вещества затем удаляются сначала в аммиачных, сероводородных и бензольных мойках. Моющие агенты циркулируют в этих мойках. Избыточная вода из моечных аммиачных и сероводородных моечных аппаратов возвращается после обработки обратно в цикл.
       Из газового конденсата сначала отделяется механическим способом и флотацией взвешенные твердые материалы, эмульгированные смолы и масла отделяются в смолоотделителе. После этого происходит обезфеноливание. Это реализуется при помощи бензола выделяемого из коксового газа, бутилацетата, диизопропилена или методом адсорбции при помощи активированного угля или кокса; жидкие растворители могут использоваться повторно, насыщенный активированный уголь или кокс сжигаются. На следующем шаге обработки конденсата удаляются паровыдуванием жидкие компоненты, такие как аммиак, сероводород и цианистый водород. Выделенные вещества могут быть использованы для производства серной кислоты или удобрений (сульфата аммония).
       Сточная вода процесса коксования состоит из той воды, которая содержится в каменном угле, пирогенетической воды, образующейся при частичном окислении водорода каменного угля, газового конденсата и промывочных вод, использующихся при очистке коксового газа.Вода для тушения кокса циркулирует, изолировано и не отводится.