Маковский Р.В., Кулакова В.О., Бутузова Л.Ф.

Библиотека

Возможности комплексной переработки шихт на основе сернистых углей Донбасса

Донецкий национальный технический университет

Источник: Третья Всеукраинская научная конференция студентов и аспирантов « Химия Каразинские чтения – 2011» (ХКЧ–11), 18–21 апреля 2011 года: тезисы докладов. – Х.: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2011. – 222 с. (с.91–92).

Решение проблем усовершенствования работы коксохимических произ-водств Украины возможно, в первую очередь, за счет реформирования и развития сырьевой базы, а также повышения качества кокса. Современные условия углеобеспечения нуждаются в разработке новых подходов при составлении угольных шихт.

Цель работы – изучение влияния типа углей по восстановленности на выход и состав химических продуктов полукоксования, как основной стадии термической деструкции, с целью более рационального и эффективного использования отечественной сырьевой базы.

В качестве объектов исследования использовали слабовосстановленный уголь марки Г типа «а» (Га), пласт k₇ ш. «Центральная»следующего состава: W^a=2,2 %; A^d_t=5,2 %; V^daf=36,0 %; C^daf=85,1 %; H^daf=5,11 %; S^d_t=1,22 %, и восстановленный уголь марки Ж типа «в» (Жв), пласт k₈ ш. им. Засядько следующего состава: W^a=0,8%; A^d_t=2,7 %; V^daf=31,7 %; C^daf=87,3 %; H^daf=5,23 %; S^d_t=2,81 %, а также их шихты при разных соотношениях компонентов: Га/Жв = 50/50 % и Га/Жв = 30/70 %.

Процесс полукоксования проводили следующим образом: 20 г навески поместили в реторту, присоединили к ней колбу Вюрца для сбора смолы и воды, газометр для приема газа. После окончания эксперимента определяли выход полукокса, смолы, воды (табл. 1). Объем газа, образовавшегося в результате проведения процесса полукоксования, определяли по ГОСТ 3168–66. Общую плотность газа рассчитывали по плотностям отдельных компонентов. Состав газа определяли в аппарате ВТИ (рис.1).

Таблица 1 – Выход продуктов полукоксования, % daf

Уголь, шихта	Полукокс	Пирогенетическая вода	Смола	Газ
Га	69,8	6,2	10,0	14,0
Жв	74,5	2,7	8,5	14,3
Га/Жв = 50/50%	72,3	3,5	9,7	14,5
Га/Жв = 30/70%	72,4	3,3	9,7	14,6

Из табл.1 видно, что при использовании угля Га получаем больший объем смолы и пирогенетической воды, но наименьший выход полукокса. Получение большего количества парогазовых продуктов объясняется наличием большего числа алифатических фрагментов и кислородсодержащих функциональных групп в органической массе газового угля. Это подтверждается более низкой температурой начала деструкции органической массы образцов: для угля Жв – 350 ^оC, шихты Га/Жв=30/70% – 338 ^оC, шихты Га/Жв=50/50% – 328 ^оC.

Рисунок 1 – Количественный анализ полукоксового газа, мл/г^daf

Анализируя результаты, полученные в ходе проведения процесса полукоксования (рис.1), становится очевидным, что полукоксовый газ слабовосстановленных углей Га отличается большим содержанием CO, поскольку их органическая масса содержит много различных функциональных кислородсодержащих групп, которые интенсивно разрушаются в температурном интервале полукоксования. Восстановленные угли Жв обогащены сернистыми соединениями, поэтому увеличение доли жирных углей в шихте приводит к возрастанию суммарного выхода CO₂+H₂S. Например, для шихты Га/Жв=30/70 % он составляет 6,54 %, что свидетельствует о более полном обессеривании твердого остатка и переходе серы в газовую фазу. Полукоксовый газ, полученный при использовании шихты данного состава, характеризуется высоким содержанием водорода, метана и непредельных углеводородов, а, следовательно, он обладает большей теплотой сгорания.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что использование высокосернистого жирного угля и малосернистого газового угля при соотношении компонентов Га/Жв=30/70 % является более предпочтительным, рациональным и эффективным для комплексного использования сырья с получением химических продуктов и полукокса. Применение данного варианта составления шихты позволяет не только сохранить спекающую способность угля, но и перевести большую часть сернистых соединений в газовую фазу.