Аннотация
Купич В.А., Печень В.А., Бутузова Л.Ф. Влияние антраценовой фракции на выход продуктов полукоксования газового угля. В работе исследовано поведение газового угля при полукоксовании в присутствии добавки антраценовой фракции коксовой смолы (5-15 %). Установлено оптимальное соотношения добавки к газовому углю для получения максимального выхода жидких продуктов.
Ключевые слова:
газовые угли, антраценовая фракция, полукокс, первичная смола, полукоксовый газ
Влияние антраценовой фракции на выход продуктов полукоксования газового угля.
Полукоксование – процесс термической переработки твердого топлива (каменного угля, бурого угля и сланцев) без доступа воздуха до температур 500-6000С. Продукты полукоксования находит широкое применение. Полукокс применяется как бытовое топливо, в качестве промышленного топлива для непосредственного сжигания в топках паровых котлов или промышленных агрегатов (на электроцентралях, цементных, стекольных и керамических). В последнее время полукокс применяется в качестве промежуточного продукта при производстве формованного металлургического кокса.
Выход первичной смолы или дегтя
является важнейшей характеристикой технологического процесса полукоксования. В его состав входит до 35% фенолов, 3-5% олефинов, до 10% нафтеновых, 15-25% ароматических углеводородов, 1-2% органических оснований и 2-10% парафиновых углеводородов.
Полукоксовые смолы в принципе могут быть сырьем для получения моторных топлив, фенолов, парафинов, углеводородов ароматического ряда. Фенолы находят применение в производстве пластических масс, лаков, синтетических волокон, фармацевтических препаратов. Парафины служат сырьем для производства поверхностно-активных веществ и моющих препаратов.
В теоретическом плане изучение процесса полукоксования, как важнейшей стадии процесса коксования, позволяет сделать научно-обоснованный выбор спекающих добавок для коксовых шихт с высоким содержанием слабоспекающихся компонентов, которые образуют недостаточное количество жидких продуктов в пластическом состоянии.
В настоящей работе объектом исследования служили газовые угли, которые являются одним из основных компонентов коксовой шихты. Однако, увеличение их доли в шихте приводит к уменьшению количества жидких нелетучих продуктов в пластической массе. Для компенсации этого эффекта рекомендуется использование мезогенных спекающих добавок. Выбор в качестве спекающей добавки антраценовой фракции каменноугольной смолы обусловлен тем, что при кристаллизации она легко образует кристаллы небольших размеров и сорбируют большое количество жидкой фазы, со значительным трудом отделяясь от масла. Антраценовая фракция является последней фракцией, получаемой при ректификации каменноугольной смолы. В ее состав входит 1 – 3 % высококипящих фенолов, 3 – 5 % нафталина, 2 – 4 % пиридиновых оснований, 16 – 20 % сырого антрацена и 75 – 80 % антраценового масла. Особенностью кристаллизации антраценового масла являются очень высокая вязкость продукта и близость структуры и свойств твердой и жидкой фаз. Вязкие продукты, подобные антраценовому маслу обладают внутренней анизотропией, что приводит к формированию в жидкой фазе своеобразных кристаллоподобных фрагментов.
Целью настоящей работы является сравнительный анализ поведения газового угля в температурном интервале полукоксования без и в присутствии добавки различного количества антраценовой фракции.
Экспериментальная часть
В работе использованы следующие стандартные методы исследования: технический и элементный анализы по ГОСТ Р 53357-2013 и ГОСТ Р 53355-2009 соответственно; определение выхода продуктов коксования по ГОСТ 3168-93; определение объемной доли компонентов в газах по ГОСТ 5439-76.
В таблице 1 приведены сравнительные данные по выходу продуктов полукоксования исследуемого угля с добавками антраценовой фракции. Из таблицы следует, что при увеличении процентного доли антраценовой добавки в смеси резко (? в 3 раза) увеличивается выход смолы, уменьшается выход пирогенетической влаги, полукокса и полукоксового газа. Увеличение выхода смолы свидетельствует об увеличении спекаемости смеси.
Как видно из таблиц 2,3, основным компонентом полукоксового газа является метан. При добавлении антраценовой добавки в газе увеличивается выход углеводородов и суммы кислых газов – диоксида углерода и сероводорода. Этот факт свидетельствует о том, что полученный полукокс содержит меньше гетероатомов кислорода и серы, т. е. является более калорийным и менее сернистым.
Снижение содержания оксида углерода и водорода под влиянием добавки свидетельствует о реализации процессов синтеза в органической массе угля и, как следствие, должно отражать улучшение его спекаемости.
Выводы
Проведенные лабораторные исследования подтверждают целесообразность использования антраценовой фракции для увеличения выхода полукоксовой смолы и увеличения доли слабоспекающихся газовых углей в коксовой шихте.
Список использованной литературы
1.Печень В.А., Оксак Н.М., Бутузова, Л.Ф. Влияние добавки антрацена на спекаемость газовых углей / Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: сборник докладов ХIII Международной конференции аспирантов и студентов / ДОННТУ, ДонНТУ. – Донецк: ГОУ ВПУ «ДОННТУ, 2019. – с. 221-224.