Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
- 3. Огляд досліджень та розробок
- 3.1 Огляд міжнародних джерел
- 3.2 Огляд національних джерел
- 4. Огляд технології переробки кам'яновугільного пеку на підприємстві ЗАТ"Макіївкокс"
- 5. Скорочення газоподібних викидів що утворюються під час переробки високотемпературного пеку
- Висновки
- Перелік посилань
Вступ
Масштаб виробництва кам'яновугільного пеку визначається, перш за все, випуском кам'яновугільної смоли, а її обсяг залежить від кількості металургійного коксу, споживаного при виробництві чавуну. Одержувана на коксохімічних підприємствах кам'яновугільна смола є сировиною для випуску електродного пеку. Найбільш активними споживачами електродних пеков є кольорова металургія (виробництво алюмінію) і власне виробництво електродів різного призначення електродними і алюмінієвими заводами (в тому числі для виплавки сталі в електродугових печах). За рівнем споживання основним слід вважати перший напрямок. Так, наприклад, в Росії на алюмінієву промисловість припадає до 88 % електродного пеку, або до 52% всього споживаного пеку (включаючи виробництво пекового коксу, вогнетривів, препарованих смол і ін.).
Оригінальні пеки, вироблені за існуючими в даний час технологіями дистиляції кам'яновугільної смоли, не можуть безпосередньо використовуватися як електродні матеріали. Технологія виробництва електродного пеку повинна забезпечувати можливість досягнення оптимальних значень комплексу якісних показників, відповідальних як за в'яжучі, так і за коксоутворюючі властивості продукту.
1. Актуальність теми
Кам'яновугільний пек є найбільш цінним продуктом переробки кам'яновугільної смоли, який застосовують, у тому числі, для виробництва електродної продукції в якості в'яжучої речовини. Незважаючи на те, що в ряді країн давно і активно ведуться дослідження з розробки альтернативних електродних в'яжучих речовин (зокрема, на нафтовій основі), рівноцінної заміни кам'яновугільному пеку в даний час немає. Це визначає постійний стабільний попит на кам'яновугільні електродні пеки.
Магістерська робота присвячена актуальному завданню контролю викидів під час переробки кам'яновугільного пеку, таких як коксовий пил, кам'яновугільний пил та газоподібних речовин.
2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
Метою дослідження є техніко-екологічне обґрунтування та вивчення процесів отримання високотемпературного пеку на коксохімічних підприємствах.
Основні задачі дослідження:
- Аналіз існуючих технологій отримання високотемпературного пеку за допомогою електродної в'яжучої речовини.
- Вивчення методів вирішення існуючих проблем отримання високотемпературного палива.
- Вивчення впливу на атмосферу викидів від коксохімічних підприємств.
- Пошук оптимальних способів зменшення викидів від виробництва кам'яновугільного пеку.
- Розробка альтернативних варіантів утілізації виробничих відходів.
Об'єкт дослідження: кам'яновугільний пек.
Предмет дослідження: процес отримання високотемпературного пеку за допомогою електродної в'яжучої речовини.
Таким чином в результаті виконання роботи після оцінки негативного впливу буде запропоновано вирішення проблеми утилізації виробничих відходів на коксохімічних підприємствах і розроблений план заходів щодо їх зменшення.
3. Огляд досліджень та розробок
Незважаючи на проведені дослідження по створенню синтетичного електродної в'яжучої речовини із заданими властивостями, реально широко використовується кам'яновугільний пек, масштаби вироблення і споживчі властивості якого безпосередньо пов'язані з виробництвом металургійного коксу. Сучасні світові тенденції в модернізації чорної металургії спрямовані на зниження витрат, а значить і вироблення металургійного коксу, внаслідок розвитку конкуруючого процесу отримання сталі в електродугових печах і збільшення кількості доменних печей з інжекцією пилоподібного вугілля. Проте, світове виробництво коксу досить велике і становить ~ 350 млн.т/рік. При такому обсязі виробництва в якості побічного продукту утворюється більше 15 млн.т/рік кам'яновугільної смоли. Хоча більша частина її, в тому чи іншому вигляді, спалюється, для забезпечення світової потреби в електродному кам'яновугільному пеку (близько 3,3 млн.т/рік) її цілком вистачає. Але оскільки виробники та споживачі кам'яновугільних пеков часто розділені великими відстанями, в деяких регіонах в даний час спостерігається дефіцит електродної в'яжучої речовини [2].
3.1 Огляд міжнародних джерел
Найважливішим сировинним компонентом у виробництві більшості видів вуглецевої продукції є матеріали в'яжучої речовини, якість яких значною мірою визначає рівень фізико-механічних властивостей продукту [1]. Сприятливе поєднання високої коксообразующей здатності і низької в'язкості в розплавленому стані вигідно відрізняє кам'яновугільний пек від інших видів в'яжучих речовин для різних углеродсодержащих композицій, що піддаються згодом карбонізації. З цієї причини електродний кам'яновугільний пек у всьому світі є пріоритетним в'яжучою речовиною для отримання багатьох видів вуглецевої продукції (анодних мас, електродів, конструкційних матеріалів, електровугільних виробів та ін.) [2].
У більшості регіонів світу виробляються відносно невеликі кількості електродного пеку, що не завжди задовольняє власні потреби. Найбільший дефіцит спостерігається в країнах з розвиненою алюмінієвою промисловістю, яка є домінуючим споживачем кам'яновугільних пеків. Це відноситься до країн Північної Америки і Росії, дефіцит пеку в яких компенсують імпортними поставками [2].
3.2 Огляд національних джерел
Найбільш поширений в даний час в промисловості Росії спосіб отримання средньотемпературний кам'яновугільного пеку шляхом одноразового випаровування смоли, попередньо нагрітої в трубчастій печі до 360-420 °C, практично не дозволяє регулювати вміст α- (речовини, нерозчинні в толуолі) і α1-фракції (речовини, нерозчинні у хинолине) в пеку, тому ці показники пеку практично повністю визначаються властивостями смоли, яка надходить на переробку. У свою чергу, при зміні щільності смоли, що надходить на переробку, виникають труднощі з отриманням пеку необхідної якості, особливо за змістом α- і α1. Окремо варто відзначити, що зміст α-фракції практично обернено пропорційно виходу летючих речовин. Тобто, підвищуючи вміст речовин, нерозчинних в толуолі, тим самим знижується вихід летких речовин. Цей вплив стає більш актуальним при наявності в якості сировини смоли з низьким ступенем піролізованості
Окремої уваги вимагають пропоновані методики щодо поліпшення якості пеку шляхом впливу на вихідну сировину – кам'яновугільну смолу. Найбільш значущими факторами, що впливають на вміст α-фракції в пеку, є температура і витрата сировини [3].
Широко застосовувався раніше метод віддування летких речовин з пеку киснем повітря, на сьогоднішній день, стає менш поширеним в силу ряду причин. Питання ж перемішування в реакторі пека без повітря стали більш злободенними і дають можливість для подальших досліджень. Також, одним з перспективних напрямків у поліпшенні якості пека є збільшення часу перебування пека в апаратурі. Реалізується цей метод шляхом використання каскаду реакторів [4].
4. Огляд технології переробки кам'яновугільного пеку на підприємстві ЗАТ"Макіївкокс"
З метою зниження навантаження на навколишнє середовище найменш витратним видається шлях модернізації існуючої технології з метою переорієнтації її на роботу в нових умовах. На ЗАТ «Макіївкокс» підприємстві дослідили можливість коригування виходу та властивостей середньотемпературного пеку (СТП) шляхом внесення до кам'яновугільної смоли перед Другою сходинкою нагрівання сірковмісної присадки кам'яновугільного Походження. Однак цей метод, як і, наприклад, додавання до СТП в процесі термообробки сульфату амонію, незважаючи на ефективність, має свої обмеження. Лімітуючим фактором в даному випадку є масова частка сірки в кам'яновугільному електродному пеку. Наприклад, в технічних умовах на вимогу споживачів, на відміну від ГОСТ 10200-83, жорстко нормується масова частка загальної сірки (α). Оскільки цей показник залежить від аналогічної характеристики вихідної сировини і від кількості сірковмісної добавки, в ряді випадків використання подібних прийомів може бути ризикованим.
З метою збереження належного рівня показників якості електродного пеку в умовах зниження ступеня піролізованості сировини як один із способів розглядалося придбання високопіролізованої смоли з боку для компаундування з готівковою низькопіролізованою. На підставі вище наведених рекомендацій розроблена технологія усереднення привізних смол і смоли власного виробництва [5].
У смолоперегонном цеху підприємства Макіївкокс функціонує найбільш поширена в країнах пострадянського простору установка виробництва електродного сполучного шляхом термоокислення середньотемпературного пеку (СТП), одержуваного на стадії одноразового випаровування кам'яновугільної смоли у відділенні дистиляції [6]. Суть методу полягає в термічній обробці СТП при 340-370 ° з в кубах-реакторах безперервної дії при безперервному барботаж повітря через оброблюваний розплав. Кисень повітря є фактором, що інтенсифікує реакції ущільнення (поліконденсації та полімеризації), які призводять до необхідних змін фізико-хімічних властивостей пеку. Температура процесу окислення підтримується за рахунок температури СТП на виході з випарника (більшою мірою) і екзотермічного ефекту окислювальних реакцій (меншою мірою). Перевагами цієї технології, що стали причиною її широкого поширення, є простота апаратурного оформлення і управління процесом окислення.
5. Скорочення газоподібних викидів утворюються при переробці високотемпературного пеку
Найважливішим напрямком зниження промислових викидів в повітряний басейн є вдосконалення технології виробництва процесів і основного технологічного обладнання. При виборі технологічних агрегатів перевагу слід віддавати більш потужним агрегатів [7]. Наприклад, Доменна піч об'ємом 5000 м3 замінює цілий доменний цех і тільки за рахунок скорочення джерел пило - і газовиділень значно скорочуються викиди пилу і оксиду вуглецю.
Заміна в металургійних агрегатах палива електроенергією істотно знижує викиди пилу і шкідливих газів. Виключення зайвих операцій і проміжних ланок, пов'язаних з пило - і газовиділенням, може сприяти значному зниженню викидів в атмосферу. Перехід від періодичних процесів до безперервних дозволяє сильно скоротити пило - і газовиділення. Наприклад, перехід в доменних цехах від скіпової подачі матеріалів до транспортерної скорочує пиловиділення в кілька разів. Оснащення технологічних агрегатів протипиловими пристроями значно зменшує виділення пилу в атмосферу. Прикладом подібного роду пристроїв можуть служити апарати для бездимного завантаження коксових печей і многосопловие кисневі фурми.
Скороченню кількості викидів сприяє також робота на кондиційній сировині, що відповідає технічним умовам [8]. Велике значення має процес коксування, ущільнення дверей, за цілісністю якого необхідний постійний контроль.
В цілому для очищення газів від хімічних газоподібних домішок можуть бути використані наступні методи:
а) Абсорбція - процес розділення газових сумішей за допомогою рідких поглиначів - абсорбентів. Якщо поглинається газ (абсорбтив) хімічно не взаємодіє з абсорбентом, то абсорбцію називають фізичної (не поглинається складову частину газової суміші називають інертом, або інертним газом). Якщо ж абсорбтив утворює з абсорбентом хімічну сполуку, то процес називають хемосорбцією [9].
б) Адсорбція - поглинання домішок газів твердими речовинами, наприклад, активним вугіллям [10].
в) Переведення газоподібних домішок за допомогою спеціальних добавок в твердий або рідкий стан з подальшим виділенням їх з газу.
Висновки
В основі способів додаткової термообробки електродних пеков лежать різні механізми формування високомолекулярних фракцій, що визначають коксообразующіе і реологічні властивості пека.
Магістерська робота присвячена актуальному завданню обґрунтування схем отримання високотемпературного пеку коксохімічних підприємств. Грунтуючись на проведеному аналізі літературних джерел, були зроблені наступні висновки:
- Показано, що кам'яновугільний пек є основоопределяющим сировиною для виробництва електродного пеку, відповідного вимогам різних споживачів.
- Обґрунтовуючись на впровадженні технології термоокислення низькопіролізованої смоли з отриманням пеку заданої якості, що включає стадії термоокислення і термовитримки.
- Вивчений і обгрунтований вибір термоокислювальної технологи для отримання електродного пеку на установці переробки смоли ЗАТ «МАКЕВКОКС».
- Показана підвищена реакційна здатність низькопіролізованої кам'яновугільної смоли в термічних і термоокислювальних процесах. Отримання електродного пеку з смол різного ступеня піролізованості вимагає коригування технологічного режиму стадії окислення.
- Обґрунтований спосіб зменшення газоподібних викидів процесів низькотемпературного піролізу.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: 2023 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.
Перелік посилань
- Сидоров, О. Ф. Способ термического окисления каменноугольных смол / О. Ф. Сидоров // Кокс и химия. – 2002. – № 9. – С. 35-43.
- Сидоров, О. Ф. Перспективы производства и совершенствования потребительских свойств каменноугольных электродных пеков / О. Ф. Сидоров, А. Н. Селезнев // Российский химический журнал. – 2006. – № 1 – URL: https://cyberleninka.ru....
- Топливно-энергетические ресурсы: статистика производства стран мира // электронный ресурс, 2012. – URL: https://cat.convdocs.org/docs/index....
- Патент № 83149 Украина, MПK C 10 C 3/00. Способ получения электродного пека: № 200702737: заявл. 15.03.2007: опубл. 10.06.2008 / Скрипченко Н. П., Клешня Г. Г., Ильяшенко Ю. В. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Авдеевский КХЗ».
- ГОСТ 10200-83 Пек каменноугольный электродный. Технические условия: гос. стандарт РФ: утв. и введ. в действие Приказом Ростехрегулирования от 18 апр. 2002 г. № 155-ст.: дата введ. 2005-12-26. – Москва, 2005. – (Система стандартов по информ., библ. и изд. делу). – Систем. требования: Acrobat Reader. – Загл. с титул. экрана.
- Базов, С. В. Управление качеством электродного пека / С. В. Базов, Ю. А. Тарасюк, А. А. Букка и др. // Углехимический журнал. – 2007. – № 5. – С – 67-71.
- Справочник коксохимика: Улавливание и переработка химических продуктов коксования / под ред. Е. Т. Ковалева. – Харьков: ИД ИНЖЭК, 2009. – 450 с.
- Воздействие металлургических предприятий на окружающую среду [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://knowledge.allbest.ru/ecology....
- Абсорбция [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/3852482....
- Адсорбция [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/437941....