Б.3.3. Коксохимическое производство. 

Коксохимическое производство является ключевым элементом металлургической и химической промышленности. Этот процесс включает переработку угля в кокс, используемый в доменном производстве, а также получение различных химических продуктов, таких как смолы, бензол, аммиак и сероуглерод.

Стабильная работа коксохимических предприятий обеспечивает качественное сырье для сталелитейной промышленности и химического производства. Однако значительное влияние на экологию делает необходимым внедрение современных технологий и систем контроля. В данном тексте рассмотрены все аспекты коксохимического производства: этапы, технологии, оборудование, экологические и экономические аспекты.

Значение кокса в промышленности

Кокс представляет собой пористый углеродный материал, получаемый путем нагревания угля в отсутствии кислорода.

Основные свойства кокса:

1. Высокая калорийность: Отлично подходит в качестве топлива.
2. Прочность: Используется для обеспечения правильной работы доменных печей.
3. Химическая чистота: Минимальное содержание серы и других примесей.

Применение кокса:

1. Металлургия: Используется в качестве восстановителя при выплавке чугуна.
2. Химическая промышленность: Служит сырьем для производства химикатов.
3. Энергетика: Применяется как высококалорийное топливо.

Этапы коксохимического производства

1. Подготовка угля

На начальном этапе уголь проходит несколько стадий подготовки:

• Дробление: Уголь измельчается до необходимой фракции.
• Обогащение: Удаляются примеси, такие как порода и сернистые соединения.
• Смешивание: Различные марки угля комбинируются для достижения заданных свойств кокса.

2. Коксование

Коксование — это процесс термического разложения угля в коксовых батареях при температуре 900–1100°C.

Основные этапы коксования:

1. Нагрев угля без доступа воздуха.
2. Выделение летучих компонентов.
3. Образование готового кокса.

3. Улавливание летучих веществ

Во время коксования выделяются летучие вещества, которые улавливаются и перерабатываются.

• Газовая фаза: Коксующийся газ очищается и используется в энергетике.
• Жидкая фаза: Получают смолы, аммиак и другие химические соединения.

4. Охлаждение и обработка кокса

Готовый кокс извлекается из батарей, охлаждается водой или инертным газом, а затем сортируется по размерам.

Продукты коксохимического производства

Коксохимическое производство является источником не только кокса, но и множества побочных продуктов.

Основные продукты:

1. Кокс: Главный продукт, используемый в металлургии и энергетике.
2. Коксующийся газ: Высококалорийное топливо, применяемое в технологических процессах.
3. Смолы: Используются для производства дорожных покрытий, лаков и красок.
4. Ароматические углеводороды: Бензол, толуол, ксилол — сырье для химической промышленности.
5. Аммиак: Применяется в производстве удобрений.

Технологии коксования

Периодическое коксование

Наиболее распространенная технология, при которой уголь загружается в коксовую батарею, нагревается, а после завершения процесса извлекается кокс.

Непрерывное коксование

Современная технология, позволяющая одновременно загружать уголь и извлекать готовый кокс, что повышает производительность.

Быстрое коксование

Нагрев угля при очень высокой скорости, что сокращает длительность процесса и уменьшает энергоемкость.

Оборудование для коксохимического производства

Коксовые батареи

Комплекс камер, предназначенных для нагрева угля до температуры коксования.

Типы батарей:

1. Сухого охлаждения: Минимизируют выбросы и используют тепло для выработки энергии.
2. С мокрым охлаждением: Охлаждение кокса водой, что более просто, но менее экологично.

Улавливающее оборудование

Используется для захвата летучих веществ, выделяемых в процессе коксования.

• Газоочистительные установки.
• Сепараторы жидких продуктов.
• Абсорберы для аммиака.

Экологические аспекты коксохимического производства

Основные экологические проблемы:

1. Выбросы СО₂ и метана: Основные парниковые газы.
2. Загрязнение воды: В процессе охлаждения кокса.
3. Образование шлаков и отходов.

Меры по снижению воздействия:

1. Фильтрация выбросов: Использование современных систем очистки газов.
2. Рециклинг отходов: Переработка шлаков и летучих веществ.
3. Замкнутый водный цикл: Исключает сброс загрязненной воды в окружающую среду.

Экономические аспекты

Коксохимическое производство является высокозатратным, но при этом обеспечивает значительные экономические выгоды благодаря широкой востребованности продуктов.

Затраты:

1. Разработка и эксплуатация шахт.
2. Энергозатраты на нагрев и переработку угля.
3. Поддержание экологических стандартов.

Экономическая выгода:

1. Высокая маржинальность кокса и химических продуктов.
2. Стабильный спрос на кокс в металлургии.
3. Экспорт продуктов коксохимии.

Перспективы развития коксохимического производства

Новые технологии:

1. Бездымное коксование: Снижает вредные выбросы.
2. Интеграция с энергетикой: Использование тепла для выработки электроэнергии.
3. Улучшение улавливающих систем: Максимальная переработка летучих веществ.

Экологические инновации:

1. Использование возобновляемых источников энергии.
2. Повышение энергоэффективности оборудования.
3. Снижение углеродного следа.

Примеры успешных проектов

1. «Северсталь» (Россия): Модернизация коксовых батарей для снижения выбросов.
2. Tata Steel (Индия): Внедрение технологий сухого охлаждения кокса.
3. ArcelorMittal (Европа): Комплексная переработка отходов коксохимии.