Химия | Кокс химиялық өндіріс

Кокс химиялық өндіріс.

Алынуы. Өнеркәсіпте аромат көмірсутектерді алудың маңызды көздері мұнай өңдеумен қатар тас көмірді кокстеу болып табылады. Кокстеу процесін зертханада жүргізуге болады. Егер тас көмірді темір түтік ішіне салып, ауа жібермей қатты қыздырса быраз уақыттан кейін одан газбен будың бөлінгенін байқауға болады. Мұндағы U тәрізді түтікте жағымсыз иісі бар ным канденсацияланады, оның үстінгі жағында аммиак суы болады. Ал әрі қарай өтетін газдар ыдыстағы судың үстіне жиналады. Тәжірибе аяқталған соң темір түтікте кокс қалады.
Тас көмірді ауа жібермей қыздырған кезде негізгі төрт зат түзіледі:
кокс, тас көмір нымы, аммиакты су, кокс газы.
Кокс химия өндірісінің негізі көп жағынан көмірді зертханада кокстеу тәжірибесіне ұқсас болады.
Өнеркәсіптік кокс пеші ұзын да тар камерадан тұрады, жоғары тесігінен оған тас көмір салынады, екінші бөлігі от жағылатын қабырға саңылауы, онда газ күйіндегі отын / кокс немесе домна газы / жағылады. Бірнеше ондаған осындай камералар кокс пешінің батареясын құрастырады. Жану температурасы жоғары болу үшін мартен пештнріндегі болат өндіру әдісі сияқты, газ бен ауа акмералар астындағы регенераторларда алдын ала қыздырылады.
1000ºС шамасына дейін ауа жібермей қыздырған кезде тас көмірдің құрамына кіретін күрделі органикалық заттар химиялық өзгеріске ұшырайды, нәтижесінде 96-98% көміртегінен тұратын кокс және ұшқыш өнімдер түзіледі.
Кокстеу процесі 14 сағаттай созылады. Ол аяқталғннан кейін түзілген кокс - * кокс пирогы * камерадан вагонмен шығарылады да сумен немесе инертті газбен сөндіріледі; камераға кокстің жаңа бөлігі салынады, сөйтіп кокстеу қайта басталады. Ұшқыш өнімдер камераның үстіндегі тесіктерден сыртқа шығарылады да газ жинағышқа келеді, мұнда олардан тәжірибеде көрсетілгендей, ныммен аммиакты су конденсациаланады.
Канденсациаланбаған газдан аммиак және жеңіл аромат көмірсутектер
/ әсіресе бензол / алынады. Амиакты бөлгенде газдыкүкірт қышқылының ерітіндісі арқылы өткізіледі; түзілген аммони сульфаты азот тыңайтқышы ретінде пайдаланылады.
Мұнай қара майының коксі сұйық мұнай қалдығын қара майды арнайы пештерде кокстеу, сол сияқты крекинг және мұнайды айдау өнімдерінің пиролизі кезінде түзіледі, ал көмір қара майының коксі жоғары температурада балқитын қара майы кокстеу арқылы алынады

Қолданылуы. Кокс салқындаған соң сорттап, домна пештерінде жағу үшін металлургия зауыттарына жіберіледі. Қоспадан тазартылған соң кокс газы өнеркәсіптік пештерде және тұрмыста отын ретінде пайдаланылады, өйткені оның құрамында көптеген жанғыш заттар бар. Ол химиялық шикізат ретінде пайдаланылады.
Кокс – химия зауытында көмірді камераларда кокстеу дүркін-дүркін жүргізіледі. Үзіліспен жүргізілетін басқа да процестер сияқты, бұл процестің де кемістігі бар. Қазір ғалымдармен технологтар тас көмірді үздіксіз кокстеу әдісін іздестіруде.
Тазартылғаннан кейін кокс газы өнеркәсіпте / шыны балқыту, мартен пештерінде / атын ретінде қолданылады, өйткені оның құрамында көптеген жанғыш заттар бар. Ол химиялық шикізат ретінде де пайдаланылады.
Мысалы кокс газына сутегіні бөліп алып әртүрлі синездерде қолданады.
Тас көмір коксі өте көп мөлшерде домналық процесте шойын өндіруде отын және темір рудасын тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Тас көмір коксін пайдалану ХҮІІІ ғасырдан белгілі. Алғаш коксті қолданып балқыту Ұлы Британияда / 1735 жылы / іске асқан. 1972 жылы 79,75 млн тонна кокс өндірілген.
Кокс химия өнімдерінен химиялық әдіспен өңделіп бағалы заттар да алынады. Мысалы, аммиак аммони сульфатына немесе аммони фосфатына айналдырыылып ол азотты тыңайтқыш ретінде қолданылады.Тас көмір шайырын ауа қатыстырмай қыздырып фракцияларға жыратады. Осыдан шыққн өнім химиялық шикізат ретінде пайдаланылады. Кокс-химия өнімдерінің халық шаруашылығында маңызы зор.

Физикалық қасиеті. Кокс немістің сөзі – түрлі отынды жоғары температурада / 950-1050ºС / ауа қатыстырмай қыздырғанда түзілетін жасанды қатты отын. Кокстің тас көмірден, мұнай мен көмірдің қара майынан алынатын түрлері бар. Бірақ көбі тас көмірден өндіріледі. Мұнай мен көмір қара майынан алынатын кокстің тас көмір коксіне қарағанда күлі аз.
Кокс газы жақсы жанады. Кокс газының құрамында сутек, метан, көміртек тотығы, көмір қышқыл газы, азот, қанықпаған көмірсутектер және аз мөлшерде су буы, күкіртті сктек, бензолды көмірсутек, аммиак болады.
Кокстың сапасына оның құрамындағы күкірт, күл, ылғал және ұшқыш заттар үлкен әсер етеді.Мысалы, күкірт домналық процесте шойын құрамына өтіп, оның сапасын төмендетеді.Сондықтан кокс құрамындағы күкірт мөлшері 1,2- 1,7%-тен, ылғалдық 5% аспауы қажет.
Кокс құрамының 96,5-97,5% көміртек, қалғаны оттек ,сутек, күкірт т.б. Кокс газынан хемосорбциялық әдіспен аммиак ,күкіртті сутек, абсорбциялық әдіспенбензолды көмірсутектер бөлініп алынады.Сондай-ақ аммиакпен бірге жеңіл фенолдар , пиридинді негіздер бөлініп шығады .

Кокс пешінің құрылысы. Кокс пеші-тас көмірді кокстеуге арналған технологиялық агрегат.ХІХ ғасырдың басында жасалған алғашқы кокс пешінің биіктігі 1,5 метр, ұзындығы 15 метр шамасы, бірінен бірінің қашықтығы 2-2,5 метр кірпіш қабырғалардан қаланған.ХІХ ғасырдың екінші жартысында кокс газын сырттай жағатын жалынды кокс пеші, кейінірек кокстеу кезінде түзілетін ұшпа өнімдерді ұстап қалатын кокс пештері пайда болды.Көмір шихтасын пешке тиеу тәсілі мен кокс алу ерекшелігіне қарай кокс пештері жатық және тік пештер болып бөлінеді.Жатық кокс пеші кокстеу камерасынан ,қыздырғыш қабырғалардан және регенератордан тұрады. Кокстеу камерасының үстіңгі жағында шихта тиейтін механизм, камера қабырғаларында ашпалы есіктер бар. Камера кокс гзы , домна газы т.б. жанғыш газдар жағу арқылы қыздырылады. Шихтаны кокстеу мерзімі камераның мөлшеріне және ондағы температураға
Байланысты 13-18 сағатқа созылады.кокстеу аяқталғанда , қыздырылған кокс ашпалы есіктер арқылы сыртқа шығарылып сөндіріледі.Әрбір камера үздік-үздік жұмыс істейтін агрегат.Өндірісте ондаған камера біріктіріліп кокс пешінің батареясын құрайды.Онда барлық камераларға қыздырғыш газ жеткізетін, көмір тиейтін, кокс газын жиятын т.б. ортақ жүйелер болады.

Кокстеу. Кокстеу-табиғи отындарды /негізінен тас көмірді/ ауа қатыстырмай қыздыру арқылы өнеркәсіптік әдіспен қайта өңдеу.Кокстеудегі негізгі өнім –кокс сонымен қатар химия өнеркәсібінде пайдаланылатын ұшқыш заттар.Кокстеуде көмір бірнеше сатыдан өтеді.250ºС-қа дейін қыздырғанда су буы ,СО және көміртегінің (4)валентті оксиді,300ºс-та жеңіл шайырлар мен оттекті қосылыстар айрылғанда түзілетін су буы бөлінеді.350ºс-та көмір жұмсарып ,қамыр тәрізді жұмсақ масса түзеді .500ºС-та алғашқы ұшқыш өнімдерін шығарады да, қатты кеуек өнім- шала кокс түзіледі.700ºС-тан жоғары шала кокс толығымен кокске айналады.Алғашқы ұшқыш өнімдер қатты қызған кокспен және пештің қабырғаларымен жанасып күшті пиролизге ұшырайды да, ақырғы ұшқыш өнімдер түзіледі, олардан күрделі қоспа- ароматты қосылыстар, сутек, метан т.б. пайда болады.Бастапқы көмірден қалған кокстегі күкірт, минералды заттар химиялық өзгеріске ұшырап басқа қосылыстарға айналады. Кокс пешін генератор, кокс газы сияқты отындарды не олардың қоспаларын жағып қыздырады.Көмір камера қабырғаларынан басталып ортасына қарай кокстеледі.Даяр ыстық кокс арнаулы машинамен пештен, сөндіргіш вагонға түсіріледі.Кокстеу процесі кезінде шығатын кокс газының мөлшері кокстелетін көмірдің қасиетіне байланысты болады.
Кокс-химия өнеркәсібі.Бұл тас көмірді кокстеу тәсілімен өңдеуді іске асыратын ауыр өнеркәсіп саласы.Кокс-химия өнеркәсібі кокс,кокс газын, химиялық өнімдерін өндіреді.Бүтіндей кокспен тұңғыш шойын балқыту алғаш рет 1735жылы Ұлыбританияда іске асырылды.Жабық камералы кокс пештері де тұңғыш рет ХІХ ғасырдың 30 жылдарында Англияда енгізілді.Россияда өнеркәсіптік көлемде кокс өндіру ХІХ ғасырдың 80 жылдарында Донбасста басталды.Россияда 1913жылы 4,5млн.тоннадан сәл аз кокс өндірілді.СССР-де кокс шығару үздіксіз өсіп келеді.1970 жылы 78,3 млн.тонна кокс өндірілді.Кокс өндіру және кокс- химия өнеркәсібінің дамуы жөнінен СССР дүние жүзінде 1-орын алды.
СССР-де ең озық кокс пештері салынды, негізгі өндіріс процестері- көмір түсіру, оны кокс пештеріне тиеп –түсіру, коксті сөндіру толығымен механикаландырылған.Көмір шахталарын өлшеу, кокс пештерін қыздыру автоматтандырылған.Кокс- химия өнеркәсібі басқа социалистік елдерде, әсіресе Польшада және Чехословакияда ойдағыдай дамып келеді.1970 жылы металлургиялық кокс өндіру Польшада 16,5 млн.тонна,Чехословакияда 11,5 млн.тонна, АҚШ-та 57,7млн тонна,Жапонияда 25,1млн.тонна, Ұлыбританияда 16,5млн.тонна,Францияда 14,2млн.тонна болды.....