Онлайн переводчик http://translate.meta.ua
поменять
По-русски

ТУТИЛИЗАЦИЯ СМОЛИСТЫХ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Клешня Г. Г., ОАО «Авдеевский коксохимический завод», Авдеевка, Донецкая обл., Украина

Чешко Ф. Ф., Украинский государственный научно-исследовательский углехимический институт, Харьков, Украина Производство кокса из каменного угля является одним из основных, обеспечивающих работу горно-металлургического комплекса Украины. Помимо кокса в этом производстве получают ряд химических продуктов, в первую очередь — высококалорийный коксовый газ, бензол и каменноугольную смолу.

Разгонкой последней производят ряд ценных фракций, находящих применение в химической и других отраслях промышленности, а также каменноугольный пек — высококачественное сырье для электродной продукции, используемой в цветной и черной металлургии.

Смола и различные сорта каменноугольного пека в значительных объемах экспортируются, в том числе в такие промышленно развитые страны, как Англия, Италия, Япония и т. д. Большое количество единиц высокопроизводительной аппаратуры, используемой в процессах улавливания и переработки химических продуктов коксования, и особенности некоторых технологических процессов обусловливают значительные объемы образования смолистых вторичных продуктов.

До недавнего времени основным способом их утилизации было производство дорожных вяжущих материалов — дегтей, тяжелых смол и др.

Однако в последнее время ужесточение экологических требований существенно затруднило реализацию дорожных вяжущих на каменноугольной основе. Так, например, приказом №490 от 27.10.2005 г. по государственной службе «Укравтодор» начальникам служб автомобильных дорог запрещено использование на дорогах общего пользования «черновяжущих» материалов каменноугольного происхождения, к которым отнесены дегти, смолы и другие материалы.

В настоящее время основным способом утилизации вторичных смолоподобных продуктов коксохимических производств является их подача в угольную шихту, идущую на коксование. Рядом работ показано, что такие материалы, как, например, осадки механизированных осветлителей и другие смолистые органические отложения, не оказывают негативного влияния на процесс коксования, а в некоторых случаях способны положительно влиять на качество кокса.

Вторичные материалы, отдельные качественные показатели которых осложняют их утилизацию и несовместимы с нормальным протеканием процесса коксования (например, слишком низкий или высокий уровень рН), как правило, могут подаваться в шихту в виде компаундов с другими материалами, полностью или частично нейтрализующими их негативное влияние. Однако внесение смолоподобных добавок в шихту без предварительной обработки возможно только при их нагревании до текучего состояния.

Это, в свою очередь, связано с дополнительными затруднениями вследствие коррозионной опасности, а также склонности ряда вторичных материалов к активной полимеризации даже при незначительном нагреве. Последнее обстоятельство может приводить к отложениям продуктов полимеризации на внутренней поверхности трубопроводов и к их засорению.

Способность утилизируемых материалов к значительному паро- и газовыделению при повышенных температурах осложняет экологическую и социальную обстановку в коксовых цехах.

Вследствие специфических свойств ряда смолообразных вторичных продуктов, перед подачей в шихту их предварительно нейтрализуют. В настоящее время подобная нейтрализация на предприятиях Украины осуществляется главным образом содой либо аналогичными реагентами. Такой технологический прием приводит к дополнительному накоплению в коксе щелочных металлов, что ухудшает его свойства. Наиболее технологичный из реализованных в настоящее время способов дозировки смолообразных материалов в шихту действует в ОАО «Авдеевский КХЗ».

Подача смолообразных материалов осуществляется в углезагрузочный вагон посредством устройства, расположенного на верху печей. В отличие, например, от подачи струей на слой шихты, перемещаемый транспортерной лентой, этот способ позволяет более успешно решать перечисленные выше проблемы.

Тем не менее, в настоящее время существует острая необходимость поиска не сопряженных с образованием новых отходов технологий утилизации вторичных смолистых материалов коксохимического производства (КХП). В качестве одного из путей решения этой проблемы на некоторых предприятиях рассматривается возможность сброса смолистых материалов в каменноугольную смолу.

В табл. 1 представлены результаты выполненной нами разгонки каменноугольной смолы с добавкой 0,5% смолистого материала — вторичного продукта КХП.

Таблица 1 Результаты разгонки каменноуголной смолы

Показатели Изменение значения показателей, абс. ед. Изменение сернистости фракций, абс. %

Массовая доля фракций, выкипающих в температурном интервале, % Интервал температур, °С

До 180 -0,3 -0,15

180-200 -0,13 0,04

200-230 -2,60 0,04

230-300 3,48 -0,10

300-360 -8,26 -0,08

360-380 -0,06 -0,07

Массовая доля пека, % 7,36 0,137

Температура размягчения пека, °С -21,0

Провести ректификацию смолы в присутствии большего количества добавки не удалось из-за вспенивания жидкой фазы и ее выбросов в паровую линию. Следует отметить, что именно по этой причине подача аналогичных материалов в смолу в промышленных условиях без предварительной обработки (подготовки) практически невозможна.

Как видно из приведенных данных, внесение добавки оказывает существенное влияние на процесс разгонки смолы как в плане изменения выхода товарных фракций и пека, так и их качества (в частности, содержания в них серы, массовая доля которой должна быть минимизирована). Прирост выхода высоколиквидного пека однозначно может быть отнесен к положительным эффектам. Вероятно, добавка интенсифицирует процессы уплотнения и наращивания полимерных цепей в смоле, приводя к увеличению выхода невыкипающего остатка.

Однако процессы эти протекают не глубоко — на это, в частности, указывает вызываемое добавкой значительное снижение температуры размягчения пека. Приведенные данные позволили предположить, что вторичные смолистые продукты КХП могли бы при правильном применении решить одну из проблем производства качественного электродного связующего, стоящую в настоящее время перед коксохимией Украины.

Здесь следует отметить следующее. Плотность, а также групповой и химический состав каменноугольной смолы оказывают определяющее влияние на технологические свойства получаемого из нее пека. Исходные пеки, производимые по существующим в настоящее время технологиям дистилляции каменноугольной смолы, не могут непосредственно использоваться в качестве электродных материалов.

Целый ряд требований, предъявляемых потребителями к этим видам сырья, вызывает необходимость осуществления специальных приемов обработки «мягких» пеков, а зачастую и исходных каменноугольных смол. Эти приемы направлены на формирование состава каменноугольного пека, способного обеспечить его технологическую применимость.

К началу 70-х годов прошлого века в Украине сформировалась устойчивая тенденция к преобладанию в общем объеме производства доли смол,

По-украински

ТУТИЛИЗАЦИЯ СМОЛЯНИСТИХ ВТОРИННИХ ПРОДУКТІВ КОКСОХІМІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА

Клішня Г. Г., ВАТ "Авдеевский коксохімічний завод", Авдеевка, Донецька обл., Україна

Чешко Ф. Ф., Український державний науково-дослідний углехимический інститут, Харків, Україна Виробництво коксу з кам'яного вугілля є одним з основних, таких, що забезпечують роботу гірничо-металургійного комплексу України. Окрім коксу в цьому виробництві отримують ряд хімічних продуктів, в першу чергу - висококалорійний коксовий газ, бензол і кам'яновугільну смолу.

Розгоном останнім роблять ряд цінних фракцій, що знаходять застосування в хімічній і інших галузях промисловості, а також кам'яновугільний пек - високоякісна сировина для електродної продукції, використовуваної в кольоровій і чорній металургії.

Смола і різні сорти кам'яновугільного пека в значних об'ємах експортуються, у тому числі в такі промислово розвинені країни, як Англія, Італія, Японія і т. д. Велика кількість одиниць високопродуктивної апаратури, використовуваної в процесах уловлювання і переробки хімічних продуктів коксування, і особливості деяких технологічних процесів обумовлюють значні об'єми утворення смолянистих вторинних продуктів.

До недавнього часу основним способом їх утилізації було виробництво дорожніх терпких матеріалів - дегтей, важких смол та ін.

Проте останнім часом посилення екологічних вимог істотно утруднило реалізацію дорожніх терпких на кам'яновугільній основі. Так, наприклад, наказом №490 від 27.10.2005 р. по державній службі "Укравтодор" начальникам служб автомобільних доріг заборонено використання на дорогах загального користування "черновяжущих" матеріалів кам'яновугільного походження, до яких віднесені дегти, смоли і інші матеріали.

Нині основним способом утилізації вторинних смолоподобных продуктів коксохімічних виробництв є їх подання у вугільну шихту, що йде на коксування. Рядом робіт показано, що такі матеріали, як, наприклад, опади механізованих освітлювачів і інші смолянисті органічні відкладення, не роблять негативного впливу на процес коксування, а в деяких випадках здатні позитивно впливати на якість коксу.

Вторинні матеріали, окремі якісні показники яких ускладнюють їх утилізацію і несумісні з нормальним протіканням процесу коксування (наприклад, занадто низький або високий рівень рН), як правило, можуть подаватися в шихту у вигляді компаундів з іншими матеріалами, повністю або частково нейтралізуючими їх негативний вплив. Проте внесення смолоподобных добавок в шихту без попередньої обробки можливе тільки при їх нагріванні до текучого стану.

Це, у свою чергу, пов'язано з додатковими утрудненнями внаслідок корозійної небезпеки, а також схильності ряду вторинних матеріалів до активної полімеризації навіть при незначному нагріві. Остання обставина може призводити до відкладень продуктів полімеризації на внутрішній поверхні трубопроводів і до їх засмічення.

Здатність утилізованих матеріалів до значного паро- і газовиділенню при підвищених температурах ускладнює екологічну і соціальну обстановку в коксових цехах.

Внаслідок специфічних властивостей ряду смолообразных вторинних продуктів, перед поданням в шихту їх заздалегідь нейтралізують. Нині подібна нейтралізація на підприємствах України здійснюється головним чином содою або аналогічними реагентами. Такий технологічний прийом призводить до додаткового накопичення в коксі лужних металів, що погіршує його властивості. Найбільш технологічний з реалізованих нині способів дозування смолообразных матеріалів в шихту діє у ВАТ "Авдеевский КХЗ".

Подання смолообразных матеріалів здійснюється в углезагрузочный вагон за допомогою пристрою, розташованого на верху печей. На відміну, наприклад від подання струменем на шар шихти, переміщуваний транспортерною стрічкою, цей спосіб дозволяє успішніше вирішувати перелічені вище проблеми.

Проте, нині існує гостра необхідність пошуку не зв'язаних з освітою нових відходів технологій утилізації вторинних смолянистих матеріалів коксохімічного виробництва (КХП). В якості одного з шляхів вирішення цієї проблеми на деяких підприємствах розглядається можливість скидання смолянистих матеріалів в кам'яновугільну смолу.

У таблиці. 1 представлені результати виконаного нами розгону кам'яновугільної смоли з добавкою 0,5% смолянистого матеріалу - вторинного продукту КХП.

Таблиця 1 Результати розгону каменноуголной смоли

Показники Зміна значення показників, абс. ед. Зміна сірчистості фракцій, абс.

Масова доля фракцій, що википають в температурному інтервалі, % Інтервал температур, °З

До 180 - 0,3 - 0,15

180-200 - 0,13 0,04

200-230 - 2,60 0,04

230-300 3,48 - 0,10

300-360 - 8,26 - 0,08

360-380 - 0,06 - 0,07

Масова доля пека, % 7,36 0,137

Температура розм'якшення пека, °З - 21,0

Провести ректифікацію смоли у присутності більшої кількості добавки не вдалося із-за спінювання рідкої фази і її викидів в парову лінію. Слід зазначити, що саме з цієї причини подання аналогічних матеріалів в смолу в промислових умовах без попередньої обробки (підготовки) практично неможливе.

Як видно з приведених даних, внесення добавки робить істотний вплив на процес розгону смоли як в плані зміни виходу товарних фракцій і пека, так і їх якості (зокрема, вміст в них сірки, масова доля якої має бути мінімізована). Приріст виходу високоліквідного пека однозначно може бути віднесений до позитивних ефектів. Ймовірно, добавка інтенсифікує процеси ущільнення і нарощування полімерних ланцюгів в смолі, призводячи до збільшення виходу невикипаючого залишку.

Проте процеси ці протікають не глибоко - на це, зокрема, вказує значне зниження температури розм'якшення пека, що викликається добавкою. Приведені дані дозволили припустити, що вторинні смолянисті продукти КХП могли б при правильному застосуванні вирішити одну з проблем виробництва якісного електродного єднального, що стоїть нині перед коксохімією України.

Тут слід зазначити наступне. Щільність, а також груповий і хімічний склад кам'яновугільної смоли роблять визначальний вплив на технологічні властивості отримуваного з неї пека. Початкові пеки, вироблювані по існуючих нині технологіях дистиляції кам'яновугільної смоли, не можуть безпосередньо використовуватися як електродні матеріали.

Цілий ряд вимог, що пред'являються споживачами до цих видів сировини, викликає необхідність здійснення спеціальних прийомів обробки "м'яких" пеков, а частенько і початкових кам'яновугільних смол. Ці прийоми спрямовані на формування складу кам'яновугільного пека, здатного забезпечити його технологічну застосовність.

На початок 70-х років минулого століття в Україні сформувалася стійка тенденція до переважання в загальному обсязі виробництва долі смол