Kunagi peeti koksiahju gaasi koksi valmistamise käigus kõrvalsaaduseks, nii et sageli paiskus see isegi atmosfääri (mis on väga raiskamine!). Hiljem hakati gaasi kasutama koksiahjude kütmiseks ja tänaseks jaotatakse see juba täielikult välistarbijatele koduseks kasutamiseks ja muudeks vajadusteks. Kuidas koksigaasi toodetakse ja milline on selle koostis? Selles artiklis käsitletakse probleemi kõiki aspekte ja tuuakse konkreetseid näiteid gaasi kasutamise kohta.
Ajalooline aspekt
Koksi ahju gaasi ajalugu algas 19. sajandi lõpus – 20. sajandi alguses. Juba siis kasutati seda valgustamiseks, kütmiseks ja vastav alt ka toiduvalmistamiseks ja muudeks majapidamistöödeks. Sel ajal puhkes tööstusrevolutsioon ja linnastumine. Kõrvalsaaduste, kivisöetõrva ja ammoniaagi tootmine hakkas olema keemilise koostisega värvainete valmistamisel ja keemiatööstuses tervikuna kõige olulisemate komponentidena, nimelt toorainena. Seega absoluutselt igat tüüpi värvaineidtehisloodus valmistati tõrvast ja koksiahju gaasist.
Lisaks on koksiahjugaasi hakatud laialdaselt kasutama tööstustoodete valmistamise ahjudes, gaasiküttel töötavates mootorites ja loomulikult toorainena keemiatoodete tootmisel.
Koksi ahju gaasi tootmine
Koksi ahjugaasi saamine toimub samaaegselt koksi tootmisega koksitehastes kivisöe kuivdestilleerimise teel. Oluline on märkida, et see protsess peab tingimata toimuma temperatuuril 900-1200 kraadi. Nagu eespool märgitud, peeti gaasi tootmise algfaasis kõrvalsaaduseks, mistõttu see pääses sageli atmosfääriõhku. Veidi hiljem hakati koksiahjusid kütma koksiahju gaasiga. Seega on gaasitarbimine isiklikeks vajadusteks oluliselt vähenenud (ligi 60%), ülejäänud osa aga kuulus teistele tarbijakategooriatele, näiteks metallurgilise tootmise ahjude kütmiseks, mille temperatuur on äärmiselt kõrge, või majapidamistöödeks. Tänapäeval kuulub absoluutselt kogu gaas välistarbijatele. Miks? Fakt on see, et koksiahjugaas on väga kaloririkas, mis tähendab, et ahjude kütmiseks on võimalik kasutada odavamat gaasi. LPG on selle suurepärane näide. Muide, see põhineb propaani-butaani segul.
Koksi ahju gaasi koostis
Nagu selgus, mitmesugustest gaasidesttehispäritoluga, on artiklis käsitletud ja kivisöe koksimise käigus saadud gaas suure tähtsusega. Tuleb märkida, et praktilisest seisukohast on selle koostises märkimisväärsed kõikumised. See sõltub reeglina kütusena kasutatavast lähteainest, töörežiimide erinevusest, koksiahjude füüsilisest seisukorrast jne. Selle kütteväärtus jääb vahemikku 15-19 MJ/m3. Kui arvestada selle gaasi komponente protsendina mahust, siis moodustub järgmine pilt:
- H2: 55–60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2–3.
- N2: 4.
- küllastumata süsivesinikud: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Oluline on märkida, et koksiahju gaasi (valem: H2CH4NH3C2H4) tihedus on null kraadi juures vahemikus 0,45 kuni 0,50 kg / m3, soojusmahtuvus on 1,35 kJ / (m3 K), ja süüteprotsessiga kaasnev temperatuur ulatub 600–650 kraadini.
Aine valem
Nagu eespool selgus, sisaldab koksiahju gaasi koostis selliseid aineid nagu vesinik (H2), metaan (CH4), ammoniaak (NH3) ja etüleen (C2H4). Näitena oleks asjakohane tuua järgmine puhastatud koksiahju gaasi koostis:
| Komponent | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Sisu, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Oluline on märkida, et vaadeldava gaasi koostis sõltub rangelt koksistamisprotsessi temperatuurirežiimist ja selle kestusest. Suurt rolli mängib ka töödeldava söe kvaliteet. Seega, mida kõrgem on koksimisprotsessi temperatuurirežiim, seda kõrgem on süsivesinike lagunemise tase ja seega ka vesiniku ja süsinikmonooksiidi sisaldus gaasis. Sellest lähtuv alt on süsinikdioksiidi sisaldus vastupidi madalam.
Vajadus koksigaasi puhastamiseks
Tänapäeval on koksiahju gaasi puhastamise vajaduse probleem üsna terav, kuna see koostis mõjutab negatiivselt elu keskkonnaaspekti. Seega püüab kaasaegne ühiskond vastavaid tehnoloogiaid täiustada. Koksiahju gaaside puhastamine on vajalik tehase mehhanismide tõhustamiseks, sest vesiniktsüaniid, mille sisaldus koksiahju gaasis on küll altki kõrge, on profiseadmete korrosiooni peamiseks põhjuseks. Lisaks eraldub koksiahju gaasi moodustumisel tingimata ammoniaak. Sellel ainel on äärmiselt kahjulik mõju mitte ainult torujuhtmetele, vaid ka keskkonnale, sest lõpuks satub see sinna. Vaadeldavate toimingute tulemuseks on konkreetse tehase keemilise päritoluga toodete suur kadu jaka märkimisväärsel määral gaaside ja vedelat päritolu jäätmete atmosfääri paiskamist.
Koksi gaasi puhastusprotsess
Nagu selgus, kaasneb koksiahju gaasi tootmisega mitmeid probleeme, mis õigustab täielikult selle puhastamise vajadust. Siiani on kõige tõhusam meetod selles peatükis kirjeldatud leiutis, mida kasutatakse laialdaselt koksitööstuses. Kõigepe alt on vaja gaas loputada ammooniumfosfaadi lahusega absorberis, mis peab olema varustatud kandikutega. Järgmisena tuleks koksiahju gaasi töödelda selle lahusega enne, kui see siseneb absorberi aluse piirkonda. Sel juhul peaks ringleva lahuse erikulu olema 1,0-1,2 l/m3 gaasi, siis on selle tihedus 1,195-1,210 kg/l. Seda koksiahju gaasi puhastamise meetodit, nagu eespool märgitud, kasutatakse tänapäeval sageli vastavas tööstuses, kuna see on kõige tõhusam.
Koksi ahju gaasirakendus
Tänapäeval kasutatakse koksiahjugaasi väga laialdaselt ja ohutult ühiskonnas nii metallurgiatehaste kütusena kui ka omavalitsuste majandustegevuses ja tootmise toorainena. Nagu selgus, eraldub koksiahju gaasist vesinik, mis on lihts alt vajalik ammoniaagi sünteesiks tuntud kondensatsioonimeetodi abil, mis toimib madala temperatuuri režiimis. Selle tulemusenaOperatsiooni käigus moodustub fraktsioon, mis toimib kvaliteetse toorainena mitmesuguste sünteeside jaoks. Tuleb märkida, et vesiniksulfiidi lisamine koksiahju gaasis on igal juhul ebasoovitav (nii koksiahju gaasi kasutamisel kütusena kui ka siis, kui see on toorainena keemiatoodete tootmisel). Sellepärast on puhastusprotsess, millest eelmises peatükis põhjalikult juttu oli, nii vajalik.
Gaasiomadused
Kokkuvõttes oleks asjakohane kaaluda koksiahju gaasi füüsikalisi omadusi. Seega on selle küttevõimsus 3600–3700 kcal / m3, aine koostise erikaal varieerub vahemikus 0,45–0,46 kg / m3 (mis on õhust peaaegu kolm korda kergem), selle põlemise maksimaalne temperatuurirežiim on võrdne 2060 kraadiga ja protsessi endaga kaasneb punane leek.
Oluline on märkida, et kõnealune gaas on õhuga kombineerituna plahvatusohtlik. Veelgi enam, alumine plahvatuspiir mahu järgi on 6 protsenti gaasi (ülejäänud on õhk), samas kui ülemine plahvatuspiir ulatub 32 protsendini gaasi (ülejäänud on õhk). Süttimistemperatuur on 550 kraadi ja 1 kuupmeetri gaasi põletamiseks kulub ligikaudu 5 kuupmeetrit õhku. Koksiahjugaasil ei ole värvi ega maitset, kuid sellel on hapukas naftaliini ja mädamunade lõhn, mis on seletatav vesiniksulfiidi sisaldusega selle koostises.
