C'era una volta, il gas di cokeria era considerato un sottoprodotto nel processo di produzione del coke, così spesso veniva persino rilasciato nell'atmosfera (che è un vero spreco!). Successivamente il gas è stato utilizzato per riscaldare le cokerie e oggi è già completamente distribuito ai consumatori esterni per uso domestico e altre necessità. Come viene prodotto il gas di coke e qual è la sua composizione? Questo articolo discute tutti gli aspetti del problema e fornisce esempi specifici dell'uso del gas.
Aspetto storico
La storia della cokeria a gas iniziò tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo. Già allora veniva utilizzato per l'illuminazione, il riscaldamento e, di conseguenza, per cucinare e altre faccende domestiche. In quel periodo scoppiarono la rivoluzione industriale e l'urbanizzazione. La produzione di sottoprodotti, catrame di carbone e ammoniaca iniziò a servire come componenti più importanti, vale a dire materie prime, nella produzione di coloranti di una composizione chimica e nell'industria chimica nel suo insieme. Quindi, assolutamente tutti i tipi di colorantila natura artificiale era composta da catrame e gas di cokeria.
Inoltre, il gas di cokeria è diventato ampiamente utilizzato nei forni per la fabbricazione di prodotti industriali, nei motori a gas e, naturalmente, come materia prima nella produzione di prodotti chimici.
Produzione di gas di cokeria
L'ottenimento del gas di cokeria avviene contemporaneamente alla produzione di coke nelle cokerie mediante distillazione a secco del carbone. È importante notare che questo processo deve necessariamente procedere ad una temperatura di 900-1200 gradi. Come notato sopra, nelle fasi iniziali della generazione, il gas era considerato un sottoprodotto, quindi spesso fuoriusciva nell'aria atmosferica. Poco dopo, i forni a coke iniziarono a essere riscaldati con il gas di cokeria. Pertanto, il consumo di gas per le esigenze personali ha subito una significativa riduzione (quasi al 60%), mentre il resto della quantità apparteneva ad altre categorie di consumatori, ad esempio per forni di riscaldamento nella produzione metallurgica, la cui temperatura è estremamente elevata, o per le faccende domestiche. Oggi, assolutamente tutto il gas appartiene a consumatori esterni. Come mai? Il fatto è che il gas della cokeria è molto calorico, il che significa che è possibile utilizzare gas più economico per riscaldare i forni. Il GPL ne è un ottimo esempio. A proposito, si basa su una miscela di propano-butano.
Composizione del gas della cokeria
Come si è scoperto, da una varietà di gasdi origine artificiale, il gas considerato nell'articolo e ottenuto nel processo di cokefazione del carbone è di grande importanza. Va notato che da un punto di vista pratico, la sua composizione subisce notevoli fluttuazioni. Ciò dipende, di regola, dalla materia prima utilizzata come combustibile, dalle differenze nelle modalità di funzionamento, dalle condizioni fisiche delle cokerie e così via. Il suo potere calorifico è compreso tra 15-19 MJ/m3. Se consideriamo i componenti di questo gas come percentuale del volume, si forma la seguente immagine:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- EST: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- idrocarburi insaturi: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
È importante notare che il gas di cokeria (formula: H2CH4NH3C2H4) ha una densità alla temperatura di zero gradi da 0,45 a 0,50 kg/m3, la capacità termica è pari a 1,35 kJ/(m3 K), e la temperatura, che accompagna il processo di accensione, raggiunge i 600-650 gradi.
Formula della sostanza
Come si è visto sopra, la composizione del gas di cokeria comprende sostanze come idrogeno (H2), metano (CH4), ammoniaca (NH3) ed etilene (C2H4). A titolo di esempio, sarebbe opportuno fornire la seguente composizione di gas di cokeria purificato:
| Componente | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Contenuto, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
È importante notare che la composizione del gas in esame dipende strettamente dal regime di temperatura del processo di cokefazione e dalla sua durata. Anche la qualità del carbone in lavorazione gioca un ruolo enorme. Pertanto, maggiore è il regime di temperatura del processo di cokefazione, maggiore è il livello di decomposizione degli idrocarburi e quindi maggiore è il contenuto di idrogeno e monossido di carbonio nel gas. Di conseguenza, il contenuto di anidride carbonica, al contrario, sarà inferiore.
Necessità di pulizia del gas di coke
Oggi il problema della necessità di pulire il gas della cokeria è piuttosto acuto, perché questa composizione influisce negativamente sull'aspetto ambientale della vita. Pertanto, la società moderna si sforza di migliorare le tecnologie pertinenti. La pulizia dei gas di cokeria è necessaria per l'efficienza dei meccanismi dell'impianto, poiché l'acido cianidrico, il cui contenuto nel gas di cokeria è piuttosto elevato, è la principale causa di corrosione delle apparecchiature professionali. Inoltre, l'ammoniaca viene necessariamente rilasciata durante la formazione del gas di cokeria. Questa sostanza ha un effetto estremamente dannoso non solo sulle tubazioni, ma anche sull'ambiente, perché alla fine arriva lì. Il risultato delle operazioni considerate è un alto livello di perdita di prodotti di origine chimica per un particolare impianto, eanche un grado significativo di emissione in atmosfera di gas e rifiuti di origine liquida.
Processo di pulizia del gas di coke
Come si è scoperto, la produzione di gas di cokeria comporta una serie di problemi, che giustificano pienamente la necessità della sua purificazione. Ad oggi, il metodo più efficace è l'invenzione descritta in questo capitolo, ampiamente utilizzata nell'industria del coke. Innanzitutto è necessario lavare il gas con una soluzione di fosfato di ammonio in un assorbitore, che deve essere dotato di vaschette. Successivamente, il gas della cokeria deve essere trattato con questa soluzione prima che entri nell'area del vassoio dell'assorbitore. In questo caso il consumo specifico della soluzione circolante dovrebbe essere 1,0-1,2 l/m3 di gas, quindi la sua densità sarà pari a 1,195-1,210 kg/l. Questo metodo di pulizia del gas della cokeria, come notato sopra, è spesso utilizzato oggi nel settore in questione, perché è il più efficace.
Applicazione del gas della cokeria
Oggi, il gas di cokeria è ampiamente e sicuro utilizzato nella società come combustibile negli impianti metallurgici, nonché nelle attività economiche municipali e come materia prima per la produzione. Come si è scoperto, dal gas di cokeria viene emesso idrogeno, che è semplicemente necessario per la sintesi dell'ammoniaca mediante un noto metodo di condensazione funzionante in condizioni di regime a bassa temperatura. Come risultato di questoDurante l'operazione si forma una frazione che funge da materia prima di alta qualità per vari tipi di sintesi. Si noti che la miscelazione di idrogeno solforato nel gas di cokeria è comunque assolutamente indesiderabile (sia quando il gas di cokeria viene utilizzato come combustibile sia quando funge da materia prima per la produzione di prodotti chimici). Ecco perché il processo di purificazione, che è stato ampiamente discusso nel capitolo precedente, è così necessario.
Proprietà del gas
In conclusione, sarebbe opportuno considerare le proprietà fisiche del gas di cokeria. Pertanto, il suo potere calorifico è compreso tra 3600 e 3700 kcal / m3, il peso specifico nella composizione della sostanza varia da 0,45 a 0,46 kg / m3 (che è quasi tre volte più leggero dell'aria), il regime di temperatura massima della sua combustione è pari a 2060 gradi, e il processo stesso è accompagnato da una fiamma rossa.
È importante notare che il gas in questione è esplosivo se combinato con l'aria. Inoltre, il limite di esplosività inferiore in volume è del 6% di gas (il resto è aria), mentre il livello di esplosività superiore raggiunge il 32% di gas (il resto è aria). La temperatura di accensione è pari a 550 gradi e per bruciare 1 metro cubo di gas sono necessari circa 5 metri cubi di aria. Il gas della cokeria non è dotato di colore e sapore, ma ha un odore aspro di naftalene, uova marce, che può essere spiegato dal contenuto di acido solfidrico nella sua composizione.
