Engang blev koksovnsgas betragtet som et biprodukt i processen med at lave koks, så ofte blev det endda sluppet ud i atmosfæren (hvilket er meget spild!). Senere blev gas brugt til at opvarme koksovne, og i dag distribueres den allerede fuldt ud til eksterne forbrugere til husholdningsbrug og andre behov. Hvordan produceres koksgas, og hvad er dens sammensætning? Denne artikel diskuterer alle aspekter af problemet og giver specifikke eksempler på brugen af gas.
Historisk aspekt
Historien om koksovnsgas begyndte i slutningen af det 19. - begyndelsen af det 20. århundrede. Allerede dengang blev den brugt til belysning, opvarmning og dermed til madlavning og andre huslige pligter. På det tidspunkt brød den industrielle revolution og urbanisering ud. Produktionen af biprodukter, stenkulstjære og ammoniak begyndte at tjene som de vigtigste komponenter, nemlig råvarer, i fremstillingen af farvestoffer af en kemisk sammensætning og i den kemiske industri som helhed. Således absolut alle typer farvestofferkunstig natur blev lavet af tjære og koksovnsgas.
Derudover er koksovnsgas blevet meget brugt i ovne til fremstilling af industriprodukter, i gasfyrede motorer og naturligvis som råmateriale til fremstilling af kemiske produkter.
Produktion af koksovnsgas
Opnåelse af koksovnsgas sker samtidig med fremstilling af koks på koksværker ved tør destillation af kul. Det er vigtigt at bemærke, at denne proces nødvendigvis skal fortsætte ved en temperatur på 900-1200 grader. Som nævnt ovenfor blev gas i de indledende faser af genereringen betragtet som et biprodukt, så det undslap ofte i den atmosfæriske luft. Lidt senere begyndte koksovne at blive opvarmet med koksovnsgas. Gasforbruget til personlige behov har således gennemgået en betydelig reduktion (næsten til 60%), mens resten af mængden tilhørte andre kategorier af forbrugere, for eksempel til opvarmning af ovne i metallurgisk produktion, hvis temperatur er ekstremt høj, eller til huslige pligter. I dag tilhører absolut al gas udefrakommende forbrugere. Hvorfor? Faktum er, at koksovnsgas er meget kalorierigt, hvilket betyder, at det er muligt at bruge billigere gas til opvarmning af ovne. LPG er et godt eksempel på dette. Den er i øvrigt baseret på en propan-butan-blanding.
koksovnsgassammensætning
Som det viste sig, fra en række forskellige gasseraf kunstig oprindelse, er den gas, der tages i betragtning i artiklen og opnået i processen med kulkoksning, af stor betydning. Det skal bemærkes, at fra et praktisk synspunkt undergår dens sammensætning betydelige udsving. Dette afhænger som regel af råmaterialet, der bruges som brændsel, af forskellen i driftsmåder, af koksovnenes fysiske tilstand og så videre. Dens brændværdi ligger inden for 15-19 MJ/m3. Hvis vi betragter komponenterne i denne gas som en procentdel af volumenet, dannes følgende billede:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- umættede kulbrinter: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Det er vigtigt at bemærke, at koksovnsgas (formel: H2CH4NH3C2H4) har en massefylde ved en temperatur på nul grader fra 0,45 til 0,50 kg/m3, varmekapaciteten er lig med 1,35 kJ/(m3 K), og temperaturen, der ledsager tændingsprocessen, når 600-650 grader.
Stofformel
Som det viste sig ovenfor, omfatter sammensætningen af koksovnsgas stoffer som brint (H2), metan (CH4), ammoniak (NH3) og ethylen (C2H4). Som et eksempel ville det være passende at give følgende sammensætning af renset koksovnsgas:
| Component | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Indhold, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Det er vigtigt at bemærke, at sammensætningen af den pågældende gas er strengt afhængig af forkoksningsprocessens temperaturregime og dens varighed. Kvaliteten af det kul, der forarbejdes, spiller også en stor rolle. Jo højere temperaturregimet for forkoksningsprocessen er, jo højere er niveauet af nedbrydning af kulbrinter, og dermed jo højere indhold af brint og kulilte i gassen. Følgelig vil indholdet af kuldioxid tværtimod være lavere.
Behov for koksgasrensning
I dag er problemet med behovet for at rense koksovnsgas ret akut, fordi denne sammensætning påvirker det miljømæssige aspekt af livet negativt. Det moderne samfund stræber således efter at forbedre de relevante teknologier. Rengøring af koksovnsgasser er nødvendig for effektiviteten af plantemekanismer, fordi hydrogencyanid, hvis indhold i koksovnsgas er ret højt, er hovedårsagen til korrosion af professionelt udstyr. Derudover frigives ammoniak nødvendigvis under dannelsen af koksovnsgas. Dette stof har en ekstremt skadelig virkning ikke kun på rørledninger, men også på miljøet, fordi det til sidst når dertil. Resultatet af de overvejede operationer er et højt niveau af tab af produkter af kemisk oprindelse for en bestemt plante, ogogså en betydelig grad af emission af gasser og affald af flydende oprindelse til atmosfæren.
Koksgasrensningsproces
Som det viste sig, indebærer produktionen af koksovnsgas en række problemer, som fuldt ud retfærdiggør behovet for dens rensning. Til dato er den mest effektive metode opfindelsen beskrevet i dette kapitel, som er meget udbredt i koksindustrien. Først og fremmest er det nødvendigt at skylle gassen med en ammoniumphosphatopløsning i en absorber, som skal være udstyret med bakker. Dernæst skal koksovnsgassen behandles med denne opløsning, før den kommer ind i bakkeområdet på absorberen. I dette tilfælde skal det specifikke forbrug af den cirkulerende opløsning være 1,0-1,2 l/m3 gas, så vil dens massefylde være lig med 1,195-1,210 kg/l. Denne metode til rensning af koksovnsgas, som nævnt ovenfor, bruges ofte i dag i den relevante industri, fordi den er den mest effektive.
Koksovngaspåføring
I dag er koksovnsgas meget udbredt og sikkert brugt i samfundet som brændsel i metallurgiske anlæg, såvel som i kommunale økonomiske aktiviteter og som råmateriale til produktion. Som det viste sig, udsendes brint fra koksovnsgas, hvilket simpelthen er nødvendigt for syntesen af ammoniak ved hjælp af en kendt metode til kondensation, der fungerer under betingelse af et lavtemperaturregime. Som følge af detteUnder operationen dannes en fraktion, der fungerer som råmateriale af høj kvalitet til forskellige slags synteser. Det skal bemærkes, at blandingen af svovlbrinte i koksovnsgas er absolut uønsket under alle omstændigheder (både når koksovnsgas bruges som brændsel, og når den tjener som råmateriale til fremstilling af kemiske produkter). Derfor er udrensningsprocessen, som blev diskuteret fuldt ud i det foregående kapitel, så nødvendig.
Gasejendomme
Afslutningsvis ville det være passende at overveje de fysiske egenskaber af koksovnsgas. Således er dens brændværdi fra 3600 til 3700 kcal / m3, vægtfylden i sammensætningen af stoffet varierer fra 0,45 til 0,46 kg / m3 (hvilket er næsten tre gange lettere end luft), det maksimale temperaturregime for dets forbrænding er lig med 2060 grader, og selve processen er ledsaget af en rød flamme.
Det er vigtigt at bemærke, at den pågældende gas er eksplosiv, når den kombineres med luft. Desuden er den nedre eksplosive grænse efter volumen 6 procent gas (resten er luft), mens det øvre eksplosive niveau når 32 procent gas (resten er luft). Antændelsestemperaturen er lig med 550 grader, og for at forbrænde 1 kubikmeter gas skal der cirka 5 kubikmeter luft til. Koksovnsgas er ikke udstyret med farve og smag, men den har en syrlig lugt af naphthalen, rådne æg, hvilket kan forklares med indholdet af svovlbrinte i dens sammensætning.
