коксохимия

коксохи́мия

^{статья сверена с оригиналом и вычитана}

КОКСОХИМИЯ

область знаний о составе, строении, химических свойствах каменных углей (см. углехимия) и коксохимическом производстве — переработке их методом коксования (см. коксование).

Коксохимическое производство — совокупность след. последоват. операций: подготовка углей к коксованию (обогащение, дробление, смешение, сушка); коксование смеси углей (т. наз. угольной шихты); улавливание и переработка образующихся летучих веществ; выгрузка, охлаждение и грохочение твердого остатка — кокса. Предприятия по производству кокса и хим. продуктов коксования объединены в подотрасль черной металлургии — коксохимическую промышленность, которая представляет собой одну из наиб. крупных отраслей совр. индустрии. Коксохимические заводы (наряду с тепловыми электростанциями) — главные потребители каменных углей: в 1987 более 500 млн. т мировой добычи предназначалось для коксования, в СССР — более ¹/₄ добычи углей в стране. Основные виды коксохимической продукции (в % по массе): кокс каменноугольный 76–78, коксовый газ 14–15, разл. хим. продукты (см. ниже) 5–6.

Каменноугольный кокс применяют гл. обр. в доменном (более 80% общей выработки) и литейном (8–14%) производствах, а также для др. целей (6–12%). Самые крупные производители кокса — СССР (22–23% мировой выработки), Япония, США и ФРГ. Коксовый газ и хим. продукты коксования на базе каменных углей используют более чем в 70 отраслях и подотраслях народного хозяйства нашей страны. Основные потребители (в %): хим. промышленность 35, цветная металлургия 30, сельское хозяйство более 20, строительная индустрия и железнодорожный транспорт ок. 12.

В хим. промышленности и др. отраслях народного хозяйства применяют следующие продукты коксования: H₂, CH₄, NH₃; этилен, бензол, толуол, ксилолы и мезитилен; сольвент, нафталин, фенол, крезолы, ксиленолы; пиридин, метилпиридины, диметилпиридины; S, NaSCN, (NH₄)₂S, (NH₄)₂SO₄; карбазол, антрацен, аценафтен, пирен, флуорен, дифенилоксид; кумароно-инденовые смолы, каменноугольные масла (напр., антраценовое и поглотительное), пек и др. Эти вещества служат исходным сырьем для получения азотных удобрений, базовых продуктов (синтетич. фенола, этилбензола и циклогексана) в производстве полимеров, фталевого и малеинового ангидридов, промежуточных продуктов для анилинокрасочной промышленности, связующих в производствах электродов, шпалопропиточного масла, строительных материалов (напр., кислотостойких плиток для полов, линолеума, огнеупоров); выработки техн. углерода (сажи), пестицидов (напр., коллоидной серы); синтетич. моющих средств, лек. препаратов, витаминов и т. п.

Первостепенное значение продуктов коксования как сырьевой базы для хим. и др. отраслей промышленности обусловливается крупными масштабами коксохимического производства, широким ассортиментом выпускаемой коксохимическими предприятиями хим. продукции и в ряде случаев ее уникальностью. Мировое производство важнейших продуктов коксования составляет (1987, в млн. т): кокса ок. 380, каменноугольной смолы 17, коксового газа 58–62 (140–150 млрд. м³), бензола 3, каменноугольного пека 2–8, нафталина 1.

Становление и развитие К. связано с ростом черной металлургии. В России производство кокса началось в Донбассе в 80-х гг. 19 в. За годы Советской власти создана мощная коксохимическая индустрия, которая с 1960 по производству кокса и техн. оснащенности занимает 1-е место в мире.

Развитие коксования углей в СССР сопровождается ростом концентрации производства и увеличением единичной мощности агрегатов. В 1980 не менее 87% всей продукции кокса против 80% в 1971 получалось на заводах с объемом выработки св. 2 млн. т/год. Средний объем производства кокса на одном коксохимическом предприятии СССР в 1980 составил не менее 2,7 млн. т, что превышает этот показатель для США, Японии и ФРГ соотв. в 2,2, 1,8 и 2,7 раза. Более половины кокса в СССР вырабатывается в большеемких коксовых батареях с горизонтальными печными камерами от 30 до 41,6 м³. Создание таких батарей дало возможность значительно увеличить производительность труда с одновременным снижением удельных капитальных затрат на строительство. Эти батареи в сочетании с бездымной загрузкой угольной шихты в коксовые печи и установками сухого тушения кокса изменили облик коксохимического предприятия: укрупнились угольные и газовые потоки, возросли мощности агрегатов во всех цехах, в т. ч. в химических. Возникли мощные цехи по централизованной переработке каменноугольной смолы и сырого бензола.

В СССР осуществлены рациональные формы комбинирования коксохимических предприятий с металлургическими и хим. заводами с целью комплексного и полного использования всех продуктов коксования. Наиболее тесно связана К. с черной металлургией — осн. потребителем кокса и коксового газа. Характерная особенность развития хим. производств на базе коксования каменных углей в послевоенный период — последовательное углубление комплексной переработки сырья и получение продуктов более высокого качества. Если в 1959–65 ок. 65% вводимых объектов представляли собой цехи по улавливанию продуктов из коксового газа, то в 1966–70 были пущены в эксплуатацию гл. обр. цехи и установки по производству ранее не вырабатывавшихся продуктов, напр. мезитилена, NH₄SCN, антрацена, фталевого ангидрида.

Коксохимические продукты все шире используют в производствах пластмасс, хим. волокон и др. полимерных материалов. Эти потребители предъявляют повыш. требования к качеству коксохим. сырья. Выпуск продукции улучшенного качества и расширенного ассортимента при одновременном повышении производительности труда и рентабельности коксохимического производства вызывает необходимость его дальнейшей концентрации. Например, значит. распространение получила централизация переработки каменноугольной смолы и сырого бензола с применением более дорогих, но и более совершенных методов разделения и очистки исходных продуктов.

Перспективы развития коксохимического производства определяются гл. обр. намечаемым объемом выработки и направлениями научно-технического прогресса в черной металлургии. Доменный процесс остается осн. способом выплавки чугуна и, следовательно, кокс сохранит свое значение как источник тепла, восстановитель железных руд и разрыхлитель шихтовых материалов.

В кон. 70-х — нач. 80-х гг. 20 в. наметился дефицит хорошо спекающихся углей для производства доменного кокса. Поэтому возникла проблема привлечения для коксования больших ресурсов слабоспекающихся углей. Одновременно повысились требования к качеству кокса, к защите окружающей среды от вредных выбросов, к уровню механизации и автоматизации технол. процессов. Решение указанных проблем возможно только на основе применения прогрессивных методов получения формованного металлургического кокса, производства спец. видов кокса в кольцевых и вертикальных коксовых печах, а также путем совершенствования (термич. обработка и уплотнение угольной шихты) существующей технологии слоевого коксования.

Увеличение производительности доменных печей и снижение удельного расхода кокса (в расчете на 1 т чугуна) на 30% м. б. достигнуто при вдувании в печи т. наз. восстановительного газа, содержащего в осн. CO и H₂ (получается конверсией коксового газа на коксе, поступающем с установок сухого тушения).

^{Лит.: Справочник коксохимика, под ред. А. К. Шелкова, т. 1–6, М., 1964–66; Литвиненко М. С., Химические продукты коксования. (Производство и использование). К., 1974; Скляр М. Г., Интенсификация коксования и качество кокса, М., 1976; его же, Физико-химические основы спекания углей, M. 1984.}

_{М. С. Литвиненко}