пирогенетическая вода
пирогенети́ческая вода
статья сверена с оригиналом и вычитана
ПИРОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ВОДА (от греч. pýr — огонь и genētikós — производящий, рождающий)
образуется при термич. разложении (нагревание без доступа воздуха) кислородсодержащих соединений орг. массы твердых горючих ископаемых (напр., каменных углей). Выделение П. в. в результате взаимод. водорода и кислорода топлива начинается при 100–200 °C, интенсивно происходит в зоне температур полукоксования (500–600 °C) и завершается при температурах коксования (900–1100 °C).
Количество образующейся П. в. зависит от природы (степени метаморфизма) ископаемого сырья и возрастает с увеличением в нем содержания кислорода. При полукоксовании выход П. в. составляет (% по массе в расчете на сухое вещество): для торфа 14–26, для бурых углей 7–9, для горючих сланцев 2,4–10,0. При коксовании каменных углей выделяется 2–4% П. в. (в расчете на массу сухого коксующегося сырья), при образовании которой расходуется 60% O и 10,5% H топлива.
В случае термич. переработки топлива выделившаяся П. в. конденсируется (при охлаждении сырого коксового газа) вместе с его испарившейся влагой и парами смолы; сконденсировавшиеся продукты после отстаивания расслаиваются. При полукоксовании водный конденсат собирается под первичной смолой (плотн. 0,920–1,017 г/см3) и наз. подсмольной водой, при коксовании — над каменноугольной смолой (плотн. 1,17–1,20 г/см3) и наз. надсмольной водой.
Подсмольная вода. Выход и концентрации отдельных компонентов в ней определяются гл. обр. влажностью перерабатываемого топлива и количеством образовавшейся П. в. Подсмольные воды сильно различаются по хим. составу растворенных в них веществ (в зависимости от характеристик и условий переработки топлива). В состав типичной подсмольной воды входят: NH3 свободный и в связанном состоянии (в виде солей с CO2, H2S и орг. кислотами, 0,3–7,0 г/л); летучие (1,2–6,0 г/л) и нелетучие (0,5–9,7 г/л) фенолы; уксусная, а также муравьиная, пропионовая и масляная кислоты (0,7–32,7 г/л в пересчете на CH3COOH); сероводород (0,1–6,5 г/л); ацетон и др. кетоны (0,14–3,0 г/л); плотный остаток — водорастворимые высокомол. соединения (9,0–140,7 г/л). pH подсмольной воды 7,5–8,9.
Подсмольная вода — один из наиб. вредных видов пром. сточных вод. Попадая в водоемы, она нарушает их кислородный режим, т. к. содержит значительное количество соед., способных к окислению растворенным в воде кислородом; интенсивное поглощение последнего приводит к резкому снижению способности водоемов к самоочищению. Поэтому подсмольную воду подвергают обязательной очистке, которой обычно предшествует выделение содержащихся в воде веществ в виде товарных продуктов (фенолов, уксусной кислоты и др.); завершающий этап обезвреживания подсмольной воды — биохимическая очистка в спец. сооружениях.
Надсмольная вода. Ее общее количество (9–12% от массы сухого коксующегося сырья Донецкого, Кузнецкого и др. угольных бассейнов) слагается из П. в. и влаги, находящейся в исходном топливе. В надсмольной воде частично растворены присутствующие в коксовом газе CO2, HCN, H2S, HCl и др. Кроме того, в ней содержатся: своб. NH3 и его соед. — летучие [(NH4)2CO3, NH4HCO3, (NH4)2S, NH4HS, NH4CN] и нелетучие [NH4Cl, (NH4)2[Fe4(CN)6], (NH4)2S2O3, (NH4)2SO3, (NH4)2SO4, NH4CNS]; др. неорг. примеси — Ca, Mg, Na, Ga, Ge и т. д. (в виде солей неорг. кислот); фенолы — одноатомные (фенол, крезол, ксиленолы) и двухатомные (пирокатехин, резорцин); пиридин и его гомологи и др. Концентрация этих компонентов в зависимости от природы углей и условий их коксования колеблется в широких пределах (г/л): летучий NH3 от 0,14 до 6,4; связанный NH3 от 0,3 до 5,6; хлориды от 0,6 до 8,6; роданиды от 0,1 до 5,9; цианиды от 0,04 до 0,28; сульфаты и сульфиды от 0,18 до 1,34; H2S от 0,03 до 1,36; фенолы от 1,5 до 3,0; пиридиновые основания от 0,2 до 0,5.
Надсмольную воду ввиду наличия в ней фенолов, цианидов, роданидов и др. токсичных веществ выделяют, как и подсмольную воду, в особую категорию сточных вод. После извлечения аммиака, пиридиновых оснований и гл. части фенолов как товарных продуктов надсмольную воду подвергают биохимической очистке и используют далее для тушения кокса (осн. продукт коксования углей) или направляют на городские очистные сооружения. Поступившая на них надсмольная вода имеет, как правило, нейтральную либо слабощелочную реакцию (pH 7–9); биохимическая потребность в кислороде (количество в мг O2, необходимого для аэробного окисления 1 мг орг. веществ, содержащихся в воде), характеризующая загрязнение сточных вод орг. соединениями, составляет 1,2–2,0. При сухом тушении кокса инертными газами избыточную надсмольную воду в перспективе предполагается после биохимической очистки направлять на пополнение цикла оборотного водоснабжения коксохимических предприятий.
Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965, с. 1112–14; Справочник коксохимика, т. 2, М., 1965, с. 14; там же, т. 3, 1966, с. 19; Гринберг А. М., Обесфеноливание сточных вод коксохимических заводов, М., 1968, с. 17; Грязнов Н. С., Пиролиз углей в процессе коксования, М., 1983, с. 51; Нестеренко Л. Л., Бирюков Ю. В., Лебедев В. А., Основы химии и физики горючих ископаемых, К., 1987, с. 213.
М. С. Литвиненко
