7. Odgazowanie paliw stałych - omówić wytlewanie, gazownictwo i koksownictwo, przedstawić warunki prowadzenia poszczególnych procesów i otrzymywane produkty.
ODGAZOWANIE PALIW STAŁYCH Obejmuje: odgazowanie wysokotemperaturowe: koksownictwo, gazownictwo (1173 - 1373 K) i niskotemperaturowe: wytlewanie (773 - 873 K). PROCES ODGAZOWANIA POLEGA NA ROZKŁADZIE TERMICZNYM PALIWA STAŁEGO, PODDANEGO OGRZEWANIU BEZ DOSTĘPU POWIETRZA
KOKSOWNICTWO
Jednym z ważniejszych procesów przerobu naturalnych paliw stałych jest odgazowanie (koksowanie). Jest to proces zachodzący w temperaturze 900 -1100°C, pod ciśnieniem normalnym, bez dostępu powietrza. Głównymi produktami tego procesu, któremu poddawany jest głównie węgiel kamienny, są: koks, smoła węglowa, benzol, gaz koksowniczy. Procesowi koksowania poddawane są tylko niektóre gatunki węgla (węgiel koksujący). Otrzymany w procesie koks jest wykorzystywany w hutnictwie i przemyśle metalurgicznym. Smoła węglowa z odgazowania węgla kamiennego stanowi złożoną mieszaninę związków chemicznych o zróżnicowanym charakterze i właściwościach. Największy udział mają tutaj węglowodory aromatyczne. W smole węglowej zawarte są także związki azotowe zarówno o charakterze
zasadowym jak i obojętnym. Wśród związków zasadowych należy wymienić pirydynę i jej homologi: pikoliny, lutydyny, kolidyny. Benzol to mieszanina zawierająca głównie benzen, toluen i ksylen oraz, w mniejszych ilościach, tiofen, pirydynę i fenol. Zawartość składników w gazie koksowniczym jest zmienna i zależy od miejsca wydobycia węgla. Typowy skład gazu koksowniczego oczyszczonego: wodór - ok. 55% metan - ok. 23-27% tlenek węgla - ok. 9-10%azot - ok. 5%
WYTLEWANIE
Drugim istotnym kierunkiem przerobu paliw stałych jest wytlewanie. Proces zachodzi w niższej, w porównaniu z koksowaniem, temperaturze 500-600°C, także pod ciśnieniem normalnym. Za końcową temperaturę wytlewania przyjmuje się temperaturę, w której wydzieliła się całkowita ilość prasmoły. Wytlewanie węgla kamiennego (wymaga temperatury około 500°C) jest
mniej rozpowszechnione niż jego koksowanie, przy czym do procesu wytlewania najodpowiedniejsze są gatunki węgla kamiennego o zawartości części lotnych 32 - 48%. W porównaniu z koksowaniem, w tym procesie otrzymuje się większą wydajność smoły i koksu, mniejszą zaś ilość gazu. Produkty wytlewnia:
* półkoks- stosowany jest jako surowiec energetyczny i chemiczny (np. wytwarzanie karbidu).
* smoła wytlewna (smoła niskotemperaturowa, prasmoła)- jest brunatną lub prawie czarną mazią o ostrym, charakterystycznym zapachu. Dominujące są alkilobenzeny i ich pochodne hydroksylowe, związki parafinowe oraz olefinowe
* woda wytlewna-wchodzą zarówno związki nieorganiczne jak i organiczne - głównie fenole. Przerób wody wytlewnej polega głównie na jej odfenolowaniu np. metodą ekstrakcyjną.
* gaz wytlewny-Ilość gazu wytlewnego zależy w dużej mierze od jakości zastosowanego węgla oraz od temperatury prowadzenia procesu. Różna jest także jego wartość opałowa zależna, w warunkach przemysłowych, od sposobu prowadzenia procesu wytlewania (warunki
przeponowe lub bezprzeponowe)
GAZOWNICTWO
Wiek XIX -XX to rozwój gazownictwa- procesów odgazowania węgla nastawionych na wytworzenie dużych ilości gazu palnego na potrzeby przemysłu i gospodarki komunalnej. Produkty: Smoła Gazownicza, Koks Gazowniczy, Benzol Surowy, Woda Amoniakalna, Gaz miejski