Содержание
Кокс
Металлургическая кухня
21.09.2019
Читать 12 мин
Кокс
Мы добыли уголь, обогатили его и получили концентрат. Теперь выбираемся из глубин шахты и отправляемся прямиком на коксохимическое производство. Здесь будет жарко!
Для приготовления доменного кокса нам понадобится коксующийся уголь и коксовая печь. Чаще всего используют несколько видов углей. Специально приготовленную смесь углей называют шихтой.
В металлургии кокс (от нем. koks и англ. coke) — твердый пористый продукт серого цвета. Его получают при нагревании каменного угля до 1000 °С без доступа воздуха. Этот процесс называется коксованием.
Кокс — это высококачественное бездымное топливо для производства чугуна в доменной печи. Там его используют не только для расплавления шихты, но и для восстановления железа из руды.
Применение кокса весьма разнообразно: в литейном производстве, химической и ферросплавной промышленности и даже для отопления домов.
Авдеевский коксохимический завод
Авдеевский коксохимический завод — крупнейшее в Европе коксохимическое предприятие. На заводе выпускается 31 вид продукции для украинских и зарубежных
компаний.
Среди крупнейших коксохимических предприятий Украины — «Запорожкокс», Днепровский коксохимический завод, Южкокс, Харьковский коксовый завод.
Собственное производство кокса есть и у металлургических комбинатов «АрселорМиттал Кривой Рог» и «Азовсталь».
Коксовая батарея
ПОДГОТОВКА
Теперь у нас есть необходимые ингредиенты, чтобы начать приготовление пирога. Коксовый пирог — именно так называется продукт, который получают из коксовой печи.
После добычи и переработки в концентрат коксующийся уголь направляется на коксохимические заводы для производства кокса. Первый этап приготовления нашего пирога — дробление угля для получения муки. А точнее — углеподготовка. Мука должна
быть высшего сорта и мельчайшего помола.
Это позволит получить однородный, прочный кокс. Каждая крупинка примеси существенно снижает качество кокса, нарушает его однородность и способствует развитию трещин, которые ухудшат течение химических реакций при производстве чугуна.
Коксохимическое производство
КОКСОВАНИЕ
Коксовый пирог готовят в специальных духовках — коксовых печах, которые объединены в коксовые батареи. В одной батарее может быть от 45 до 70 печей.
Все как дома на кухне, разница только в размерах духовок и температуре приготовления. Коксовая печь представляет собой горизонтальные прямоугольные камеры, которые обогреваются через боковые стены. Уголь загружается сверху. Превращение проходит без доступа воздуха и при температуре свыше 1000 °С.
Обычно тесто состоит не только из муки. Так и кокс в большинстве случаев получают не из одного вида углей, а из шихты. Как и классический пирог, коксовый начинает готовиться с внешних краев к середине. Коксование длится 14–16 часов и делится на несколько стадий — в зависимости от температуры нагрева.
IV век н.э. — в Китае впервые описан процесс производства кокса. Сегодня Авдеевский КХЗ — крупнейшее коксохимическое предприятие в Европе.
Первая — стадия сушки. Уголь нагревается до 200 °С, и из него испаряется влага. При дальнейшем нагревании до 350 °С (вторая стадия) уголь начинает «размягчаться». На его зернах появляется пленка из битумов — остаточных смолоподобных продуктов переработки угля. На третьей стадии при температуре до 500 °С уголь становится пластичным. Начиная с 600 °С пирог только начинает «запекаться», образуется полукокс. А к 1050 °С процесс образования твердого кокса завершается.
Каждая стадия выпекания кокса сопровождается сложными химическими процессами. При спекании кокса образуется ценный побочный продукт — коксовый газ. При его очистке получают смолу, аммиак, серную кислоту, бензол, феноляты и легкие пиридиновые основания. И если формулы этих веществ вспомнит уже не каждый, то с продуктами, скрывающимися за ними, сталкивались все.
Из этих веществ делают удобрения, лаки и краски для холодильников и автомобилей, нафталин, деготь для строительства дорог и многое другое.
Раскаленный коксовый пирог становится рассыпчатым. Его выдают с помощью двересъемной машины и коксовыталкивателя в специальный вагон. Для того чтобы кокс не горел вне печи, его тушат. Существует два способа охлаждения: мокрый, при кото- ром кокс орошается водой, и сухой, когда температура снижается при помощи обдува циркуляционным газом.
Полученный кокс просеивают и сортируют по размерам кусков. Самый крупный — доменный кокс, средний — коксовый орешек, а остальное — коксовая мелочь. Крупный идет в доменную печь для выплавки чугуна, средний используется как топливо в ферросплавной промышленности, а мелкий отправляют для производства агломерата. Кокс — готовый продукт для выплавки чугуна.
2.4.3.jpg
349,24 KB
2.4.2.jpg
281,73 KB
2.
4.4.jpg
83,87 KB
2.4.5.jpg
150,99 KB
2.4.6.jpg
277,41 KB
2.4.8.jpg
263,08 KB
2.4.9.jpg
183,6 KB
2.4.1.jpg
184,94 KB
2.4.7.jpg
344,68 KB
Интересное по теме
Модернизация
280 млн грн на модернизацию печей косовых батарей АКХЗ
Экомодернизация
АКХЗ продолжает модернизацию производства
Экомодернизация
Азовсталь перешел на замкнутый цикл водоснабжения
Как делают алмазы? | Культура
Сожмите кусок угля достаточно сильно — и вы получите алмаз.
С тех пор, как люди узнали о том, что алмаз — углерод, как уголь, попытки сжать кусок угля достаточно сильно, чтобы получить алмаз, проводились регулярно.
В чем отличие заменителей алмаза от искусственных рубинов, сапфиров. изумрудов? Искусственные рубины, сапфиры, шпинели, изумруды люди создают такими же методами, какими природа когда-то создала настоящие рубины и изумруды. А заменители алмаза, искусственные алмазы — это кристаллы другого состава, нежели кристаллы алмаза. Они просто похожи на настоящие алмазы по преломлению, по игре света, но имеют совершенно другой химический состав.
Можно ли получить алмаз из угля?
Фото: pixabay.com
С того момента, как люди научились шлифовать алмазы, получая из них сверкающие бриллианты, развивается подделка бриллиантов.
Вначале подделки делали из простого стекла, потом из стекла свинцового. Вскоре отличить стразы от бриллиантов стало сложной задачей.
Довольно часто удавалось придумать очень удачные заменители ювелирных алмазов.
Звезды Голливуда и некоторые королевы, владелицы уникальных бриллиантов, часто предпочитали на светские рауты надевать искусно сделанные стразы — заменители их уникальнейших алмазов.
Просто из экономии: такой, почти не отличимый от оригинала, страз стоил чуть дороже, чем страховка у Ллойда такого супербриллианта от кражи на один вечер.
Но никогда не существовало искусственного бриллианта, полностью идентичного оригиналу.
Подделки выдавала не такая, как у бриллианта, игра света (дисперсия), все без исключения были значительно менее прочными, очень многие из них по-другому, нежели алмаз, были видны в рентгеновских лучах… Отличить подделку можно было всегда. Правда, иногда — только при помощи сложного оборудования.
Лучшие друзья девушек — это бриллианты
Кадр из фильма «Как выйти замуж за миллионера»
Но вот в 1956 году компания General Electric сообщила об успешном синтезе алмазов. Прошло несколько лет — и производство синтетических технических алмазов встало на поток. На сложнейшем оборудовании производили тысячи и миллионы карат.
Синтетические алмазы стали важной частью развития технологий. Армированные мелкими кристалликами алмаза режущие инструменты оказались намного более стойкими, чем аналогичные инструменты из самых лучших сплавов.
Спрос на технические алмазы рос.
Перед Второй мировой войной в технике потреблялось до 7 млн. карат технических алмазов ежегодно. Как только было налажено производство синтетических алмазов, потребление технических алмазов начало быстро расти.
В 1970 году в технике было использовано уже 70 млн. карат, к 1990 году — около 250 млн. карат. К 2010 году производство технических алмазов выросло до 5 млрд. карат. А в настоящее время в мире ежегодно производят около 10 млрд. карат синтетических технических алмазов.
Причем с начала XXI века в производстве синтетических алмазов лидирует Китай, производя порядка 80% от общемирового производства алмазов. При этом ювелирных алмазов в 2014 г. добыли 131.1 миллион карат…
По большей части сейчас синтезируют очень мелкие кристаллики алмаза, алмазную пыль.
Их используют в производстве всевозможных шлифовальных паст, а кроме этого синтетические алмазы входят в состав многочисленного камнерезного инструмента и инструмента для металлообработки. Алмазные стеклорезы, сверла, буровые головки, пилы, резцы и фильеры работают в разы дольше и лучше, чем их предшественники из специальных стальных сплавов. Тем более что цена синтетических алмазов уже опустилась примерно до $ 1 за карат.
Сейчас, по оценкам экспертов, во всем мире работает всего около 1000 установок синтеза алмазов. Самые первые установки работали по технологии синтеза с использованием высоких давления и температуры (HPHT), но в конце XX века была открыта технология производства алмазов методом осаждения углерода из газовой среды (CVD). Оба эти метода связаны друг с другом.
Методом HPHT производят маленький кристаллик, который впоследствии служит затравкой для метода CVD.
Используя сочетание обоих методов, ученые разработали методики производства алмазных пластинок, которые уже нашли применение в электронике. При увеличении размеров этих пластинок станет возможным их широкое применение — в том числе в качестве стекол для часов. Считается, что алмазные пластинки — возможная будущая основа электроники.
Помимо производства технических алмазов, уже давно и надежно занявших свою нишу в мировых технологиях, продолжаются попытки синтеза алмазов ювелирного качества. Собственно, принципиальная возможность этого была доказана еще в 70-е годы, когда в СССР на пробу произвели несколько ювелирных алмазов (ювелир, их шлифовавший, принял их за мелкие алмазы из Сьерра-Леоне). Однако, очевидно, цена их была настолько высока, что опыт не получил продолжения, ювелирные алмазы практически до сих пор добываются только «из земли» — те, что произвела природа много сотен миллионов лет назад.
Совсем скоро искусственные алмазы будут неотличимы от настоящих
Фото: pixabay.com
Но ученые не отчаиваются. Уже появились новые технологии синтеза алмазов. Чтобы по технологии HPHT получить алмаз размером в 1 карат, установка должна проработать непрерывно примерно 5 дней (что сильно повышает цену полученного алмаза). В настоящее время в Китае, объединяя технологии HPHT и CVD, получают «алмазные заготовки» цилиндрической и кубической формы. Это алмазы, но по сравнению с настоящими кристаллами алмаза они имеют неправильное строение.
Но технологии не стоят на месте. Можно уверенно утверждать, что со временем алмазы, синтезированные человеком, вовсе не будут отличаться от настоящих, ибо любовь людей к бриллиантам уж очень сильна.
Теги:
бриллианты,
алмаз,
технология производства,
искусственные алмазы,
подделка,
ювелирные алмазы,
развитие технологии,
углерод
бриллиантов сделаны не из угля.
Так почему все так думают?
«Алмаз — это кусок угля, хорошо себя зарекомендовавший под давлением», — так гласит поговорка. Эта старая пословица, вероятно, использовалась, чтобы вдохновить одного или двух человек на получение статуса бриллианта, но с ней есть только одна проблема: бриллиант — это не кусок угля, который хорошо себя чувствует под давлением.
Почему же тогда так много людей думают, что алмазы сделаны из угля? Каков источник этой дезинформации? Есть ли правда в мифе? Немного покопавшись, мы, возможно, сможем добраться до сути этой тайны.
Цитата Генри Киссинджера
Вам не нужно проводить много исследований, чтобы найти предполагаемый источник рассматриваемой цитаты. Почти каждый онлайн-источник отдает должное Генри Альфреду Киссинджеру, американскому политику эпохи Никсона, за это высказывание.
Конечно, качество указанных источников делает атрибуцию правдоподобной. Сайты, которые приписывают эту цитату Киссинджеру, не имеют авторитета и далеки от надежных источников новостей.
Мало того, эти источники даже не дают контекста для цитаты.
И если Киссинджер не выпустил в мир эту чудовищную поговорку, он всегда может позвонить нам, чтобы все исправить. Однако вопрос о том, произносил ли он эти слова на самом деле, технически является спорным вопросом для целей нашего обсуждения. Киссинджер — общепризнанный голос мудрости, выраженной в цитате, так что нам придется довольствоваться этим фактом — по крайней мере, пока.
В любом случае, поговорка Киссинджера, хотя и мотивирующая, была фактически неверной, когда он предположительно произнес ее много лет назад, и она все еще неверна сегодня. Никто не может с уверенностью сказать, знал ли он это в то время, но мы все можем сказать, что это изречение, безусловно, стало настоящей жемчужиной само по себе, каламбур.
Итак, имеют ли алмазы общие свойства с углем?
Как мы указывали ранее, мотивационная поговорка Киссинджера не имеет под собой фактической основы. Несмотря на этот факт, мы должны признать, что поговорка, по крайней мере, пытается понять, как на самом деле образуются алмазы.
То есть алмазы имеют некоторые общие свойства с углем, хотя и не очень значительные. Чтобы лучше понять эти сходства, мы кратко обсудим, как уголь и алмазы образуются под поверхностью земли.
Как образуется уголь?
Подобно алмазам, уголь образуется глубоко под землей под высоким давлением и высокими температурами. Однако на этом сходство между этими двумя веществами в значительной степени заканчивается.
Уголь – минеральное вещество, в основном содержащее углерод, с акцентом на термин «в основном». Он также состоит из органического растительного вещества, которое никогда не подвергалось процессу биодеградации. Другими словами, уголь представляет собой комбинацию мертвой растительности и углерода.
Химический процесс, конечно же, намного сложнее, чем мы его здесь представили. Однако вам нужно знать только ее суть, чтобы понять, почему алмазы не произошли от угля.
Как образуются алмазы?
Как мы уже говорили ранее, алмазы образуются под землей при высоком давлении и высоких температурах, что в некотором роде уподобляет их углю.
Однако, несмотря на это небольшое сходство в происхождении, алмазы, возможно, совсем не похожи на уголь.
Во-первых, уголь образуется гораздо ближе к поверхности земли, чем алмазы. Это имеет смысл, если учесть тот факт, что уголь частично состоит из растительного вещества, поступающего с поверхности нашей планеты.
Кроме того, алмазы представляют собой чистые фазы или полиморфы углерода. Они состоят исключительно из углеродистых минералов, подвергшихся воздействию высоких температур и давлений. Поскольку уголь представляет собой комбинацию растительного вещества и углерода, его нельзя считать чистой фазой.
Вывод
Итак, какой общий вывод? Имеет ли значение тот факт, что многие из нас не знают, как образуются алмазы? Если быть честным, то не совсем.
Несмотря на это, разоблачать миф всегда весело, и то же самое можно сказать о том, чтобы точно знать, что у вас на пальце. Последнее, безусловно, верно, если вы заплатили за этот бриллиант из собственного кармана.
Итак, идите и расскажите всем, кого вы знаете, что, как оказалось, алмаз — это не кусок угля, который хорошо себя чувствовал под давлением. Ваши друзья, вероятно, не будут думать, что вы очень веселитесь на вечеринках, но они никогда не смогут сказать вам, что вы не разбираетесь в бриллиантах.
Есть вопрос? Мы можем помочь!
Gage Diamonds — главный ювелирный салон Чикаго и интернет-магазин помолвочных колец, обручальных колец и ювелирных украшений. Мы предлагаем широкий выбор ослепительных бриллиантов, собранных вручную, включая сертифицированные природные бриллианты.
Мы стремимся помочь вам найти кольцо вашей мечты. Для вдохновения просмотрите наш выбор или назначьте встречу с одним из наших доверенных сотрудников в нашем выставочном зале.
Мы предлагаем финансирование без кредита — не стесняйтесь подать заявку и получить одобрение в течение 24 часов!
Плати со временем, потому что любовь не должна ждать.
12.
3. Типы химических веществ, получаемых из угля
Процессы производства определенных химических веществ из угля, как правило, представляют собой запатентованные системы, использующие специализированные технологические системы. В следующем обсуждении представлены некоторые процессы для важных химических веществ, таких как формальдегид, олефины и т. д. Метанол (MeOH), конечно, является еще одним важным первичным химическим веществом, получаемым из синтез-газа угля; однако он также является жидким топливом сам по себе, особенно на некоторых рынках (Китай). См. подробное обсуждение синтеза и использования метанола в разделе обсуждения жидкого топлива на главном портале Газифипедии.
Монооксид углерода
Как видно из рисунка 1, для синтеза некоторых химических веществ в качестве исходного сырья требуется монооксид углерода (СО) высокой чистоты. Его получают путем отделения от синтез-газа, что может быть выполнено с помощью нескольких коммерческих процессов: криогенной очистки, адсорбции при переменном давлении, мембранного разделения и абсорбции из солевого раствора.
Криогенная очистка обычно является предпочтительным процессом, за исключением случаев, когда исходный синтез-газ содержит большое количество азота (N 2 ) из-за непосредственной близости между CO и N 2 температура кипения (приблизительно 8°F). В этой ситуации вместо этого можно использовать абсорбцию раствором соли меди. Завод Eastman по переработке угля в химию в Кингспорте использует криогенную очистку для разделения CO/водорода (H 2 ).
Рисунок 1: Маршруты от угля к химикатам
На рисунке 2 показана упрощенная криогенная схема частичной конденсации CO/H 2 очистки. Исходный синтез-газ сначала предварительно обрабатывается молекулярными ситами для удаления углекислого газа (CO 2 ) и воды, а затем охлаждается примерно до -300°F в холодильной камере за счет теплообмена с отходящими газами. Охлаждение обеспечивается потоками холодных продуктов и испарением конечного потока жидкого продукта CO, выходящего из отпарной колонны.
Разделение CO/H 2 и продувочный газ осуществляется посредством серии стадий конденсации/сброса давления, из которых, в зависимости от цикла рабочего давления, общие потоки теплообмена/рекуперации и охлаждения могут различаться и становиться очень сложными. На рис. 2 показана простая схема процесса конденсации. Он включает в себя адсорбционную станцию с молекулярными ситами, холодильную камеру с пластинчато-ребристыми теплообменниками для предварительного охлаждения сырьевого синтез-газа по сравнению с потоками продукта.
Рисунок 2: Упрощенная криогенная схема очистки CO/ч3
Уксусная кислота и производные
Уксусная кислота (CH 3 COOH), важное промышленное химическое вещество, может быть получена из полученного из угля MeOH косвенным путем путем карбонилирования MeOH на родиевых или иридиевых катализаторах (с различными йодидными или другими добавками) в соответствии с к следующей реакции:
| CH 3 OH | + | СО | → | СН 3 СООН |
Процесс, катализируемый родием, является высокоселективным (>98% уксусной кислоты) и работает при умеренном давлении реакции (~ 500 фунтов на кв.
дюйм) в жидкофазном реакторе. В число лицензиаров технологий входят Monsanto/BP, Celanese, BP и Chiyoda, последние три поставщика представляют собой улучшенную версию оригинальной технологии Monsanto/BP.
На рис. 3 показана упрощенная блок-схема (BFD) предприятия Eastman Chemicals по переработке угля в химию, производящего MeOH из синтез-газа, полученного из угля, с последующим преобразованием MeOH в уксусную кислоту и ее производные метилацетата и уксусного ангидрида.
Рисунок 3: Eastman Coal в уксусную кислоту и производные химикаты BFD
На предприятии Eastman уксусная кислота реагирует с MeOH с образованием метилацетата (CH 3 COOCH 3 ), который затем вступает в реакцию с CO с образованием уксусного ангидрида. ([СН 3 СО] 2 О). Каталитические реакции для этих дополнительных производных показаны на рисунке 4.
Рисунок 4: Eastman Coal в уксусную кислоту и химию производных на следующие реакции:
| CH 3 OH | → | ГХО | + | Н 2 | ∆Н = | + 36 700 БТЕ/фунт-моль | |
| CH 3 OH + ½ O 2 | → | ГХО | + | Н 2 О | ∆Н = | — 67 300 БТЕ/фунт-моль |
Равновесная конверсия и потенциальные побочные реакции сильно зависят от температуры.
Общая температура реакции регулируется количеством используемого воздуха (кислорода) и добавлением инертных веществ, таких как вода и/или азот.
На рис. 5 показана типичная схема процесса окислительного дегидрирования MeOH с получением формальдегида товарного качества. Смесь метанола и воды смешивают с воздухом и рециркулирующим газом, и вся исходная смесь испаряется за счет теплообмена с горячим потоком, выходящим из реактора. Испаренную сырьевую смесь подают в каталитический реактор для образования формальдегида. Избыточное тепло реакции удаляется путем образования пара. Выходящий из реактора поток после охлаждения за счет теплообмена с поступающим сырьем промывают водой в абсорбере для удаления формальдегида в виде 55%-ного раствора. Вода может быть добавлена для получения формальдегида товарного качества с концентрацией 37%. Часть продуктового газа, выходящего из верхней части абсорбера, рециркулируется, а оставшаяся часть сжигается. Типичный общий выход формальдегида находится в диапазоне 9от 2 до 95%.
Рисунок 5: Типичный процесс окислительного дегидрирования метанола для получения товарного формальдегида
Олефины
Олефины, такие как этилен и пропилен, могут быть получены путем газификации угля косвенным путем путем каталитического крекинга МеОН, обычно называемого превращением метанола в олефины ( МТО) процесс.
На рис. 6 показана упрощенная блок-схема процесса MTO компании UOP/HYDRO. Другими лицензиарами технологий являются ExxonMobil и Lurgi, использующие различные типы каталитических систем и технологические ноу-хау. Как показано на рисунке 6, свежее сырье MeOH смешивается с оборотной водой и подается в каталитический реактор с псевдоожиженным слоем, оборудованный реактором для регенерации и рецикла катализатора, как показано. Реактор обычно работает при температуре 350°C и давлении 30 фунтов на кв. дюйм. С запатентованной каталитической системой UOP/HYDRO заявленная конверсия метанола является довольно высокой, а процесс селективен по этилену и пропилену на 80%.
Соотношение получаемого этилена и пропилена может быть изменено от 1,5 до 0,6 в зависимости от условий эксплуатации.
Выходящий из реактора поток охлаждается для конденсации большей части воды и непрореагировавшего метанола для повторного использования. Отработанные катализаторы из реактора направляются в регенератор, где коксовые отложения выжигаются воздухом. Регенерированные катализаторы перерабатываются. Охлажденный поток, выходящий из реактора, сжимают для удаления CO 2 и воды с последующим дальнейшим сжатием до высокого давления для сжижения смеси углеводородов для разделения дистилляцией. Конечный продукт дистилляционного разделения обычно состоит из полимерного этилена и пропилена, богатого метаном топливного газа, а также небольшого количества этана, пропана, бутана, пентана и жидкостей с более высокой молекулярной массой.
Другие лицензиары технологии MTO включают Exxon/Mobil и Lurgi, процесс ExxonMobil которых очень похож на процесс UOP/HYDRO, за исключением, возможно, использования другого состава катализатора.