Кокс с помощью водорода

Прочные твердые куски кокса, специфического топлива, остро необходимого для работы разнообразных металлургических заводов и составная часть воздуха, легчайший газ – водород. Что может быть общего? На самом деле, этот газ нужен для завершения процесса коксования.

Из истории коксохимии

История развития производства кокса и металлургия неразрывно связаны. Получение кокса стало важным усовершенствованием развивающейся металлургии. Это топливо при сгорании дает очень много тепла, температура горения кокса приблизительно 1600 градусов по шкале Цельсия. Освобожденный от воды, которой достаточно много содержится в древесине и минеральных примесей присущих каменному углю или нефтяному сырью, кокс является отличным восстановителем в процессе выделения черных и цветных металлов из руд.

История относит первые попытки коксования каменного угля к семнадцатому веку, к первым пробам применять для выплавки металла каменный уголь. Чугун, получавшийся при использовании этого минерала в необработанном виде, был все недостаточно хорошего качества. В1681 году немецкому химику Иоганну Бехеру был выдан патент. В этом документе говорилось о новом, «никем и никогда неиспробованном» методе получения кокса из торфа и каменного угля. 1735 году Абрахаму Дерби удалось провести доменный процесс, используя в качестве топлива только кокс. При этом был получен чугун хорошего качества.

Следующим этапом поисков наилучшего топлива и развития его производства для металлургической промышленности стало применение водорода в обработке продукта коксования. Широкое применение этого способа стало возможным после открытия в двадцатом веке относительно недорогих способов получения водорода.

Как сейчас используют водород для получения кокса?

Кокс получается в процессе пиролиза, иначе называемого «сухой перегонкой». Пиролиз представляет собой нагревание органического сырья до высоких температур (950-1050 градусов Цельсия) без доступа воздуха. При этом углерод, содержащийся в каменном угле, отходах нефтехимического производства или торфе не вступает в реакцию с кислородом воздуха. В результате получаются прочные куски топлива с высоким содержанием углерода (около 96%) и летучие продукты реакции – коксовый газ.

Независимо от того, какое сырье было взято для коксования каменный уголь или продукты крекинга нефти, для получения полноценного кокса необходима обработка водородом. Она производится непосредственно в камере, в которой происходил пиролиз каменного угля или тяжелых остатков разделения нефти на фракции, то есть органического сырья, поддающегося коксованию. Нагнетающийся в коксохимическую печь водород предотвращает контакт ее продукта с кислородом воздуха, а значит и окисление поверхностного слоя. При этом получается более качественный кокс, содержащий больше углерода.

Чрезвычайно важно обессеривание кокса с помощью водорода. Изначально любое органическое сырье, обладающее способностью коксоваться, содержит достаточно много такой примеси, как сера. При контакте с железом, добываемым из руды, она может вызвать в получаемых сталях серьезный дефект, называемый красноломкостью металла. Такая сталь покрывается трещинами и может разрушиться при попытке обработать ее горячими способами – ковкой, прокатом или штамповкой. Обработка водородом способствует удалению серы из коксуемого сырья.

После заполнения одной из камер печи водородом, поочередно заполняют следующие. После обработки кокса получившаяся газовая смесь отводится из камеры. Готовый кокс остужают и выгружают. Газовую смесь, выведенную из камер, очищают, к ней добавляют чистый водород, повышая его концентрацию до нужного процента, после чего она снова направляется в коксовые камеры.

Преимущества использования водорода для получения кокса

Большую часть производимого на сегодняшний день кокса потребляет черная металлургия. Он является наиболее оптимальным топливом для доменного процесса. Обработанный водородом кокс позволяет не только изготавливать высококачественный чугун, но и выплавлять сталь отличного качества.

Интересные факты

Открытие технологии коксования с последующей обработкой полученного продукта водородом, позволило получить для металлургии топливо более ценное, чем все существовавшие до этого его разновидности. Не менее важным считается и то, что это изобретение избавило мир от масштабной экологической катастрофы. Использовавшийся до этого древесный уголь получали выжигом, пиролизом древесины. Растущие потребности развивающейся металлургии поглощали ее в таких количествах, что обширные некогда леса начали стремительно таять.

Масштабное производство кокса из каменного угля, торфа и нефтепродуктов существенно замедлило этот пагубный процесс. Это спасло не только экологическую ситуацию, но и предотвратило остановку промышленных мощностей, истративших большую часть своего топлива – древесного угля, получавшегося при пиролизе, то есть нагревании древесины без доступа воздуха.

Истребление лесов грозило остановить не только производство железа во времена Елизаветы Английской в конце шестнадцатого века и императрицы Елизаветы, правившей Россией в девятнадцатом веке. Та же проблема встала и перед потомками фараона Рамзеса II, получавшего медь из более тысячи медеплавильных печей. Вырубка окрестных лесов остановила и это производство.

Отходы производства кокса долгое время служили сырьем для получения водорода. Этот газ выделяется при газификации кокса. Его можно получить и при разложении коксового газа, в каждых 100 кубометрах которого содержится около 58-60 кубометров водорода.

Самым лучшим считается кокс, в котором содержится наибольшее количество углерода. Зольность, то есть минеральные примеси и лишняя влага снижают его качество. Поэтому в современном способе охлаждения выходящего из печи горячего кокса вода заменена инертными газами.

Водород и другие промышленные газы можно приобрести в Компании «DP Air Gas». Кроме технических газов высокой чистоты, Компания предлагает к реализации разнообразные смеси газов, имеющие различное назначение, производит все необходимые работы по послепродажному обслуживанию. Они включают освидетельствование, очистку, ремонт и покраску баллонов. Компания DP Air Gas гарантирует регулярные поставки газов согласно оговоренным с покупателем маршрутам и срокам. С более полной информацией обо всех предоставляемых «DP Air Gas» товарах и услугах можно ознакомиться здесь.