Основы коксования пека
Введение
Основные виды углеродистого сырья коксохимического (каменноугольного) происхождения, используемого для производства углеграфитовых материалов - каменноугольный пек и пековый кокс. Необходимость расширения и совершенствования их производства диктуется главным образом нуждами черной и цветной металлургии. Пек и пековый кокс используют в качестве:
связующего (пек) в производстве графитированных изделий, в том числе крупногабаритных специальных электродов для большегрузных дуговых сталеплавильных печей, а также углеграфитовых конструкционных материалов; в производстве углеграфитовых блоков повышенной стойкости, безводной легочной массы для доменных печей, смолодоломитовых огнеупоров для футеровки сталеплавильных конверторов;
связующего (пек) и наполнителя (пековый кокс) при получении анодной массы для электролизеров в производстве алюминия;
сырья (пек и пековый кокс) для производства изделий электротехнической промышленности и др.
Сырьем для производства пекового кокса является высокотемпературный пек. Явления, происходящие при коксовании пека, представляют собой ряд сложных химических, физических, физико-химических, структурных и термомеханических процессов, сопровождающихся изменением физико-химических свойств исходного вещества - высокотемпературного пека - при переходе его в полукокс и кокс.
Процесс коксования пека в печах можно разделить на отдельные стадии, соответствующие температурным интервалам. Наиболее важная стадия, оказывающая решающее влияние на характер процесса, выход и качество кокса, протекает в температурном интервале 450-600°С. В этой стадии происходит дистилляция легкокипящих фракций, пиролиз основной массы пека с образованием газообразных и жидких продуктов, затвердевание сильновязкого утяжеленного остатка и образование полукокса. Затем в соответствии с повышением температуры происходит выделение летучих веществ, преимущественно богатых водородом, появляются усадочные трещины, коксовый массив отходит от стен камеры и приобретает свойства готового продукта.
Изменение химического состава пека в процессе коксообразования, выражающееся в нарастании содержания углерода и уменьшении водорода, можно проследить по данным об элементном составе:
С Н N S O2
Высокотемпературный пек 92,73 4,42 1,43 0,82 0,60
Полукокс. . . . . 93,81 3,28 1,39 0,68 0,84
Кокс......... 96,52 0,98 1,22 0,58 0,70 .
Некоторая часть азотсодержащих соединений пека при коксовании не изменяется или превращается в аммиак. Значительное количество азота остается в коксе. Сера пека частично выделяется с газом в виде сероводорода, частично распределяется в пековой смоле и коксе в виде сероорганических соединений.
Изменение состава пекококсового газа по мере повышения температуры коксования характеризуется уменьшением содержания метана и резким увеличением содержания водорода. Это указывает на то, что до 500°С протекают процессы пиролиза и крекинга, сопровождающиеся выделением метана, при более высокой температуре основной реакцией становится дегидрирование, которое приводит к образованию продуктов полимеризации и поликонденсации.
Большая часть пековой смолы выделяется до 550°С при малом количестве образовавшегося газа. ............
