Nekada se koksni plin smatrao nusproizvodom u procesu pravljenja koksa, pa je često čak i ispuštan u atmosferu (što je veliki otpad!). Kasnije se plin koristio za grijanje koksnih peći, a danas se već u potpunosti distribuira vanjskim potrošačima za kućne i druge potrebe. Kako se proizvodi koksni gas i kakav je njegov sastav? Ovaj članak razmatra sve aspekte problema i daje konkretne primjere upotrebe plina.
Istorijski aspekt
Istorija koksnog gasa počela je krajem 19. - početkom 20. veka. Već tada se koristio za rasvjetu, grijanje i, shodno tome, za kuhanje i druge kućne poslove. U to vrijeme je izbila industrijska revolucija i urbanizacija. Proizvodnja nusproizvoda, katrana ugljena i amonijaka počela je da služi kao najvažnije komponente, odnosno sirovine, u proizvodnji boja hemijskog sastava i u hemijskoj industriji u celini. Dakle, apsolutno sve vrste bojaumjetne prirode napravljene su od katrana i koksnog plina.
Osim toga, koksni plin se široko koristi u pećima za proizvodnju industrijskih proizvoda, u motorima na plin i, naravno, kao sirovina u proizvodnji hemijskih proizvoda.
Proizvodnja koksnog plina
Dobijanje koksnog plina odvija se istovremeno sa proizvodnjom koksa u koksarama suhom destilacijom uglja. Važno je napomenuti da se ovaj proces nužno mora odvijati na temperaturi od 900-1200 stepeni. Kao što je gore navedeno, u početnim fazama proizvodnje plin se smatrao nusproizvodom, pa je često izlazio u atmosferski zrak. Nešto kasnije, koksne peći su se počele zagrijavati na koksni plin. Tako je potrošnja plina za lične potrebe doživjela značajno smanjenje (skoro do 60%), dok je ostatak količine pripadao drugim kategorijama potrošača, na primjer, za peći za grijanje u metalurškoj proizvodnji, čija je temperatura izuzetno visoka, ili za kućne poslove. Danas apsolutno sav gas pripada spoljnim potrošačima. Zašto? Činjenica je da je koksni plin vrlo kaloričan, što znači da je za grijanje peći moguće koristiti jeftiniji plin. LPG je odličan primjer za to. Inače, baziran je na mješavini propan-butana.
Sastav plina u koksarnici
Kako se ispostavilo, iz raznih gasovavještačkog porijekla, plin koji se razmatra u članku i dobije u procesu koksovanja uglja je od velikog značaja. Treba napomenuti da sa praktične tačke gledišta, njegov sastav prolazi kroz značajne fluktuacije. To u pravilu ovisi o sirovini koja se koristi kao gorivo, o razlici u načinima rada, o fizičkom stanju koksnih peći i tako dalje. Njegova kalorijska vrijednost je između 15-19 MJ/m3. Ako komponente ovog gasa posmatramo kao procenat zapremine, onda se formira sledeća slika:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- nezasićeni ugljovodonici: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Važno je napomenuti da koksni gas (formula: H2CH4NH3C2H4) ima gustinu na temperaturi od nula stepeni od 0,45 do 0,50 kg/m3, toplotni kapacitet je jednak 1,35 kJ/(m3 K), a temperatura, koja prati proces paljenja, dostiže 600-650 stepeni.
Formula supstance
Kao što se gore pokazalo, sastav koksnog gasa uključuje supstance kao što su vodonik (H2), metan (CH4), amonijak (NH3) i etilen (C2H4). Kao primjer, bilo bi prikladno dati sljedeći sastav pročišćenog koksnog plina:
| Komponenta | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Sadržaj, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Važno je napomenuti da sastav gasa koji se razmatra striktno zavisi od temperaturnog režima procesa koksovanja i njegovog trajanja. Kvalitet uglja koji se prerađuje također igra veliku ulogu. Dakle, što je viši temperaturni režim procesa koksovanja, to je veći stepen razgradnje ugljovodonika, a samim tim i veći sadržaj vodonika i ugljen monoksida u gasu. Shodno tome, sadržaj ugljičnog dioksida će, naprotiv, biti manji.
Potreba za čišćenje koksnog plina
Danas je problem potrebe za čišćenjem koksnog gasa prilično akutan, jer ovaj sastav negativno utiče na ekološki aspekt života. Stoga moderno društvo nastoji poboljšati relevantne tehnologije. Čišćenje koksnih gasova neophodno je za efikasnost mehanizama postrojenja, jer je cijanovodonik, čiji je sadržaj u koksnom gasu prilično visok, glavni uzrok korozije profesionalne opreme. Osim toga, amonijak se nužno oslobađa prilikom formiranja koksnog plina. Ova tvar ima izuzetno štetan učinak ne samo na cjevovode, već i na okoliš, jer na kraju tamo dospijeva. Rezultat razmatranih operacija je visok nivo gubitka proizvoda hemijskog porekla za određeno postrojenje, itakođe značajan stepen emisije gasova i otpada tečnog porekla u atmosferu.
Proces čišćenja koksnog plina
Kako se ispostavilo, proizvodnja koksnog gasa sa sobom nosi niz problema, što u potpunosti opravdava potrebu za njegovim prečišćavanjem. Do danas, najefikasnija metoda je pronalazak opisan u ovom poglavlju, koji se široko koristi u koksnoj industriji. Prije svega, potrebno je isprati plin otopinom amonijum fosfata u apsorberu, koji mora biti opremljen tacnama. Zatim, gas koksne peći treba tretirati ovom otopinom prije nego što uđe u područje posude apsorbera. U ovom slučaju, specifična potrošnja cirkulirajuće otopine trebala bi biti 1,0-1,2 l/m3 plina, tada će njegova gustina biti jednaka 1,195-1,210 kg/l. Ova metoda čišćenja koksnog gasa, kao što je gore navedeno, danas se često koristi u relevantnoj industriji, jer je najefikasnija.
Primjena plina u koksarnici
Danas se koksni gas veoma široko i sigurno koristi u društvu kao gorivo u metalurškim postrojenjima, kao iu opštinskim privrednim delatnostima i kao sirovina za proizvodnju. Kako se pokazalo, iz koksnog plina emituje se vodonik, koji je jednostavno neophodan za sintezu amonijaka pomoću poznate metode kondenzacije koja funkcionira u uvjetima niskotemperaturnog režima. Kao rezultat ovogaU toku rada nastaje frakcija koja služi kao visokokvalitetna sirovina za razne vrste sinteza. Treba napomenuti da je primjesa sumporovodika u koksnom plinu apsolutno nepoželjna u svakom slučaju (i kada se koksni plin koristi kao gorivo i kada služi kao sirovina za proizvodnju kemijskih proizvoda). Zbog toga je proces čišćenja, o kojem je u potpunosti bilo riječi u prethodnom poglavlju, toliko neophodan.
Plinska svojstva
U zaključku, bilo bi prikladno razmotriti fizička svojstva koksnog plina. Dakle, njegova kalorijska moć je od 3600 do 3700 kcal / m3, specifična težina u sastavu tvari varira od 0,45 do 0,46 kg / m3 (što je gotovo tri puta lakše od zraka), maksimalni temperaturni režim njegovog sagorijevanja je jednak 2060 stepeni, a sam proces je praćen crvenim plamenom.
Važno je napomenuti da je dotični plin eksplozivan kada je u kombinaciji sa zrakom. Štaviše, donja granica eksplozivnosti po zapremini je 6 procenata gasa (ostatak je vazduh), dok gornji nivo eksplozivnosti dostiže 32 procenta gasa (ostatak je vazduh). Temperatura paljenja je 550 stepeni, a za sagorevanje 1 kubnog metra gasa potrebno je oko 5 kubnih metara vazduha. Koksni gas nije obdaren bojom i ukusom, ali ima opor miris na naftalin, pokvarena jaja, što se može objasniti sadržajem sumporovodika u njegovom sastavu.
