Nekoć se koksni plin smatrao nusproizvodom u procesu proizvodnje koksa, pa se često čak i ispuštao u atmosferu (što je vrlo 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 plin i kakav je njegov sastav? Ovaj članak raspravlja o svim aspektima problema i daje konkretne primjere upotrebe plina.
Povijesni aspekt
Povijest koksnog plina započela je krajem 19. - početkom 20. stoljeća. Već tada se koristio za rasvjetu, grijanje i, sukladno tome, za kuhanje i druge kućanske poslove. U to vrijeme izbila je industrijska revolucija i urbanizacija. Proizvodnja nusproizvoda, katrana ugljena i amonijaka počela je služiti kao najvažnije komponente, odnosno sirovine, u proizvodnji bojila kemijskog sastava i u kemijskoj industriji u cjelini. Dakle, apsolutno sve vrste bojaumjetne prirode napravljene su od katrana i koksnog plina.
Osim toga, koksni plin se široko koristio u pećima za proizvodnju industrijskih proizvoda, u plinskim motorima i, naravno, kao sirovina u proizvodnji kemijskih proizvoda.
Proizvodnja koksnog plina
Dobivanje koksnog plina odvija se istovremeno s proizvodnjom koksa u koksarama suhom destilacijom ugljena. Važno je napomenuti da se ovaj proces nužno mora odvijati na temperaturi od 900-1200 stupnjeva. 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 koksnim plinom. Tako je potrošnja plina za osobne potrebe doživjela značajno smanjenje (gotovo do 60%), dok je ostatak količine pripadao drugim kategorijama potrošača, na primjer, za peći za grijanje u metalurškoj proizvodnji, čija je temperatura izrazito visoka, ili za kućanske poslove. Danas apsolutno sav plin pripada vanjskim potrošačima. Zašto? Činjenica je da je koksni plin vrlo kaloričan, što znači da je za grijanje peći moguće koristiti jeftiniji plin. LPG je izvrstan primjer za to. Usput, temelji se na mješavini propan-butana.
Sastav plina u koksarnici
Kao što se pokazalo, iz raznih plinovaumjetnog podrijetla, plin razmatran u članku i dobiven u procesu koksiranja ugljena je od velike važnosti. Treba napomenuti da s praktične točke 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 unutar 15-19 MJ/m3. Ako komponente ovog plina razmotrimo kao postotak volumena, tada se formira sljedeća slika:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- nezasićeni ugljikovodici: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Važno je napomenuti da koksni plin (formula: H2CH4NH3C2H4) ima gustoću na temperaturi od nula stupnjeva od 0,45 do 0,50 kg/m3, toplinski kapacitet je jednak 1,35 kJ/(m3 K), a temperatura, koja prati proces paljenja, doseže 600-650 stupnjeva.
Formula tvari
Kao što se gore pokazalo, sastav koksnog plina uključuje tvari kao što su vodik (H2), metan (CH4), amonijak (NH3) i etilen (C2H4). Kao primjer, bilo bi prikladno navesti 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 je sastav plina koji se razmatra strogo ovisan o temperaturnom režimu procesa koksovanja i njegovom trajanju. Kvaliteta ugljena koji se prerađuje također igra veliku ulogu. Dakle, što je viši temperaturni režim procesa koksanja, to je veća razina razgradnje ugljikovodika, a time i veći sadržaj vodika i ugljičnog monoksida u plinu. Sukladno tome, sadržaj ugljičnog dioksida će, naprotiv, biti manji.
Potreba za čišćenje koksnog plina
Danas je problem potrebe za čišćenjem koksnog plina prilično akutan, jer ovaj sastav negativno utječe na ekološki aspekt života. Stoga suvremeno društvo nastoji poboljšati relevantne tehnologije. Čišćenje koksnih plinova neophodno je za učinkovitost pogonskih mehanizama, jer je cijanovodik, čiji je sadržaj u koksnom plinu prilično visok, glavni uzrok korozije profesionalne opreme. Osim toga, amonijak se nužno oslobađa tijekom stvaranja 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 visoka razina gubitka proizvoda kemijskog podrijetla za određeno postrojenje, itakođer značajan stupanj emisije plinova i otpada tekućeg podrijetla u atmosferu.
Proces čišćenja koksnog plina
Kako se pokazalo, proizvodnja koksnog plina nosi niz problema, što u potpunosti opravdava potrebu za njegovim pročišćavanjem. Do danas, najučinkovitija metoda je izum opisan u ovom poglavlju, koji se široko koristi u koksnoj industriji. Prije svega, potrebno je isprati plin otopinom amonijevog fosfata u apsorberu, koji mora biti opremljen ladicama. Zatim, plin 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 gustoća biti jednaka 1,195-1,210 kg/l. Ova metoda čišćenja koksnog plina, kao što je gore navedeno, danas se često koristi u relevantnoj industriji, jer je najučinkovitija.
Primjena plina u koksarnici
Danas se koksni plin vrlo široko i sigurno koristi u društvu kao gorivo u metalurškim postrojenjima, kao iu općinskim gospodarskim djelatnostima i kao sirovina za proizvodnju. Kako se pokazalo, vodik se emitira iz plina koksne peći, koji je jednostavno neophodan za sintezu amonijaka pomoću poznate metode kondenzacije koja funkcionira u uvjetima niskotemperaturnog režima. Kao rezultat ovogaTijekom rada nastaje frakcija koja služi kao visokokvalitetna sirovina za razne vrste sinteza. Treba napomenuti da je primjesa sumporovodika u koksnom plinu u svakom slučaju apsolutno nepoželjna (i kada se koksarni plin koristi kao gorivo i kada služi kao sirovina za proizvodnju kemijskih proizvoda). Zato je proces čišćenja, o kojemu je bilo riječi u prethodnom poglavlju, toliko neophodan.
Plinska svojstva
U zaključku, bilo bi prikladno razmotriti fizička svojstva koksnog plina. Dakle, njegova kalorijska snaga 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 izgaranja je jednak 2060 stupnjeva, a sam proces je popraćen crvenim plamenom.
Važno je napomenuti da je plin u pitanju eksplozivan u kombinaciji sa zrakom. Štoviše, donja granica eksplozivnosti po volumenu je 6 posto plina (ostatak je zrak), dok gornja eksplozivna razina doseže 32 posto plina (ostatak je zrak). Temperatura paljenja je jednaka 550 stupnjeva, a za sagorijevanje 1 kubičnog metra plina potrebno je otprilike 5 kubičnih metara zraka. Koksni plin nije obdaren bojom i okusom, ali ima opor miris na naftalin, pokvarena jaja, što se može objasniti sadržajem sumporovodika u njegovom sastavu.
