ذات مرة ، كان غاز فحم الكوك يُعتبر منتجًا ثانويًا في عملية صنع فحم الكوك ، وغالبًا ما يتم إطلاقه في الغلاف الجوي (وهو مضيعة جدًا!). في وقت لاحق ، تم استخدام الغاز لتسخين أفران الكوك ، واليوم يتم توزيعه بالكامل بالفعل على المستهلكين الخارجيين للاستخدام المنزلي والاحتياجات الأخرى. كيف يتم انتاج غاز الكوك وما هي مكوناته؟ تتناول هذه المقالة جميع جوانب المشكلة وتقدم أمثلة محددة لاستخدام الغاز.
الجانب التاريخي
بدأ تاريخ غاز أفران الكوك في أواخر القرن التاسع عشر - أوائل القرن العشرين. حتى ذلك الحين ، تم استخدامه للإضاءة والتدفئة ، وبالتالي ، للطهي والأعمال المنزلية الأخرى. في ذلك الوقت اندلعت الثورة الصناعية والتحضر. بدأ إنتاج المنتجات الثانوية ، قطران الفحم والأمونيا في العمل كأهم المكونات ، وهي المواد الخام ، في صناعة الأصباغ ذات التركيب الكيميائي وفي الصناعة الكيميائية ككل. وهكذا ، على الاطلاق جميع أنواع الأصباغصُنعت الطبيعة الاصطناعية من غاز أفران القطران وفحم الكوك.
بالإضافة إلى ذلك ، أصبح غاز أفران الكوك مستخدمًا على نطاق واسع في الأفران لتصنيع المنتجات الصناعية ، وفي المحركات التي تعمل بالغاز ، وبالطبع ، كمادة خام في إنتاج المنتجات الكيميائية.
إنتاج غاز فرن الكوك
يحدث الحصول على غاز أفران الكوك بالتزامن مع إنتاج فحم الكوك في مصانع فحم الكوك عن طريق التقطير الجاف للفحم. من المهم ملاحظة أن هذه العملية يجب أن تستمر بالضرورة عند درجة حرارة 900-1200 درجة. كما لوحظ أعلاه ، في المراحل الأولى من التوليد ، كان الغاز يعتبر منتجًا ثانويًا ، لذلك غالبًا ما يتسرب إلى الهواء الجوي. بعد ذلك بقليل ، بدأ تسخين أفران فحم الكوك بغاز أفران الكوك. وهكذا ، شهد استهلاك الغاز للاحتياجات الشخصية انخفاضًا كبيرًا (تقريبًا إلى 60٪) ، بينما تنتمي الكمية المتبقية إلى فئات أخرى من المستهلكين ، على سبيل المثال ، لأفران التدفئة في إنتاج المعادن ، والتي تكون درجة حرارتها مرتفعة للغاية ، أو للأعمال المنزلية. اليوم ، ينتمي كل الغاز على الإطلاق إلى المستهلكين الخارجيين. لماذا ا؟ الحقيقة هي أن غاز أفران الكوك مرتفع للغاية في السعرات الحرارية ، مما يعني أنه من الممكن استخدام غاز أرخص لأفران التدفئة. غاز البترول المسال هو مثال رئيسي على ذلك. بالمناسبة ، يعتمد على مزيج البروبان والبيوتان.
تكوين غاز فرن الكوك
كما اتضح ، من مجموعة متنوعة من الغازاتمن أصل اصطناعي ، فإن الغاز المدروس في المقالة والذي يتم الحصول عليه في عملية فحم الكوك له أهمية كبيرة. وتجدر الإشارة إلى أنه من الناحية العملية ، يخضع تكوينها لتقلبات كبيرة. يعتمد هذا ، كقاعدة عامة ، على المواد الأولية المستخدمة كوقود ، وعلى الاختلاف في أنماط التشغيل ، وعلى الحالة المادية لأفران فحم الكوك ، وما إلى ذلك. تقع قيمته الحرارية في حدود 15-19 ميجا جول / متر مكعب. إذا اعتبرنا مكونات هذا الغاز كنسبة مئوية من الحجم ، تتشكل الصورة التالية:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- هيدروكربونات غير مشبعة: 2-3.
- O2: 0، 4-0، 8.
من المهم ملاحظة أن غاز فرن الكوك (الصيغة: H2CH4NH3C2H4) له كثافة عند درجة حرارة صفر درجة من 0.45 إلى 0.50 كجم / م 3 ، السعة الحرارية تساوي 1.35 كيلو جول / (م 3 كلفن) ، وتصل درجة الحرارة المصاحبة لعملية الاشتعال الى 600-650 درجة.
صيغة المادة
كما اتضح أعلاه ، تشتمل تركيبة غاز أفران الكوك على مواد مثل الهيدروجين (H2) والميثان (CH4) والأمونيا (NH3) والإيثيلين (C2H4). كمثال ، سيكون من المناسب إعطاء التركيبة التالية من غاز فرن الكوك المنقى:
| المكون | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| محتوى ،٪ | 55، 5 | 27، 6 | 8، 2 | 6 ، 0 | 2، 0 | 0، 7 |
من المهم ملاحظة أن تركيبة الغاز قيد الدراسة تعتمد بشكل صارم على نظام درجة حرارة عملية التكويك ومدتها. تلعب جودة الفحم الذي تتم معالجته أيضًا دورًا كبيرًا. وبالتالي ، كلما ارتفع نظام درجة حرارة عملية التكويك ، ارتفع مستوى تحلل الهيدروكربونات ، وبالتالي ارتفع محتوى الهيدروجين وأول أكسيد الكربون في الغاز. وعليه فإن محتوى ثاني أكسيد الكربون على العكس سيكون أقل.
الحاجة لتنظيف غاز الكوك
اليوم ، مشكلة الحاجة لتنظيف غاز أفران الكوك حادة للغاية ، لأن هذه التركيبة تؤثر سلبًا على الجانب البيئي للحياة. وبالتالي ، يسعى المجتمع الحديث لتحسين التقنيات ذات الصلة. يعد تنظيف غازات أفران الكوك ضروريًا لكفاءة آليات المصنع ، لأن سيانيد الهيدروجين ، الذي يكون محتواه في غاز أفران الكوك مرتفعًا جدًا ، هو السبب الرئيسي لتآكل المعدات المهنية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق الأمونيا بالضرورة أثناء تكوين غاز فرن الكوك. هذه المادة لها تأثير ضار للغاية ليس فقط على خطوط الأنابيب ، ولكن أيضًا على البيئة ، لأنها تصل في النهاية إلى هناك. نتيجة العمليات المدروسة هي مستوى عالٍ من فقدان المنتجات ذات الأصل الكيميائي لمصنع معين ، وأيضا درجة كبيرة من انبعاث الغازات والنفايات ذات الأصل السائل في الغلاف الجوي.
عملية تنظيف غاز الكوك
كما اتضح ، فإن إنتاج غاز أفران الكوك ينطوي على عدد من المشاكل ، مما يبرر تمامًا الحاجة إلى تنقيته. حتى الآن ، الطريقة الأكثر فعالية هي الاختراع الموصوف في هذا الفصل ، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة فحم الكوك. بادئ ذي بدء ، من الضروري شطف الغاز بمحلول فوسفات الأمونيوم في جهاز امتصاص ، والذي يجب أن يكون مزودًا بصواني. بعد ذلك ، يجب معالجة غاز فرن الكوك بهذا المحلول قبل أن يدخل منطقة صينية الامتصاص. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الاستهلاك المحدد لمحلول التدوير 1.0-1.2 لتر / م 3 من الغاز ، ثم ستكون كثافته 1.195-1.210 كجم / لتر. غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة لتنظيف غاز فرن الكوك ، كما هو مذكور أعلاه ، في الصناعة ذات الصلة ، لأنها الأكثر فعالية.
تطبيق غاز فرن الكوك
اليوم ، يتم استخدام غاز أفران الكوك على نطاق واسع وبأمان في المجتمع كوقود في مصانع التعدين ، وكذلك في الأنشطة الاقتصادية البلدية وكمواد خام للإنتاج. كما اتضح ، ينبعث الهيدروجين من غاز فرن الكوك ، وهو أمر ضروري ببساطة لتخليق الأمونيا عن طريق طريقة معروفة للتكثيف تعمل في ظل ظروف نظام درجة حرارة منخفضة. نتيجة لهذاأثناء العملية ، يتم تكوين جزء يستخدم كمواد خام عالية الجودة لأنواع مختلفة من التركيبات. وتجدر الإشارة إلى أن خليط كبريتيد الهيدروجين في غاز فرن الكوك غير مرغوب فيه على الإطلاق (سواء عند استخدام غاز فرن الكوك كوقود أو عندما يكون بمثابة مادة خام لإنتاج المنتجات الكيميائية). هذا هو السبب في أن عملية التطهير ، التي تمت مناقشتها بالكامل في الفصل السابق ، ضرورية للغاية.
خصائص الغاز
في الختام ، سيكون من المناسب النظر في الخصائص الفيزيائية لغاز أفران الكوك. وبالتالي ، فإن قوتها الحرارية تتراوح من 3600 إلى 3700 كيلو كالوري / م 3 ، وتتراوح الثقل النوعي في تركيب المادة من 0.45 إلى 0.46 كجم / م 3 (وهي أخف بثلاث مرات تقريبًا من الهواء) ، ونظام درجة الحرارة القصوى لاحتراقها هو تساوي 2060 درجة والعملية نفسها مصحوبة بلهب أحمر
من المهم ملاحظة أن الغاز المعني يكون متفجرًا عند دمجه مع الهواء. علاوة على ذلك ، فإن الحد الأدنى للانفجار من حيث الحجم هو 6 في المائة غاز (والباقي هو الهواء) ، بينما يصل مستوى الانفجار الأعلى إلى 32 في المائة غاز (والباقي هو الهواء). درجة حرارة الاشتعال تساوي 550 درجة ، ولحرق 1 متر مكعب من الغاز ، يلزم حوالي 5 أمتار مكعبة من الهواء. غاز فرن الكوك ليس له لون وطعم ولكن له رائحة لاذعة من النفثالين والبيض الفاسد والتي يمكن تفسيرها بمحتوى كبريتيد الهيدروجين في تركيبته.
