Проект установки для переработки жидких отходов коксохимического производства - Дипломная работа

Установленные на комбинате производственные мощности позволяют производить (млн. т/год): агломерата - 8,2; сухого валового кокса - около 5,0; чугуна - 6,2; стали - около 8,0; сортового проката и проволоки - 5,3. Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Доменный газ, образующийся в печи при взаимодействии кислорода дутья и шихты с углеродом кокса, после очистки используют как металлургическое топливо в доменном и смежных цехах. Сталеплавильное производство Западно-Сибирского металлургического комбината - самое крупное металлургическое подразделение Запсиба, объединяет пять самостоятельных цехов: кислородно-конвертерный № 1, оснащенный тремя конвертерами емкостью по 160 тонн, кислородно-конвертерный № 2 с двумя конвертерами емкостью по 350 тонн, установкой "печь-ковш", сортовой и слябовой МНЛЗ, цех подготовки составов, копровый, смоломагнезитовый. От работающего оборудования ОАО «ЗСМК» в воздушный бассейн в основном поступают: • различные виды пыли - коксовая, угольная, агломерата, древесная, абразивная и др., а также оксиды железа, магния, кальция, алюминия, марганца, цинка - при ведении всех технологических процессов производства кокса, агломерата, извести, чугуна, стали; при дроблении, грохочении, транспортировке и пересыпках сырья и материалов: при обработке древесины и металла на специальном оборудовании; при сжигании промпродукта и угля в различных агрегатах; при ведении сварочных работ и др.;Сырой бензол, выпускаемый по ТУ 14-6-11З-75, подразделяется на сырой бензол 1 и сырой бензол 2. Составляющие Бензол 1 Бензол 2 В процессе ректификации образующиеся легкокипящие продукты поднимаются наверх колонны и через газовую трубу удаляются в конденсатор-холодильник 4, где охлаждаются, и уже в жидком виде поступают в сепаратор 3, где отстаиваются от воды (как правило, исходное сырье поступает абсолютно «сухим», т.е. не содержащим воды, но вследствие неплотностей кожуха нагревателя 6 и конденсатора-холодильника 4 в продукте появляется вода), далее отстоявшийся продукт поступает в рефлюксный бак 2, а затем в хранилище 11. В цехе получают продукты: бензол для синтеза, толуол, сольвент и тяжелый бензол. Исследование отходов ЕКС «ЗСМК» (с целью получения из них эмульсии) показало, что повышенное содержание серной кислоты в кислой смолке цеха ректификации и отработанной кислоты цеха инден-кумароновых смол требует большого количества аммиачной воды на нейтрализацию этих отходов (для лабораторных опытов брали отработанную кислоту и щелочь цеха инден-кумароновых смол КХП НТМК).Предлагались, в частности следующие способы: - непосредственное их добавление в шихте для коксования совместно с текущими смолистыми отходами - кислой смолкой сульфатного отделения, маслами биохимустановки, что позволило бы получать определенные дополнительные количества кокса, смолы и газа; Введение добавок в шихту способствует улучшению качества кокса; одновременно увеличивается и выход ценных химических продуктов. Тем самым открывается возможность квалифицированной и безопасной утилизации отходов КХП и резины в шихтах на коксование. Сыпучий материал получен при перемешивании резиновой крошки с отходами в соотношении 0,2 - 0,8 : 0,8 - 0,2 в течение 3,5 - 1,0 часа при температуре 20-30 °С и исследован в шихтах на коксование. Результаты исследований совместного пиролиза угля, отходов КХП и резиносодержащих изделий представлены в табл.3.6, которые показывают, что прочный кокс получен из шихт, содержащих от 2 до 5 % отходов (резиносодержащая крошка, осадки пека, смолы и др.), взятых в различных соотношениях.Следует обратить внимание на то, что ввод в эксплуатацию установки по утилизации коксохимических отходов позволяет получать значительную величину предотвращенного экологического ущерба в результате неразмещения в окружающей природной среде ~19250 т/год (данные 2010 г) токсичных смолистых отходов, содержащих соединения, относящиеся к ?-му (бенз-(а)-пирен), ??-му (нафталин, фенолы и др.) и ???-му (ароматические углеводороды) классам опасности. При работе с серной кислотой должны применяться только положенная по нормам спецодежда, спецобувь, защитные очки, при случайном попадании кислоты на кожу человека она немедленно должна смываться под струей воды или под душем самопомощи, которые должны быть смонтированы в отделениях цеха, где применяются серная кислота и другие агрессивные жидкости. Установить место и причину разрыва корпуса Первый заметивший Ст. мастер, аппаратчик, газоспастель, мед.работник Ст. мастер, аппаратчик Ст. мастер Ст. мастер, аппаратчик, ПЧ, ГСС Ст. мастер, аппаратчик, ГСС Ст. мастер, аппаратчик машинист насосных установок Ст. мастер, аппаратчик, Комиссия КХП Слесарная мастерская, аппаратные 1,2 и 3 очереди производства бензола Ст. мастер до прибытия начальника цеха. Первый заметивший Ст. мастер, аппаратчик, ГСС, ПЧ Ст. мастер, аппаратчик, мед.работник, ГСС Ст. мастер, аппаратчик Ст. мастер Ст. мастер, аппаратчик, ГСС, ПЧ ПЧ Ст. мастер, аппаратчик, ПЧ Ст. мастер, аппаратчик, ГСС Ст. мастер,

4 Содержание масляной части, % не менее 402.2. Содержание зданий и сооружений - 4-6 % от стоимости зданий и сооружений

С развитием промышленной индустрии процессы самоочищения воды, воздуха и почвы не могут справиться с объемом поступающих в окружающую среду загрязнений. Созданная человеком техносфера стала основным источником опасности для всего живого на земле. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится все дороже.

Задача комплексного использования сырья - разработка малоотходных технологий, рациональная полнота извлечения основных и сопутствующих элементов, переработка отходов добычи, обогащения руд без нанесения урона окружающей среде, является актуальной проблемой.

В научном плане это означает проведение широких исследований источников образования отходов, их химического состава, физико-химических и других характеристик, в технологическом - исследование и разработка технологий переработки различных техногенных материалов, создание систем рециклинга и т.д.

Во всех металлургических процессах образуется значительное количество отходов, которые необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны окружающей среды. Задача утилизации отходов, образующихся на предприятии «ЕВРАЗКОКССИБИРЬ» (ЕКС) филиал ОАО «ЗСМК» представляется весьма важной и актуальной с экономической точки зрения, а также является частью экологической проблемы города.

На ЕКС ведутся постоянные поиски путей использования образующихся отходов. Традиционным и наиболее экономичным способом утилизации для ЕКС является возврат отходов в угольную шихту на коксование. В настоящей работе приводятся основные результаты исследований коксохимиков ОАО «ЗСМК» в этом направлении.

Отходы коксохимического производства не относятся к числу наиболее многотоннажных (всего 0,25 - 0,30 % от массы шихты). Например, количество фусов, являющихся наиболее представительным видом смолистых отходов, составляет не более 0,5 - 1,5% от выхода каменноугольной смолы.

В то же время, вопрос утилизации указанного вида отходов стоит очень остро, поскольку они содержат в достаточно больших количествах токсичные (иногда доже высокотоксичные) химические соединения. Так, в фусах, содержащих до 50 % смолы, присутствует в довольно больших количествах бенз(а)пирен. Кислые смолки, помимо высокоароматических бензольных углеводородов, могут содержать до 14 % H2SO4. В сточных водах, используемых для приготовления эмульсий на основе ряда смолистых отходов (кислых смолок, полимеров, кубовых остатков и др.) могут содержаться также токсичные соединения как фенолы, аммиак, бензольные углеводороды и т.д.

На данном предприятии предложено дифференцированное использование в шихте фусов и других коксохимических отходов. Фусы транспортируются к месту их подачи в шихту, где разогреваются с помощью пара для уменьшения вязкости и затем разбрызгиваются на слой шихты, находящейся на транспортерной ленте, подающей ее в коксовый цех.

Из других видов коксохимических отходов (кислых смолок, кубовых остатков, полимеров и др.) на специальной установке готовится водно-смоляная эмульсия с использованием ряда щелочных вод химического крыла КХП, которая содержит до 40-50 % масляной части. Готовая эмульсия в разогретом виде трубопроводом подается в углеподготовительный цех и дозируется в угольную шихту.

В среднем в угольную шихту для коксовых батарей № 3 - 6 в настоящее время вводится 0,5 - 1,0 % коксохимических отходов. В данном дипломном проекте с целью получения более ощутимого эффекта роста насыпной массы шихты при введении отходов предложено подавать в шихту 5 % коксохимических отходов с добавлением резиновой крошки из резиносодержащих отходов.

1. Общая часть

1.1 Характеристика ОАО «ЕВРАЗ-ЗСМК»

ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» является одним из крупнейших производителей металлопроката. Установленные на комбинате производственные мощности позволяют производить (млн. т/год): агломерата - 8,2; сухого валового кокса - около 5,0; чугуна - 6,2; стали - около 8,0; сортового проката и проволоки - 5,3. В настоящее время степень использования производственных мощностей на ОАО «ЗСМК» составляет около 70 %.

Доменное производство. Доменные печи предназначены для получения чугуна из железной руды. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того, кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи. Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглероживаясь в печи, железо переходит в чугун. С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава.

Добываемые на рудниках железные руды дробят, сортируют, при необходимости обжигают и обогащают, удаляя, частично, пустую породу и вредные примеси. После усреднения мелкие железные руды и рудный концентрат окусковывают при помощи агломерации или окатывания. Подготовленные шихтовые материалы в строгом соотношении загружают в доменную печь сверху при помощи засыпного аппарата. В нижнюю часть доменной печи - горн через фурмы подают нагретый воздух, сжатый воздуходувной машиной или жидкое, газообразное, пылевидное топливо. Основной продукт доменного производства - передельный чугун выпускают из горна доменной печи через чугунную летку 8 -14 раз в сутки и направляют в сталеплавильные цехи для передела в сталь или на разливочные машины для разливки в чушки и отправки потребителям.

Шлак в печи образуется в результате плавления пустой руды, флюса и золы кокса. Шлак из доменной печи выпускают через шлаковые летки (верхний шлак) и при выпуске чугуна через чугунные летки (нижний шлак). Доменный шлак используют для производства цемента, строительных панелей, блоков, шлаковой ваты.

Доменный газ, образующийся в печи при взаимодействии кислорода дутья и шихты с углеродом кокса, после очистки используют как металлургическое топливо в доменном и смежных цехах. Колошниковую пыль направляют на аглофабрику для производства агломерата.

Агломерационное производство. Агломерацией называется процесс спекания мелких руд и концентратов путем сжигания топлива в слое спекаемого материала или подвода высокотемпературного тепла извне. Цель агломерации состоит в улучшении металлургических свойств сырья вследствие его окускования, введения флюса и других полезных добавок, а в ряде случаев и удаления вредных примесей.

Наибольшее распространение получил способ производства агломерата на ленточных конвейерных машинах, при котором сжигание твердого топлива в слое материала происходит за счет кислорода воздуха, непрерывно просасываемого через спекаемый слой.

С возникновением агломерации появилась возможность рационального использования отходов производства: колошниковой пыли, окалины, пиритных огарков и др. Их задают в исходную агломерационную шихту.

Основными минералами, входящими в состав агломерата, являются магнетит Fe3O4, гематит Fe2 O3, оксид железа FEO и металлическое железо, образование которого возможно при большом избытке топлива в шихте, алюмосиликаты, силикаты, фаялит.

Сталеплавильное производство. Сталеплавильное производство Западно-Сибирского металлургического комбината ? самое крупное металлургическое подразделение Запсиба, объединяет пять самостоятельных цехов: кислородно-конвертерный № 1, оснащенный тремя конвертерами емкостью по 160 тонн, кислородно-конвертерный № 2 с двумя конвертерами емкостью по 350 тонн, установкой "печь-ковш", сортовой и слябовой МНЛЗ, цех подготовки составов, копровый, смоломагнезитовый.

Кислородно-конвертерный процесс - это выплавка стали из жидкого чугуна с добавкой лома в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.

Имеющийся всегда избыток тепла позволяет перерабатывать в конвертере значительное количество лома. Это считается существенным достоинством процесса, так как изза меньшей стоимости лома по сравнению со стоимостью чугуна снижается себестоимость выплавляемой стали. Общая длительность плавки в конверторах емкостью от 30 до 350 т составляет 30-55 минут. Большинство имеющихся конверторов имеет грушевидную форму с концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертора кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов.

Днище с корпусом конвертора крепят при помощи клиновых соединений. Для уплотнения стыка днища и корпуса наносят слой огнеупорной массы. Кожух конвертора выполняется сварным из листов толщиной от 20 до 110 мм. Кислородная фурма вводится в конвертер строго по оси, что обеспечивает равное удаление кислородной струи от стенок конвертера и, следовательно, равномерный износ футеровки. Для повышения жесткости и для предохранения от быстрого износа верх горловины защищен сварным или литым шлемом.

Горловина конвертора больше всего подвержена высокотемпературной пластической деформации вследствие теплоизлучения металла и газов в период плавки. Поэтому для увеличения срока службы горловины применяют водяное охлаждение или иногда горловину выполняют съемной.

Огнеупорная футеровка кислородных конвертеров делается двух- или трехслойной. Арматурный слой толщиной 110-250 мм, примыкающий к кожуху, выполняют из магнезитового или магнезито-хромитового кирпича. Рабочий слой быстро изнашивается в процессе работы. Его толщина составляет 500-750 мм. Между арматурным и рабочим слоем делается набивка толщиной 50-100 мм из магнезито - или доломитосмоляной массы. Для кладки рабочего слоя используют необожженные смолодоломитовый и смолодоломитомагнезитовый кирпичи.

Механизм поворота конвертора состоит из системы передач, связывающих цапфы с приводом. Конвертор может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360о со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для конверторов малой и средней емкости используют односторонний привод. Привод осуществляется от двух или нескольких электродвигателей. Для большегрузных конверторов вместимостью большее 200 т применяют двусторонний привод, например, четыре двигателя по два на каждую цапфу. В шлеме конвертора имеется летка для выпуска стали. Выпуск стали через летку позволяет уменьшить перемешивание металла и шлака. Летка закрывается огнеупорной глиной, замешанной на воде.

Литейное производство. Весь цикл изготовления отливки состоит из ряда основных и вспомогательных операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно в различных отделениях литейного цеха. Модели, стержневые ящики и другую оснастку изготовляют на модельном участке цеха.

Моделями называют приспособления, предназначенные для получения в литейных формах полостей, конфигурация которых соответствует изготовляемым отливкам.

К формовочным материалам относят все материалы, используемые для изготовления разовых форм и стержней. Различают исходные формовочные материалы и формовочные смеси. Основными исходными материалами являются песок и глина, вспомогательными - связующие вещества и добавки. Кроме исходных материалов, для приготовления формовочных смесей используют отработанные (бывшие в употреблении) смеси.

Расплав (жидкий металл) заливают в предварительно собранные формы из литейных ковшей или с помощью заливочно - дозирующих устройств.

После затвердевания отливку выдерживают в форме для охлаждения до температуры выбивки. Чем выше температура выбивки, тем короче технологический цикл изготовления отливки и больше производительность формовочно - заливочного участка

В состав литейного цеха входят отделения чугунного и стального литья. Плавление чугуна в отделении чугунного литья производится в одной электродуговой печи емкостью 6 т и пяти индукционных печах емкостью 10 т. Сырьем служит чушковый чугун, поступающий из доменного цеха, стальной лом и бой изложниц. Для науглероживания чугуна используется отсевы кокса, для обеспечения требуемого химического состава применяются ферросплавы. Жидкий чугун выпускается в ковш, а затем разливается в формы, которые готовятся методами ручной и машинной формовки в опоках и почве. Кроме того, отдельные виды отливок выполняются методом литья в кокиль. При изготовлении форм и стержней используется песчано-глинистые и шамотные смеси с добавлением в качестве связующего сульфитно-дрожжевой бражки либо жидкого стекла. Сушка готовых форм и стержней производится в камерных сушилах.

Производство стали в отделении стального литья осуществляется в двух электропечах емкостью 25 т. и одной электропечи емкостью 3 т. Сталь выплавляется из углеродистой шихты на основе металлолома с окислением ее железной рудой или окатышами. По окончанию плавки она выливается в ковш, а за тем разливается в изложницы, либо в специальные формы. В первом случае получается стальные слитки, во втором - фасонное литье.

Прокатное производство. Основные цехи металлургического завода с полным металлургическим циклом - это доменный, сталеплавильный и прокатный. Схема расположения основных цехов завода предусматривает движение потока металла в одном направлении, начиная от доменного цеха и кончая складами готовой продукции прокатных цехов.

Для прокатки металла в прокатных цехах металлургических заводов устанавливают станы различного типа и назначения. В прокатном цехе при переходе на крупные слитки увеличивается производительность стана и выход годной заготовки. К заготовочным станам относят блюминги, слябинги и непрерывные заготовочные станы. В состав прокатного производства на комбинате входят обжимной, сортопрокатный, среднесортный и вальцетокарный цехи.

ЗСМК является вторым крупным заводом, производящим сортовую сталь и проволоку. В настоящее время на заводе работают: блюминг 1300, непрерывный заготовочный стан 850/700/500, два непрерывных мелкосортных стана 250, два непрерывных проволочных стана 250 и один непрерывный среднесортный стан 450.

Обжимной цех состоит из блюминга и непрерывно-заготовочного стана. Выпускаемая продукция: слябы, квадратная и прямоугольная заготовки. Слитки на блюминге (1250м) поступают в стрипперное отделение, где часть слитков освобождают от изложниц. Огромный пролет занимает отделение нагревательных колодцев. Обслуживают колодцы клещевые краны - они отправляют стальные слитки на прокат или опускают их нагреваться. После нагрева слитки выдаются на участок слиткоподачи (систему слитковозов), перемещающихся по замкнутому кольцевому пути. Рабочая ветвь слиткоподачи расположена в пролете нагревательных колодцев и предназначена для остановки слитковозов под загрузку слитками с последующей подачей их к приемным рольгангам головной части блюминга.

Блюминг предназначен для прокатки слитков в блюмы и слябы (от качества прокатки зависит энергосиловые параметры, режим обжатий и качество продукта).

После прокатки раскат проходит МОЗ - машина огневой зачистки зачищает поверхностные дефекты в горячем состоянии в потоке обжимного стана на скорости, предусмотренной в технологической инструкции. Затем раскат поступает на ножницы для обрезки головной и донной части слитка, а также на порезку блюмов и слябов.

Непрерывно-заготовочный стан предназначен для прокатки заготовок без промежуточного подогрева. Он состоит из двух групп клетей: первая группа- 8 клетей (черновая группа), вторая- 6 клетей (чистовая группа). После прокатки на НЗС и порезки на ножницах (400 т, 800 т, летучие 150 т) металлопрокат подается на холодильники и складируется в штабеля на адъюстаже, здесь продукция распределяется или на отгрузку потребителям-заказчикам, или служит исходным материалом для проката мелких и средних сортов.

После проката больших калибров начинается прокат средних. Обжимщики поставляют на стан 450 в качестве исходного материала квадрат 150x150 мм и плашку 150x200 мм. Процесс на стане 450 начинается с нагревательных печей. Печи с шагающим подом, в цехе их сейчас три, все они находятся на одной линии. Дальше предусмотрена машина огневой зачистки.

Работа основных и вспомогательных цехов предприятий черной металлургии сопровождается выбросами в атмосферу большого количества пыли и газов, содержащих сернистый ангидрид, оксиды азота и другие вредные соединения. Средствами очистки газа улавливается лишь часть загрязняющих атмосферу веществ, которые содержатся в газах, отводимых от технологических агрегатов в системы газоочистки.

При этом развитие и интенсификация металлургического производства приводит к увеличению выделений вредных веществ. Так агломерация руды приводит к значительному выбросу в атмосферу пыли, окиси углерода и сернистого ангидрида. Повышение давления в доменных печах способствует увеличению выбросов пыли и окиси углерода через засыпной аппарат. Применение кислорода для интенсификации выплавки стали в электросталеплавильных печах связано с выбросами больших количеств пыли и окислов азота с дымовыми газами. При конвертерном процессе получения стали без дожигания или с частичным дожиганием конвертерных газов в атмосферу поступает часть несгоревшей окиси углерода. Специфические выбросы вредных веществ имеют место и на машинах непрерывного литья заготовок, машинах огневой зачистки, травильных ваннах метизного и трубного производств и др.

Для защиты атмосферы от вредных выбросов строят пылегазоочистные сооружения и совершенствуют технологические процессы и конструкцию металлургических агрегатов. Большое количество пыли и газообразных вредностей выбрасывается в атмосферу неорганизованно, минуя системы очистки газов. Источниками этих неорганизованных выбросов являются места измельчения, сортировки, транспортировки и складирования пылящих материалов, неплотности конструкций и рабочие проемы технологических агрегатов и др.

От работающего оборудования ОАО «ЗСМК» в воздушный бассейн в основном поступают: • различные виды пыли - коксовая, угольная, агломерата, древесная, абразивная и др., а также оксиды железа, магния, кальция, алюминия, марганца, цинка - при ведении всех технологических процессов производства кокса, агломерата, извести, чугуна, стали; при дроблении, грохочении, транспортировке и пересыпках сырья и материалов: при обработке древесины и металла на специальном оборудовании; при сжигании промпродукта и угля в различных агрегатах; при ведении сварочных работ и др.;

• оксид углерода - при введении технологических процессов, а также при неполном сгорании топлива;

• диоксид серы - при использовании в производстве серосодержащей шихты и топлива;

• диоксид азота - при сжигании всех видов топлива, выплавке стали в электропечах и конвертерах;

• бенз(а)пирен - при производстве кокса и его использовании для получения агломерата, чугуна, стали, при сжигании коксового газа, при работе асфальтобетонной установке;

• сажа - от отопительных систем коксовых батарей, при заводке автотранспорта;

• бензол, пиридин, нафталин, цианистый водород, аммиак, фенол, ангидрид фталевый, сероуглерод - при производстве кокса, и продуктов коксования;

• сероводород - при производстве кокса и чугуна;

• углеводороды - от автозаправочных станций, экипировочных пунктов железнодорожных станций, от асфальтобетонной установки и запуска двигателей автотранспорта.

Обеспечение в атмосферном воздухе жилых массивов концентраций вредных веществ не выше допустимых санитарным нормам достигается осуществлением комплексных мероприятий: правильным расположением предприятий по отношению к жилью, совершенствованием технологических процессов, установкой аппаратов для очистки газов от вредных веществ.

Конечной целью осуществления комплекса мероприятий по защите атмосферы является обеспечение приземных концентраций вредных веществ в пределах санитарных или экологических нормативов.

1.2 Характеристика коксохимического производства ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»

В качестве топлива в современной доменной плавке применяют кокс, мазут, природный и коксовый газы и каменноугольную пыль. Основным видом топлива является кокс. Это единственный материал, который сохраняет форму куска в доменной печи на всем пути движения от колошника к горну. Благодаря этому обстоятельству обеспечивается прохождение газового потока через слой жидких, полужидких и твердых материалов в доменной печи. В нижней части печи раскаленный кокс образует своеобразную дренажную решетку, через которую в горн стекают жидкие продукты плавки.

Коксом называется пористое спекшееся вещество, остающееся после удаления из каменного угля летучих веществ при нагревании его до 950-1200 °С без доступа воздуха. Производство кокса возникло в результате длительных поисков способа повышения механической прочности каменного угля, так как в сыром виде даже лучшие сорта угля (антрацит) непригодны для использования в доменной печи больших размеров.

В структуру коксохимического производства входят

1.2.1 Коксовый цех

Для получения кокса используют только те угли, которые при нагревании способны размягчаться, вспучиваться под действием выделяющихся летучих веществ и затвердевать с образованием прочных кусков. Наилучшими для этой цели являются так называемые коксующиеся угли с выходом летучих веществ в пределах 18-27 %. Угли с большим выходом летучих (газовые) или с меньшим (тощие) обычно спекаются плохо или не спекаются совсем. Это приводит к тому, что значительная часть углей некоторых месторождений не может быть использована для производства кокса. Сейчас для получения кокса используют и неспекающиеся или плохо спекающиеся угли, примешивая их к коксующимся. Для коксования применяют угли следующих марок: коксовые (К), жирные (Ж), отощенные спекающиеся (ОС) и газовые (Г).

Процесс образования кокса протекает в камерах коксовых печей, изолированных от внешней атмосферы и соединенных лишь с аппаратами для улавливания выделяющихся при коксовании веществ. Подготовленную угольную шихту загружают в камеру шириной 350-450 мм. Стенки камеры в процессе коксования непрерывно обогреваются движущимися в вертикальных каналах продуктами сгорания газа. Тепло от стенок камеры передается угольной шихте, нагревая ее последовательно в направлении от стенок к оси камеры.

Процесс образования кокса можно условно разделить на несколько стадий. В начальной стадии (при нагреве угольной шихты до 250 °С) уголь подсушивается и начинает выделять летучие продукты разложения. В интервале 250-350 °С выделяется легкая смола. При более высоком нагреве уголь превращается в пластическую массу, которая при температуре 500-600 °С интенсивно разлагается с выделением смолы и газа, затвердевает и образует полукокс. В следующей стадии при температуре 700 °С полукокс разлагается с выделением преимущественно водорода и уплотняется. При 800 °С выделение газа почти прекращается и при температуре около 1000 °С происходит окончательное образование кокса.

Каждая из стадий во всей массе угольной шихты протекает неодновременно. Вначале шихта нагревается у стенок печи. По мере нагрева слой шихты претерпевает все стадии превращения в кокс. Слой готового кокса у стен постепенно увеличивается, перемещаясь в направлении к вертикальной оси камеры.

Современная коксовая печь включает камеру коксования, в которую через загрузочные люки, закрываемые крышками, загружается уголь, и отопительные простенки, в которых сжигается газ. Длина камер наибольшей коксовой батареи, построенной в 1975 г. на Западно-Сибирском металлургическом комбинате составляет 17000 мм, высота 7000 мм, ширина 410 мм, полезный объем 41,6 м3. На ЗСМК семь коксовых батарей. Батареи № 1 - № 4 имеют среднюю ширину камеры 450 мм и полезный объем 30 м3, батареи № 5 и № 6 имеют среднюю ширину камеры 410 мм и полезный объем 32,3 м3 и батарея № 7 имеют среднюю ширину камеры 410 мм и полезный объем 41,3 м3 . Отопление батарей 1-4 осуществляется смесью коксового и доменного газа, а батареи 5-7 только коксовым газом. В данный момент времени работают с 1, 3 - 7 батареи.

Коксовые печи выкладывают из динаса и группируют в батареи, обычно состоящие из 61-80 камер, с общими для всех печей системами подвода отопительного газа, подачи угольной шихты, отвода коксового газа, приема и тушения раскаленного кокса. Для отопления коксовой батареи используют доменный или коксовый газы или их смесь. Разрез коксовой батареи представлен на рисунке 1.

1 - транспортер на коксосортировку; 2 - коксовая рампа; 3 - коксотушильный вагон; 4 - регенератор; 5 - двересъемная машина; 6 - камера коксования; 7 - отверстия для загрузки шихты в камеру коксования; 8 - загрузочный вагон; 9 - бункера с угольной шихтой; 10 - газосборник; 11 - съемные двери камеры коксования; 12 - коксовыталкиватель; 13 - планир; 14 - газопровод доменного газа.

Рисунок 1.1 - Поперечный разрез коксовой батареи.

На седьмой кокосовой батарее работает установка сухого тушения кокса (УСТК), где процесс охлаждения кокса осуществляется с помощью инертных газов. Почти нет выхода вредных выбросов в атмосферу, жар раскаленного кокса поступает в котел-утилизатор, вырабатывающий пар для нужд завода. На ЗСМК 60 % кокса проходит через УСТК - они установлены на всех батареях, исключая первую и вторую. В настоящее время получает распространение более экономичный способ тушения кокса азотом - сухое тушение, которое позволяет аккумулировать теплоту кокса и получать кокс более высокого качества.

Нагретые газы используют для получения пара и электроэнергии. Другими методами повышения производительности коксовых печей являются брикетирование угольной шихты перед коксованием в куски размером с грецкий орех, а также трамбование шихты, загруженной в коксовую камеру и предварительный нагрев шихты.

После тушения кокс проходит сложный путь и сортируется в итоге на четыре класса: металлургический, литейный, коксовый и мелочь. Летучие составляющие угля поступают для сложной переработки в химические цеха. Продолжительность процесса коксования колеблется в пределах от 12 до 16 ч в зависимости от условий производства и свойств угольной шихты. Выход готового кокса зависит от содержания летучих и составляет 75-80 % от массы загружаемой шихты.

1.2.2 Бензольно-ректификационный цех

БРЦ состоит из двух отделений: бензольного отделения и отделения ректификации сырого бензола

Бензольное отделение предназначено для окончательного охлаждения коксового газа, улавливания из него нафталина и бензольных углеводородов поглотительным маслом и дистилляции сырого бензола.

Отделение ректификации сырого бензола предназначено для переработки сырого бензола, получения чистых ароматических соединений: бензола, толуола, сольвента и инден-кумароновой фракции и очистке бензольных углеводородов от непредельных и сернистых соединений.

Бензольное отделение. Коксовый газ из цеха химического улавливания (ЦХУ) поступает в скрубберное отделение, в конечные газовые холодильники (КГХ). В бензольном отделении из коксового газа улавливают бензольные углеводороды поглотительным маслом.

Основные операции при производстве сырого бензола: 1) конечное охлаждение коксового газа; 2) улавливание бензольных углеводородов; 3) дистилляция бензола; 4) охлаждение воды на градирне конечных газовых холодильников.

Отделение ректификации сырого бензола. Отделение ректификации предназначено для переработки сырого бензола и легкого масла смолоперерабатывающего цеха с целью получения чистых бензольных продуктов: 1) бензола - наиболее важного и дефицитного продукта; 2) толуола - используемого как добавка в авиа- и моторное топливо; 3) сольвента - растворителя при производстве лаков; 4) инден-кумароновой фракции - применяемой в производстве пластмасс.

В состав отделение ректификации сырого бензола входят: 1) отделение дистилляции, предназначенное для разделения сырого бензола на фракции; 2) моечное отделение, предназначенное для очистки бензольных углеводородов от сернистых и непредельных соединений; 3) склад реактивов; 4) склад сырья и готовой продукции с насосной по разгрузке сырья и погрузке готовой продукции.