Węgiel-opracowanie

Minerały występujące w węglu
Grupa minerałów
Minerał
Minerały ilaste
Kaolinit Al4[(OH)8Si4O10]
Illit K2(AlFe3+Mg5)[(OH)2(AlSi3)O10]
Węglany
Kalcyt CaCO3
Syderyt FeCO3
Dolomit CaMg(CO)3
Siarczki
Piryt FeS2
Markasyt FeS2
Tlenki
Kwarc SiO2
Rutyl TiO2
Chlorki
Halit NaCl
Sylwin KCl
Siarczany
Gips CaSO4 * 2H2O
Siarczany żelaza Fe(II) i Fe(III)
Substancja organiczna - przeciętny skład pierwiastkowy paliw stałych, % mas.
Typ paliwa
Węgiel
Wodór
Tlen
Azot
Torf
60
5,4
33
3,3
W. Brunatny
70
5,4
23
1
W. Płomienny
80
4,7
17
1,6
W. Ortokoksowy
88
4,7
4,5
1,9
Antracyt
92
3,2
2
Siarka
1,5
0,3-2,7
Charakterystyczne temperatury stanu plastycznego węgla
1 - temperatura mięknienia węgla
2 - temperatura początku pęcznienia
3 - temperatura maksimum plastyczności
4 - temperatura końcowa pęcznienia
5 - temperatura maksimum odgazowania
6 - temperatura resolidacji
Polska klasyfikacja węgla wg normy PN-82/G-97002
Parametry klasyfikacji
Typ węgla
Zawartość
części lotnych
Vdaf,%
Zdolność
spiekania
RI
Dylatacja,
%
Wskaźnik
wolnego
wydymania
SI
Ciepło
spalania
Qdaf, kJ/kg
Zastosowa
nie węgla
Polska klasyfikacja węgla wg normy PN-82/G-97002
płomienny
31,1
31,2
gazowopłomienny
32,1
gazowy
33
gazowokoksowy
34,1
32,2
ortokoksowy
semikoksowy
chudy
antracytowy
28
55
26 - 31
20 - 26
36
14 - 20
37,1
20 - 28
37,2
14 - 20
38
14 -28
41
20 - 40
nie
normalizu
je się
40 - 55
35,2A
35,2B
metakoksowy
5 - 20
34,2
35,1
0
30
45
45
nie
normalizu
je się
produkcja
koksu
7,5
0
nie
normalizuj
e się
5
3100
nie
normalizu
je się
nie
normalizu
je się
nie
normalizuje
się
produkcja
koksu,
energetyka
energetyka
, produkcja
materiałów
węglowych
rafinacja (kwasowa lub hydrorafinacja)
• benzol ciężki (140oC)
• Destylacja benzolu ciężkiego
• frakcja styrenowa (140oC-160oC)
• żywice kumanorowo-indenowe (160oC-185oC
Przeróbka smoły koksowniczej
Skład smoły koksowniczej
Pierścieniowe związki aromatyczne
naftalen, fenantren, fluranten, piren, acenaftalen,
chryzen, fluoren, antracen, tlenek difenylu
Związki zawierające tlen
fenole, krezole, ksylenole i inne
Związki zawierające siarkę
tiofen, tionaften i inne
Związki zawierające azot
karbazol, akrydyna, chinolina, pirydyna
Związki nienasyconne
cyklopentadien, styren
Etapy przeróbki smoły:
1. Odstawanie w zbiornikach (60oC-80oC)
2. Destylacja smoły
Produkcja roczna smoły w Polsce 0,5 mln ton
Uzysk produktów w instalacji ciągłej destylacji smoły
Produkt
Zakres temperatur wrzenia, oC
Uzysk, %
Olej lekki
100-170
0,5
Olej karbolowy
170-210
2
Olej naftalenowy
210-230
12
Olej płuczkowy
235-285
8
Olej acenaftenowy
260-320
2,5
Olej antracenowy
300-360
11
Olej chryzenowy
315-420
6
Pak
Pozostałość
58
Olej lekki
I.
II.
Olej karbolowy
Ekstrakcja i rozdział
Pozostałość po ekstrakcji (polimeryzacja do
żywic)
benzen i jego homologi
fenole, zasady pirydynowe, inden i humaron oraz
ich pochodne metylowe
Olej naftalenowy (krystalizacja lub destylacja)
naftalen (50-80%)
Olej płuczkowy
acenaften, fluoren, metylonaftaleny, difenyl, tlenek
difenylu, indol, naftalen
Olej antracenowy I (krystalizacja)
antracen, fenantren karbazol
Olej antracenowy II
chryzen,luoranten, piren, benzofluoren
Olej lekki
benzen i jego homologi
Pak
(Utwardzanie paku 150oC / Tmiękknienia 70oC)
Pozostałość
Zastosowanie smoły
•
•
•
•
•
•
do produkcji sadzy - 30%
do produkcji oleju impregnacyjnego - 25%
do produkcji tworzyw i plastyfikatorów - 15%
do produkcji barwników - 10%
do produkcji rozpuszczalników - 10%
inne, np do produkcji smoły prparowanej - 10%
Przetwórstwo węgla
Spalanie
Koksowanie
Upłynnianie
Zgazowanie
Ciepło
Koks
Benzyna
Gaz przemysłowy
Para wodna
Smoła koksownicza
Olej diselowy
Gaz komunalny
Benzol surowy
Oleje opałowe
Gaz do syntezy
Siarczan amonowy
Oleje smarowe
Siarka płynna
Fenolan sodu
Gaz koksowniczy
Koksowanie
• Koksowanie węgla to proces technologiczny polegający na odgazowaniu węgla w przedziale temperatur
(950-1100°C), bez dostępu powietrza, w celu wytworzenia koksu kawałkowego o dużej wytrzymałości
mechanicznej. Proces przeprowadza się na drobnozmielonych mieszankach węgli koksowniczych
(posiadających zdolność spiekania).
• Proces przeprowadza się w ceramicznych komorach koksowniczych o wymiarach:
- wysokość - 4-4.5 metra
- długość - 12-14 metrów
- szerokość - 0.35-0.5 metra (im szersza tym większy sortyment - wielkość kawałków koksu)
• Szereg komór poprzedzielanych ścianami grzewczymi tworzy piece koksownicze. Do ogrzewania
przeponowego stosuje się gazy spalinowe.
• Temperatury panujące w piecu:
- temperatura kanałów grzewczych - 1300°-1400°C
- temperatura ściany - 1000°-1050°C
- temperatura centralnej części komory - 950°C
- temperatura podsklepieniowej części komory - 750°-850°C
• Produkty i wydajność koksowania:
- koks - 70%-80%
- smoła - 2.5%-4.5%
- woda pogazowa - 3%-5%
- amoniak - 0.2%-0.4%
- benzol - 0.8%-1.4%
- gaz koksowniczy - 12%-18%
Stan przed
miękknieniem
Pierwotny stan karbonizacji
Mięknienie i
pęcznienie
Pęcznienie
Zestalanie się
pierwotne
węgiel (500oC) / Koks
ostateczny (950-1100oC)
Wydziela się
(670-720oC):
- intensywne
odgazowanie:
wodór, metan

(…)

…
Skład oczyszczonego gazu koksowniczego ( w % obj.)
H2
53 - 59
CH4
23 - 28
CO
6 - 10
C nH m
2-4
CO2
2-4
N2
3-8
O2
0,2 - 0,8
Wartość opałowa 17 MJ/m3
Przeróbka benzolu
• Frakcja węglowodorowa (70 - 200oC)
• Skład benzolu surowego
• związki aromatyczne (benzen, toluen, ksyleny, etylobenzen, naftalen i metylonaftaleny)
• związki nienasycone (styren, inden, cyklopentadien, dicyklopentadien)
• związki siarki, tlenu i azotu (CS2, tiofen, zasady pirydowe, fenole, kumaron)
• węglowodory cykliczne nasycone (cyklopentan, cykloheksan)
• Główne składniki benzolu koksowniczego (ok. 90-92%)
• benzen (60-80%)
• toluen (10-20%)
• orto,meta,para-ksylen (1-5%)
Przeróbka benzolu surowego
• Wstępna destylacja
• przedgon
• benzol lekki (<140oC) --> rafinacja (kwasowa lub hydrorafinacja)
• benzol ciężki (>140oC)
• Destylacja…
... zobacz całą notatkę