กาลครั้งหนึ่ง ก๊าซจากเตาถ่านโค้กถือเป็นผลพลอยได้ในกระบวนการทำโค้ก จึงมักถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ (ซึ่งสิ้นเปลืองมาก!) ต่อมามีการใช้แก๊สเพื่อให้ความร้อนแก่เตาถ่านโค้ก และในปัจจุบันนี้ก็ได้กระจายไปยังผู้บริโภคภายนอกอย่างครบถ้วนเพื่อใช้ในบ้านและเพื่อความต้องการอื่นๆ ก๊าซโค้กผลิตได้อย่างไรและมีองค์ประกอบอย่างไร? บทความนี้กล่าวถึงทุกแง่มุมของปัญหาและให้ตัวอย่างเฉพาะของการใช้ก๊าซ
ประวัติศาสตร์
ประวัติการใช้แก๊สในเตาโค้กเริ่มต้นในปลายศตวรรษที่ 19 - ต้นศตวรรษที่ 20 ถึงกระนั้นก็ยังใช้สำหรับให้แสงสว่าง ให้ความร้อน และสำหรับการปรุงอาหารและงานบ้านอื่นๆ ในขณะนั้น การปฏิวัติอุตสาหกรรมและการขยายตัวของเมืองได้เกิดขึ้น การผลิตผลพลอยได้ น้ำมันถ่านหิน และแอมโมเนียเริ่มทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด กล่าวคือ วัตถุดิบ ในการผลิตสีย้อมที่มีองค์ประกอบทางเคมีและในอุตสาหกรรมเคมีโดยรวม ดังนั้นสีย้อมทุกชนิดอย่างแน่นอนธรรมชาติประดิษฐ์จากน้ำมันทาร์และเตาถ่านโค้ก
นอกจากนี้ เตาถ่านโค้กยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเตาเผาสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ในเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง และแน่นอนว่าเป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์เคมี
การผลิตแก๊สเตาอบโค้ก
การรับก๊าซจากเตาถ่านโค้กเกิดขึ้นพร้อมกันกับการผลิตโค้กที่โรงงานโค้กโดยการกลั่นถ่านหินแบบแห้ง สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ากระบวนการนี้จำเป็นต้องดำเนินการที่อุณหภูมิ 900-1200 องศา ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในระยะเริ่มต้นของการผลิต ก๊าซถือเป็นผลพลอยได้ ดังนั้นจึงมักหนีเข้าไปในอากาศในบรรยากาศ ต่อมาไม่นาน เตาถ่านโค้กก็เริ่มอุ่นด้วยแก๊สเตาอบโค้ก ดังนั้นปริมาณการใช้ก๊าซสำหรับความต้องการส่วนบุคคลจึงลดลงอย่างมาก (เกือบ 60%) ในขณะที่ปริมาณที่เหลือเป็นของผู้บริโภคประเภทอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นสำหรับเตาเผาความร้อนในการผลิตโลหะซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก หรืองานบ้าน. วันนี้ก๊าซทั้งหมดเป็นของผู้บริโภคภายนอกอย่างแน่นอน ทำไม ความจริงก็คือแก๊สในเตาอบโค้กมีแคลอรีสูงมาก ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่จะใช้ก๊าซที่ถูกกว่าสำหรับเตาให้ความร้อน LPG เป็นตัวอย่างที่สำคัญของเรื่องนี้ ยังไงก็ตาม มันขึ้นอยู่กับส่วนผสมโพรเพนบิวเทน
องค์ประกอบแก๊สในเตาอบโค้ก
ปรากฎว่ามาจากแก๊สต่างๆจากแหล่งกำเนิดเทียม ก๊าซที่พิจารณาในบทความและที่ได้จากกระบวนการถ่านโค้กมีความสำคัญอย่างยิ่ง ควรสังเกตว่าจากมุมมองเชิงปฏิบัติ องค์ประกอบของมันผ่านความผันผวนอย่างมาก ตามกฎแล้วจะขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ความแตกต่างของโหมดการทำงาน สภาพร่างกายของเตาถ่านโค้ก และอื่นๆ ค่าความร้อนอยู่ภายใน 15-19 MJ/m3 หากเราพิจารณาส่วนประกอบของก๊าซนี้เป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาตร รูปภาพต่อไปนี้จะก่อตัวขึ้น:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแก๊สเตาอบโค้ก (สูตร: H2CH4NH3C2H4) มีความหนาแน่นที่อุณหภูมิศูนย์องศาตั้งแต่ 0.45 ถึง 0.50 กก. / ลบ.ม. ความจุความร้อนเท่ากับ 1.35 kJ / (m3 K) และอุณหภูมิที่มาพร้อมกับกระบวนการจุดระเบิดถึง 600-650 องศา
สูตรสาร
ตามที่ปรากฎด้านบน องค์ประกอบของแก๊สเตาอบโค้กประกอบด้วยสารต่างๆ เช่น ไฮโดรเจน (H2) มีเทน (CH4) แอมโมเนีย (NH3) และเอทิลีน (C2H4) ตัวอย่างเช่น ควรให้องค์ประกอบต่อไปนี้ของแก๊สเตาอบโค้กบริสุทธิ์:
| ส่วนประกอบ | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| เนื้อหา % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าองค์ประกอบของก๊าซที่กำลังพิจารณานั้นขึ้นอยู่กับระบอบอุณหภูมิของกระบวนการถ่านโค้กและระยะเวลาของก๊าซอย่างเคร่งครัด คุณภาพของถ่านหินที่แปรรูปก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ดังนั้น ยิ่งอุณหภูมิในกระบวนการถ่านโค้กสูงขึ้น ระดับการสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนก็จะสูงขึ้น และด้วยเหตุนี้ ปริมาณไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ในก๊าซก็จะสูงขึ้น ในทางกลับกัน ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลง
ต้องล้างแก๊สโค้ก
วันนี้ปัญหาของความจำเป็นในการทำความสะอาดก๊าซในเตาโค้กค่อนข้างรุนแรง เนื่องจากองค์ประกอบนี้ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมของชีวิต ดังนั้นสังคมสมัยใหม่จึงมุ่งมั่นที่จะปรับปรุงเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง การทำความสะอาดก๊าซในเตาถ่านโค้กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพของกลไกพืช เนื่องจากไฮโดรเจนไซยาไนด์ซึ่งมีเนื้อหาในเตาถ่านโค้กค่อนข้างสูง เป็นสาเหตุหลักของการกัดกร่อนของอุปกรณ์มืออาชีพ นอกจากนี้จำเป็นต้องปล่อยแอมโมเนียในระหว่างการก่อตัวของก๊าซในเตาอบโค้ก สารนี้มีผลเสียอย่างยิ่งไม่เพียงต่อท่อ แต่ยังรวมถึงสิ่งแวดล้อมด้วยเพราะในที่สุดมันก็จะไปถึงที่นั่น ผลลัพธ์ของการดำเนินการที่พิจารณาคือการสูญเสียผลิตภัณฑ์จากแหล่งกำเนิดทางเคมีในระดับสูงสำหรับพืชชนิดใดชนิดหนึ่งและการปล่อยก๊าซและของเสียจากแหล่งกำเนิดของเหลวสู่ชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ
ขั้นตอนการล้างแก๊สโค้ก
ปรากฏว่าการผลิตก๊าซในเตาอบโค้กทำให้เกิดปัญหาหลายประการ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการทำให้บริสุทธิ์ จนถึงปัจจุบัน วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการประดิษฐ์ที่อธิบายไว้ในบทนี้ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโค้ก ก่อนอื่นจำเป็นต้องล้างแก๊สด้วยสารละลายแอมโมเนียมฟอสเฟตในตัวดูดซับซึ่งจะต้องติดตั้งถาด ถัดไป ก๊าซในเตาอบโค้กควรได้รับการบำบัดด้วยวิธีนี้ก่อนที่จะเข้าสู่บริเวณถาดของตัวดูดซับ ในกรณีนี้ ปริมาณการใช้เฉพาะของสารละลายหมุนเวียนควรเป็น 1.0-1.2 l/m3 ของก๊าซ จากนั้นความหนาแน่นจะเท่ากับ 1.195-1.210 kg/l วิธีการทำความสะอาดแก๊สในเตาถ่านโค้กดังที่กล่าวไว้ข้างต้น มักใช้ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกันในปัจจุบัน เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
ใช้แก๊สเตาอบโค้ก
วันนี้ ก๊าซในเตาถ่านโค้กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายและปลอดภัยในสังคมในฐานะเชื้อเพลิงในโรงงานโลหะวิทยา เช่นเดียวกับในกิจกรรมทางเศรษฐกิจของเทศบาล และเป็นวัตถุดิบในการผลิต เมื่อมันปรากฏออกมา ไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมาจากก๊าซในเตาอบโค้ก ซึ่งจำเป็นเพียงสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียโดยใช้วิธีการกลั่นตัวที่เป็นที่รู้จักภายใต้สภาวะของระบอบอุณหภูมิต่ำ ด้วยเหตุนี้เองระหว่างการดำเนินการ จะมีการสร้างเศษส่วนที่ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบคุณภาพสูงสำหรับการสังเคราะห์ประเภทต่างๆ ควรสังเกตว่าการผสมไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซเตาอบโค้กเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่งในทุกกรณี (ทั้งเมื่อใช้ก๊าซโค้กเป็นเชื้อเพลิงและเมื่อทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เคมี) นั่นคือเหตุผลที่กระบวนการชำระล้างซึ่งได้กล่าวถึงในบทที่แล้วอย่างครบถ้วนจึงมีความจำเป็น
คุณสมบัติของแก๊ส
โดยสรุปแล้วควรพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซโค้กในเตาถ่านด้วย ดังนั้นพลังงานความร้อนจาก 3600 ถึง 3700 kcal / m3 ความถ่วงจำเพาะในองค์ประกอบของสารจะแตกต่างกันไปจาก 0.45 ถึง 0.46 kg / m3 (ซึ่งเบากว่าอากาศเกือบสามเท่า) อุณหภูมิสูงสุดของการเผาไหม้คือ เท่ากับ 2060 องศา และกระบวนการเองนั้นมาพร้อมกับเปลวไฟสีแดง
โปรดทราบว่าก๊าซที่เป็นปัญหาจะระเบิดได้เมื่อรวมกับอากาศ ยิ่งกว่านั้น ขีด จำกัด การระเบิดล่างโดยปริมาตรคือก๊าซ 6 เปอร์เซ็นต์ (ส่วนที่เหลือคืออากาศ) ในขณะที่ระดับการระเบิดบนถึงก๊าซ 32 เปอร์เซ็นต์ (ส่วนที่เหลือคืออากาศ) อุณหภูมิจุดติดไฟเท่ากับ 550 องศา และในการเผาไหม้ก๊าซ 1 ลูกบาศก์เมตร ต้องใช้อากาศประมาณ 5 ลูกบาศก์เมตร ก๊าซจากเตาโค้กไม่ได้มีสีและรสชาติ แต่มีกลิ่นทาร์ตของแนฟทาลีน ไข่เน่า ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยเนื้อหาของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในองค์ประกอบ
