Kdysi byl koksárenský plyn považován za vedlejší produkt při výrobě koksu, takže se často uvolňoval i do atmosféry (což je velmi plýtvání!). Později byl plyn využíván k vytápění koksárenských pecí a dnes je již plně distribuován k externím spotřebitelům pro domácí použití a další potřeby. Jak se vyrábí koksárenský plyn a jaké je jeho složení? Tento článek pojednává o všech aspektech problému a poskytuje konkrétní příklady použití plynu.
Historický aspekt
Historie koksárenského plynu začala koncem 19. – začátkem 20. století. Už tehdy sloužil ke svícení, topení a podle toho i k vaření a dalším domácím pracím. V té době vypukla průmyslová revoluce a urbanizace. Výroba vedlejších produktů, černouhelného dehtu a čpavku začala sloužit jako nejdůležitější složky, a to suroviny, při výrobě barviv chemického složení a v chemickém průmyslu jako celku. Tedy naprosto všechny druhy barvivumělá příroda byla vyrobena z dehtu a koksárenského plynu.
Koksárenský plyn se navíc široce používá v pecích pro výrobu průmyslových produktů, v plynových motorech a samozřejmě jako surovina při výrobě chemických produktů.
Výroba koksárenského plynu
K získávání koksárenského plynu dochází současně s výrobou koksu v koksovnách suchou destilací uhlí. Je důležité si uvědomit, že tento proces musí nutně probíhat při teplotě 900-1200 stupňů. Jak bylo uvedeno výše, v počátečních fázích výroby byl plyn považován za vedlejší produkt, takže často unikal do atmosférického vzduchu. O něco později se koksárenské pece začaly vytápět koksárenským plynem. Výrazně se tak snížila spotřeba plynu pro osobní potřebu (téměř až o 60 %), zatímco zbytek množství patřil jiným kategoriím spotřebitelů, např. na ohřev pecí v hutní výrobě, jejichž teplota je extrémně vysoká, nebo pro domácí práce. Dnes naprosto veškerý plyn patří externím spotřebitelům. Proč? Faktem je, že koksárenský plyn je velmi kalorický, což znamená, že je možné použít levnější plyn pro vytápění pecí. LPG je toho zářným příkladem. Mimochodem, je založen na směsi propan-butan.
Složení koksárenského plynu
Jak se ukázalo, z různých plynůumělého původu, plyn uvažovaný ve výrobku a získaný při procesu koksování uhlí má velký význam. Nutno podotknout, že z praktického hlediska jeho složení prochází výraznými výkyvy. To závisí zpravidla na surovině, která se používá jako palivo, na rozdílu v provozních režimech, na fyzickém stavu koksárenských pecí a tak dále. Jeho výhřevnost se pohybuje v rozmezí 15-19 MJ/m3. Pokud vezmeme v úvahu složky tohoto plynu jako procenta objemu, vznikne následující obrázek:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- nenasycené uhlovodíky: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Je důležité si uvědomit, že koksárenský plyn (vzorec: H2CH4NH3C2H4) má hustotu při teplotě nula stupňů od 0,45 do 0,50 kg / m3, tepelná kapacita je rovna 1,35 kJ / (m3 K), a teplota doprovázející proces zapalování dosahuje 600-650 stupňů.
Vzorec látky
Jak se ukázalo výše, složení koksárenského plynu zahrnuje látky jako vodík (H2), metan (CH4), amoniak (NH3) a etylen (C2H4). Jako příklad by bylo vhodné uvést následující složení vyčištěného koksárenského plynu:
| Component | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Obsah, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Je důležité poznamenat, že složení uvažovaného plynu je přísně závislé na teplotním režimu koksovacího procesu a jeho trvání. Velkou roli hraje také kvalita zpracovávaného uhlí. Čím vyšší je teplotní režim procesu koksování, tím vyšší je úroveň rozkladu uhlovodíků a tím vyšší je obsah vodíku a oxidu uhelnatého v plynu. V souladu s tím bude obsah oxidu uhličitého naopak nižší.
Potřeba čištění koksárenského plynu
Problém potřeby čištění koksárenského plynu je dnes poměrně akutní, protože toto složení nepříznivě ovlivňuje environmentální aspekt života. Moderní společnost se tak snaží zdokonalovat příslušné technologie. Čištění koksárenských plynů je nezbytné pro účinnost mechanismů zařízení, protože kyanovodík, jehož obsah v koksárenském plynu je poměrně vysoký, je hlavní příčinou koroze profesionálních zařízení. Kromě toho se při tvorbě koksárenského plynu nutně uvolňuje amoniak. Tato látka má extrémně škodlivý vliv nejen na potrubí, ale i na životní prostředí, protože se tam nakonec dostane. Výsledkem uvažovaných operací je vysoká úroveň ztrát produktů chemického původu pro konkrétní závod, ataké významný stupeň emisí plynů a odpadů kapalného původu do atmosféry.
Proces čištění koksárenského plynu
Jak se ukázalo, výroba koksárenského plynu s sebou nese řadu problémů, což plně ospravedlňuje potřebu jeho čištění. Dosud nejúčinnější metodou je vynález popsaný v této kapitole, který je široce používán v koksárenském průmyslu. Nejprve je nutné plyn propláchnout roztokem fosforečnanu amonného v absorbéru, který musí být vybaven vaničkami. Dále by měl být koksárenský plyn ošetřen tímto roztokem předtím, než vstoupí do oblasti tácu absorbéru. V tomto případě by měrná spotřeba cirkulačního roztoku měla být 1,0-1,2 l/m3 plynu, jeho hustota pak bude rovna 1,195-1,210 kg/l. Tato metoda čištění koksárenského plynu, jak je uvedeno výše, se dnes často používá v příslušném průmyslu, protože je nejúčinnější.
Aplikace na koksárenský plyn
Koksárenský plyn je dnes ve společnosti velmi široce a bezpečně využíván jako palivo v hutních provozech, ale i v komunální hospodářské činnosti a jako surovina pro výrobu. Jak se ukázalo, z koksárenského plynu se uvolňuje vodík, který je prostě nezbytný pro syntézu amoniaku pomocí známého způsobu kondenzace fungujícího za podmínek nízkoteplotního režimu. V důsledku tohoBěhem operace vzniká frakce, která slouží jako vysoce kvalitní surovina pro různé druhy syntéz. Je třeba poznamenat, že příměs sirovodíku v koksárenském plynu je v každém případě naprosto nežádoucí (jak při použití koksárenského plynu jako paliva, tak při použití jako suroviny pro výrobu chemických produktů). Proto je očistný proces, který byl plně probrán v předchozí kapitole, tak nezbytný.
Plynové vlastnosti
Na závěr by bylo vhodné zvážit fyzikální vlastnosti koksárenského plynu. Jeho výhřevnost je tedy od 3600 do 3700 kcal / m3, měrná hmotnost ve složení látky se pohybuje od 0,45 do 0,46 kg / m3 (což je téměř třikrát lehčí než vzduch), maximální teplotní režim jeho spalování je rovný 2060 stupňům a samotný proces je doprovázen červeným plamenem.
Je důležité si uvědomit, že daný plyn je ve spojení se vzduchem výbušný. Navíc spodní mez výbušnosti podle objemu je 6 procent plynu (zbytek je vzduch), zatímco horní úroveň výbušnosti dosahuje 32 procent plynu (zbytek je vzduch). Teplota vznícení se rovná 550 stupňům a ke spálení 1 kubického metru plynu je potřeba přibližně 5 kubíků vzduchu. Koksárenský plyn není obdařen barvou a chutí, ale má nakyslý zápach po naftalenu, zkažených vejcích, což lze vysvětlit obsahem sirovodíku v jeho složení.
