Использование коксового газа комбинатов черной металлургии для получения азотных удобрений

Азотная промышленность

Азотная промышленность имеет более широкий ареал размещения. При производстве азотных удобрений основным сырьем является аммиак, исходными элементами для получения которого служат водород и азот. Существует несколько способов получения синтетического аммиака. При производстве аммиака способом конверсии кокса требуется большое количество угля, а при производстве электрическим способом (разложение воды на водород и кислород электрическим током) — большое количество электроэнергии. Поэтому предприятия, выпускающие аммиак, раньше размещались в районах угольных месторождений или у источников дешевой электроэнергии.

В настоящее время азотная промышленность в качестве сырья использует природный газ (технология получения аммиака из природного газа широко внедряется). Это позволит обеспечить наиболее рациональное размещение промышленности азотных удобрений по территории страны, приблизить производство к районам потребления, использовать местные виды сырья, топлива и дешевой энергии. Такие районы, как Поволжье, Западная Сибирь и Северный Кавказ, обладают весьма благоприятными условиями для развития этой отрасли промышленности.

Построены крупные азотно-туковые предприятия в важнейших угольных и металлургических центрах. На базе использования низких сортов угля сооружены Березниковский химический комбинат в Пермской области, Новомосковский химический комбинат в Тульской области (в настоящее время при производстве аммиака используется газ) и другие предприятия. На основе коксового газа построены азотно-туковые предприятия в Кузбассе (Кемеровский химический комбинат), на Урале и в некоторых других районах. В комбинировании с черной металлургией центрами производства азотных удобрений стали также Липецк и Череповец. Введен в действие азотно-туковый комбинат на Северном Кавказе (Невинномысск).

Важнейшими отраслями химии органического синтеза является производство синтетического каучука и резиновых изделий, пластмасс и химических волокон. Предприятия по производству синтетического каучука и резины находятся в Санкт-Петербурге — «Красный треугольник», Москве — «Каучук» и «Красный богатырь»; построены новые крупные заводы в Воронеже, Омске, Красноярске и других городах. Создан резино-асбестовый комбинат в Ярославле, имеются шинные заводы в Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже, Кирове, Омске и других городах. Большое значение для быстрого развития резиновой промышленности имело создание отечественной базы производства синтетического каучука. В качестве исходного сырья при производстве непищевого спирта используются углеводороды нефти и газа, отходы лесопиления и деревообработки, отходы щелоков сульфит-целлюлозных заводов, ацетилен (из карбида кальция) и некоторые другие виды сырья. Применение непищевого сырья для производства синтетического каучука приносит народному хозяйству огромную выгоду. Так, например, на получение 1 т синтетического каучука расходуется около 3 т жидких газов вместо 9 т зерна или 22 т картофеля.

Так как для производства 1 т синтетического каучука требуется около 2 т спирта, то заводы синтетического каучука всегда размещались вблизи спиртового производства. В довоенный период спиртовые заводы (на пищевом сырье) и заводы синтетического каучука размещались главным образом в центральных районах (Воронеж, Ефремов, Ярославль). С переходом промышленности синтетического каучука на новые виды сырья (непищевого) появились большие возможности для развития этой промышленности в нефте- и газоносных районах (Поволожье, Северный Кавказ и др.), где получают синтетический каучук из углеводородного сырья. Производство синтетического каучука и синтетических материалов организуется также в районах нефтеперерабатывающей промышленности (Западная и Восточная Сибирь). Введены в действие Омский, Красноярский, Стерлитамакский, Волжский, Нижнекамский, Пермский и другие заводы синтетического каучука. В перспективе эта отрасль будет наращивать мощности в восточных районах страны, которые хорошо обеспечены водой и дешевым топливом.

Пластические массы находят широкое применение в самых разнообразных отраслях промышленности как заменители металлов (в особенности дефицитных цветных металлов — меди, никеля и т.д.), а также стекла, дерева и других материалов. Для производства пластических масс используется различное углеводородное сырье, получаемое в нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, коксохимическом производстве, газосланцевой и лесохимической промышленности. Большие заводы пластических масс построены в Центре (Москва, Владимир, Орехово-Зуево) и на северо-западе (Санкт-Петербург). Организованы новые крупные базы промышленности пластических масс в Поволжье (Казань, Волгоград), на Урале (Нижний Тагил, Уфа, Салават, Екатеринбург), в Западной Сибири (Тюмень, Кемерово, Новосибирск), на Северном Кавказе (Грозный) и в других районах страны.

Производство волокон включает вискозные и ацетатные волокна. Вискозное волокно производится химической переработкой целлюлозы древесных пород. Сырьем для ацетатного волокна служит хлопковый линт. По прочности эти волокна превосходят хлопковую пряжу и находят широкое применение. Синтетические волокна (нейлон, капрон, лавсан, анид и др.) обладают очень высокой прочностью на разрыв и объемной эластичностью. Эти волокна широко используются при изготовлении различных высококачественных тканей и мехов, трикотажных и ковровых изделий, корда для шин, парашютного щелка, рыболовных сетей, кожаных изделий и многих других видов продукции.

При выработке искусственных и синтетических волокон потребляется большое количество сырья и материалов, топлива, воды. Для производства 1 т вискозного волокна требуется, например, 1,1 т целлюлозы, для обработки которой в свою очередь необходимо значительное количество химикатов -около 2,5-3 т (едкий натр, серная кислота, сероуглерод) и 7-15 т условного топлива. На изготовление 1 т капрона расходуется свыше 1 т бензола и большое количество серной кислоты, аммиака и других вспомогательных материалов. Вот почему главным фактором в размещении производства химических волокон является близость к источникам топлива и воды.

До недавнего времени основными производителями химических волокон были центральные и северо-западные районы, в которые, как известно, завозится большое количество топлива. Заводы искусственного волокна размещаются в Твери, Рязани, Балаково (Саратовская область), Барнауле, заводы синтетического волокна — в Курске, Красноярске, Волжском, Саратове.

В условиях становления рыночных отношений структурная перестройка хозяйства России должна включать приоритетное развитие химической промышленности для решения социальных проблем, научно-технического прогресса в строительстве, машиностроении, АПК. Намечается строительство крупных химических комплексов в регионах, обладающих богатыми ресурсами углеводородного и горно-химического сырья, топлива, воды, прежде всего в Западной и Восточной Сибири, создание крупного экспортного потенциала полимерных материалов импортозамещающих производств. Большое внимание уделяется развитию Томского и Тобольского нефтехимических комплексов, расширению производства полиэтилена высокого давления, изобутилена и бутилкаучука. На Красноярском ПО «Химволокно» расширяется производство капроновых нитей для кордных тканей и технических изделий. Особое внимание обращено на развитие полимерной химии.

Россия — крупнейшая лесопромышленная страна мира, в которой сложился мощный лесохимический комплекс, включающий заготовку, механическую обработку и химическую переработку древесины.

России принадлежит первое место по лесопокрытой площади, составляющей более 750 млн га. Она превосходит лесопокрытую площадь таких крупных лесных стран мира, как Канада, США, Швеция, Норвегия и Финляндия вместе взятых. В лесах России сосредоточено свыше половины мировых запасов ценнейших хвойных пород. Общие промышленные запасы древесины достигают 30 млрд м 3 — это более чем в три раза превосходит запасы США, Канады. В лесах России произрастает около 1500 видов деревьев и кустарников, господствуют ценные хвойные породы, составляющие 9/10 всех запасов. При заготовке древесины используют в первую очередь спелые и перестойные насаждения (возраст спелых пород от 80 до 100 лет, перестойных свыше 100 лет). Спелые и перестойные леса занимают в настоящее время более 65% всей лесопокрытой площади и свыше 95% их сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке.

Наибольшее количество древесины в России дают сосна, ель, лиственница. Древесина хвойных пород используется в значительной степени для строительства и в целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина лиственных пород — дуба, бука, березы, осины, липы и других широко используется как поделочный материал.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Использование — коксовый газ

Метод охлаждения или вымораживания бензола экономически оправдывается лишь в сочетании с использованием коксового газа для целей синтеза аммиака или дальнего газоснабжения, когда вымораживание бензола является одной из ступеней очистки газа. [32]

Из приведенных данных видно, что себестоимость 1 т аммиака при использовании коксового газа в условиях комбинирования с металлургическим производством на 7 3 % ниже аналогичного проектного показателя по заводу с переработкой природного газа. [34]

Чтобы избежать загрязнений газовой коммуникации и аппаратуры, применяемой для переработки и использования коксового газа , сырой газ, поступающий из коксовых печей, должен быть тщательно очищен от капель тумана и паров смолы. [36]

В планах развития ародно-го хозяйства предусматривается также строительство ряда азотных заводов с использованием коксового газа в качестве сырья. В отечественной азотной промышленности для разделения коксового газа применяются главным образом агрегаты типа Г-7500. Разработаны также конструкции овых более мощных агрегатов ( стр. [37]

В заключение следует отметить, что, как показывает табл. 73, на металлургохимических комбинатах использование коксового газа в качестве сырья для получения различных химических продуктов происходит в основном на оборудовании иностранного происхождения. Это лишний раз говорит о том, насколько слаб самостоятельный творческий потенциал Японии в области конструирования нового оборудования химической промышленности. [38]

В общих проблемах комплексного использования горючих газов в народном хозяйстве СССР значительное место занимает вопрос использования коксового газа , получаемого в процессе коксования углей. Значение этого вопроса определяется большими ресурсами коксового газа и большой ценностью его как сырья для получения многих видов необходимых химических продуктов, в частности минеральных удобрений, и как высококачественного технологического топлива в металлургическом производстве. [39]

Стоимость попутной продукции по районам колеблется от 26 до 39 %, что в значительной степени зависит от степени эффективности использования коксового газа . Таким образом, попутная продукция обогащения и коксования углей во всех районах СССР с избытком возмещает затраты по обогащению и коксованию углей. [40]

Госплану СССР, министерствам химической промышленности и черной металлургии необходимо разработать план развития в шестой пятилетке химических производств на базе использования коксовых газов . [41]

Если учесть, что на получение 1 т аммиака и метанола расходуются соответственно 2200 и 2800 нм3 СО Нг, то возможность использования коксового газа для комплексного производства ацетилена и синтез-газа является весьма перспективной. Можно полагать, что замена классической схемы низкотемпературного выделения компонентов коксового газа схемой комплексного производства ацетилена и синтез-газа ( которая аналогична схеме, разработанной для природного газа) явится передовым технико-экономическим решением. [42]

При использовании в качестве топливного газа водорода содержание окиси углерода в продуктах разложения нефтей уменьшается почти в два раза по сравнению с использованием коксового газа ; при этом незначительно снижается образование элементарного углерода ( сажи) и смолы. [44]

При сжигании коксового газа можно получить тепло, однако вещества, содержащиеся в нем, могут служить сырьем для химических синтезов и потому использование коксового газа в качестве источника тепла нерационально. [45]

Источник

Коксохимическое производство

Современное коксохимическое производство – одна из сфер деятельности химической промышленности в области чёрной металлургии, направленная на переработку природного топлива (преимущественно – каменного угля) с целью получения кокса и целого ряда полезных химических продуктов методом коксования. Такими продуктами выступают: коксовый газ, доля которого в общем объёме выхода составляет 14-15% и 80 наименований или 160 сортов химической продукции с долей выхода составляющей 5-6%.

Термины и определения

Кокс – подразумевает собой целый список веществ, представляющих собой твёрдое, пористое, богатое углеродом, высококачественное топливо, получаемых промышленными методами. Перечень этих веществ-топлив включает в себя:

• Каменноугольный кокс (самый распространённый и наиболее употребляемый) – продукт переработки (коксования) каменного угля. Подразделяется на доменный, литейный, бытовой и иные виды кокса.
• Нефтяной кокс – остаток, образующийся в результате вторичной переработки нефти.
• Пековый (электродный) кокс – получаемый в результате разложения каменноугольного пека, остаток, содержащий в себе достаточное количество углерода для последующего использования в качестве топлива.
• Торфяной кокс – одна из фракций термического разложения торфа.
• Полукокс – топливо, производимое по технологии коксования, с ограничением температуры вдвое ниже нормы.
• Коксование – термический процесс, осуществляемый без доступа воздуха над топливными материалами, пребывающими в жидком или твёрдом состоянии.
• Коксовый газ – смесь горючих газов, содержащих в себе ряд полезных веществ. Является попутным продуктом процесса коксования каменного угля.

Полезные химические продукты, получаемые в процессе коксования, включают в себя:

• бензол,
• толуол,
• этилен,
• продукты переработки аммиака, используемые в качестве удобрений и продукты переработки каменноугольной смолы,
• масла,
• смолы.

История

Впервые металлургическое использование кокса с целью выплавки чугуна было осуществлено в 1735 году на территории Великобритании. Там же на столетие позже появились коксовые печи. А к концу XIX-го века был освоен процесс улавливания газообразных продуктов коксования.

В России коксохимическая отрасль, как важное звено металлургии и химии, получила бурное развитие с момента установления Советской власти. В 80-ых годах прошлого столетия коксохимическое производство стало оснащаться системами автоматизации, механизации. Важным фактором оптимизации производства стало ресурсосбережение.

А на рубеже II-го – III-го тысячелетий стала производиться выплавка металлов без использования кокса.

Технологические процессы

Прежде чем приступить к процессу коксования, из коксующихся и самостоятельно некоксующихся углей готовят шихту (смесь разнообразных углей). Процесс её подготовки включает в себя обогащение малозольных коксующихся углей, отличающихся незначительным содержанием серы, с целью удаления примесей. Затем их смешивают с некоксующимися углями. Дробят, сушат, доводят на фракционности размером в 3 мм и меньше, чтобы содержание в шихте таких габаритов составляло не менее 95%.

Всё дело в том, что к составу шихты предъявляются высокие требования по содержанию влаги, серы, золы и целого ряда примесей. Вдобавок к этому смесь в процессе термообработки должна получаться заданной толщины и пластичности. Поэтому качество углей (проверяемое в лабораториях) и готовность смеси к процессу коксования проходят тщательную проверку.

После чего в высокопроизводительных кокосовых печах, обогреваемых генераторным, доменным или коксовым газом при температуре, порядка 900-1100 0 С, в течение 14-16 часов производят коксование. Процедуры, завершающейся получением «коксового пирога», выталкиваемого в вагоны для охлаждения водой или азотом, с целью последующей транспортировки.

Немаловажное практическое имеет и сырая газообразная смесь, проходящая процессы улавливания, охлаждения, очистки и переработки. Имея в своём составе пары:

• воды,
• каменноугольной смолы,
• аммиака,
• сероводорода,
• бензольных углеводородов.

Газ проходит процессы разделения. Образующееся сырьё: бензол в сыром виде, каменноугольная смола и надсмольная (аммиачная вода) перерабатывается. В частности, из надсмольной воды выделяют аммиак, пиридиновые основания и фенолы.

Применение

Наибольшее применение кокс (каменноугольный) получил в металлургии. Здесь его используют в качестве высококалорийного бездымного топлива при выплавке чугуна, также он служит для восстановления железной руды и является разрыхлителем шихтовых материалов. Кроме того, кокс находит применение как ваграночное топливо в процессе литейного производства, служит для бытовых нужд, употребляется в ферросплавной и химической промышленности.

Востребованы также и смежные продукты:

• Аммиак служит для получения сульфата аммония, входящего в состав азотных удобрений.
• Сырой бензол используется для получения бензола, толуола, сольвентов (растворителей), а также расходуется при изготовлении красок, лаков, линолеума, резинотехнических изделий.
• Каменноугольная смола является химической основой для изготовления нафталина, ароматических соединений, масел и пека (остатка перегонки каменноугольного дёгтя).
• Пиридиновые основания и фенолы служат для получения полимеров, пестицидов, смол, красок, лекарственных и парфюмерных препаратов.

Отраслями использования смежной продукции выступают:

• стройиндустрия,
• цветная металлургия,
• металлообработка,
• огнеупорное производство,
• выпуск электродов, электрокорунда, искусственных графитов,
• изготовление сахара,
• химическая индустрия.

Крупнейшие российские коксохимические производители

Центрами добычи коксующихся углей в России выступают: Донецкий, Кизеловский, Кузнецкий, Печорский и Южно-Якутские бассейны. Объём ежегодной выработки находится на уровне 70 млн. т, а подтверждённые запасы коксующихся углей оцениваются в 47,3 млрд. т.

Освоением этих перспективных месторождений с целью производства коксохимической продукции занимаются такие представители отрасли, как:

• «Алтай-Кокс».
• Кемеровский «Кокс».
• «Губахинский кокс».
• «Москокс».
• ООО «Мечел-кокс».
• «Уральская сталь».
• «Северсталь Ресурс».
• «ММК-Коксовый цех».
• «Евраз».
• «УралМеталлИнвест».

Несмотря на трудности, связанные с качеством добываемых в стране и импортируемых материалов, значительными транспортными расходами, в целом наблюдается рост потребности «элитных» сортов кокса. Что объясняется не спадающим спросом на сталелитейную и чугунолитейную продукцию, являющуюся основой современной промышленности.

При достаточном уровне инвестиций и широкомасштабной правительственной поддержке, отрасль имеет все перспективы выйти на более высокий уровень производства, что значительно повысит уровень обеспечения столь важным сырьём другие отрасли промышленности.

Источник