Коксовый газ
Одним из наиболее эффективных видов газообразного топлива является коксовый газ. Изначально коксовый газ считался побочным продуктом, который при производстве кокса выбрасывался в атмосферу.
Позже коксохимические заводы стали использовать его в целях обеспечения работы оборудования, а в настоящий момент коксовый газ применяется как топливо в различных областях промышленности и бытовом газоснабжении.
Производство коксового газа
Коксовый газ – продукт термического разложения молекул угля, получают его одновременно с коксом при перегонке угля в камерных печах. Данный процесс осуществляется при температуре 900-1200 С. При этом количество произведенного газа напрямую зависит от установленной температуры и продолжительности цикла. При высокотемпературной переработке, продолжительностью 13-14 часов, в зависимости от исходных особенностей угля, производится примерно 74-78 % твердого кокса, 15-18 % газа.
Получение и применение коксового газа
Основным потребителем коксового газа является металлургия, преимущественное большинство коксохимических заводов расположено на металлургических предприятиях или вблизи них. В данной отрасли 50-60% от всего поставляемого объема задействовано в мартеновских цехах.
Применяется данное топливо также в керамической и стекольной отрасли. Используется в виде топлива для паровых котлов и на предприятиях нарезки металла. Во многих городах России коксовый газ используется в городском газоснабжении.
Широкое распространение коксовый газ получил в виде транспортного топлива для автомобилей и железнодорожного транспорта.
Состав и свойства коксового газа
Состав и свойства коксового газа могут незначительно отличаться в зависимости от условий коксования и качества исходного материала.
Примерный состав:
водород Н2 – 50-60%;
метан СН4 – 20-30%;
оксид углерода СО – 5-7 %;
диоксид углерода СО2 – 2-3 %;
азот N2 – 2 - 3,5 %.
Свойства:
плотность при температуре 0 °C и атмосферном давлении 760 мм.рт ст.: 0,45 - 0,50 кг/м3;
теплоемкость: 1,35 кДж;
теплота сгорания: 17,5 мДж/м3;
температура воспламенения: 600 – 650 °C.
Коксовый газ токсичное и взрывоопасное вещество. Концентрация взрывоопасных веществ от 6 до 30 %.
Очистка от коксового газа
Коксовальный газ, выводимый из печей (прямой газ), непригоден к использованию. После производства, газ поставляется на химический завод, где подлежит очистке и улавливанию продуктов сухой перегонки угля и влаги.
Прямой коксовый газ до улавливания содержит примерно 300-500г/нм3 водяных паров, 100-125г/нм3 смолы, 30-40г/нм3 бензольных углеводородов, 7-1 г/нм3 аммиака, 5-20г/нм3 сероводорода и частичные вкрапления сероуглерода, окислы азота, циана.
От излишней влаги и некоторой доли смолы коксовый газ очищается путем конденсации или вымораживания. Остатки смолы осаживаются на электрофильтрах.
Бензол поглощается каменноугольным или соляровым маслом. Аммиак и сера улавливаются из газа для дальнейшей переработки в лекарственные препараты.
Улавливание остальных примесей в первую очередь обусловлено сохранением оборудования и газопроводов, так как излишнее содержание данных веществ может стать причиной выхода оборудования из строя, забивания труб и гидравлических ударов.
Горение и сжигание коксового газа
Коксовый газ обладает высокой теплотворной , характеризующейся в 14-18 МДж/м3, что делает его наиболее эффективным газообразным топливом.
Объемная доля горючих компонентов в составе газа составляет 93%, что обусловливает высокие показатели КПД.
Преимущества использование коксового газа в виде топлива:
сгорание топлива без остатков;
не требует использования тяговых устройств;
простой контроль и регулировка процессов;
легкий запуск и остановка процессов.
Нагнетатели коксового газа
Нагнетатели коксового газа используются для преодоления сопротивления аппаратуры при подаче газа от коксовых печей для его дальнейшей обработки и транспортировки.
Бывает два вида нагнетателей:
с электроприводами;
с паровым турбопроводом.
Чаще всего коксохимические предприятия оснащены нагнетателями с электроприводами в целях экономии ресурсов, однако, паровые нагнетатели имеют более совершенную систему отсасывания.
Газопровод коксового газа
Использование газа в различных отраслях требует его бесперебойной поставки, поэтому система газопровода полностью автоматизирована и оснащена газгольдерами, которые поддерживают необходимое давление и распределяют газ по сети с учетом потребности.
Газгольдеры делятся на два вида: низкого давления (используются для подачи переменного объема) и высокого давления (обеспечивают постоянный объем подаваемого газа).
1.Вариант - натрий. 2.Вариант – кальций. 3.Вариант – алюминий.
Соотнесите предложенные утверждения и характеристику металла вашего варианта.
1.Атом этого металла относится к s- элементам. ОТВЕТ: натрий, кальций
2.Атом этого металла относится к р- элементам. ОТВЕТ: алюминий
3.Это вещество обладает металлическим блеском.ОТВЕТ: натрий, кальций, алюминий
4.В строении атома данный металл имеет 3 наружных электрона.ОТВЕТ: алюминий
5. В строении атома данный металл имеет 2 наружных электрона.ОТВЕТ: кальций
6. В строении атома данный металл имеет 1 наружный электрон.ОТВЕТ: натрий
7.Этот металл относится к щелочно – земельным металлам.ОТВЕТ: кальций
8.Этот металл относится к амфотерным металлам.ОТВЕТ: алюминий
9. Этот металл относится к щелочным металлам.ОТВЕТ: натрий
10.Этот металл входит в формулу поваренной соли.ОТВЕТ: натрий (NaCl)
11.Этот металл встречается в природе только в виде соединений.ОТВЕТ: кальций
12. Этот металл занимает 3 место по распространённости в земной коре.ОТВЕТ: алюминий
13.Этот металл можно получить электролизом расплава поваренной соли.ОТВЕТ: натрий
14.Этот металл называют «крылатым».ОТВЕТ: алюминий
15.Этот металл обладает физическими свойствами: мягкий, легкоплавкий, легко режется ножом.ОТВЕТ: натрий
16.Соединения этого металла обеспечивают жесткость воды.ОТВЕТ: кальций
18.Этот металл получают электрохимическим методом из бокситов.ОТВЕТ: алюминий
19.Этот металл активно взаимодействует с водой, образуя водород.ОТВЕТ: натрий
20.Этот металл покрыт защитной оксидной пленкой, что делает его очень стойким к действию окислителей.ОТВЕТ: алюминий
21. Этот металл очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и фольгу.
ОТВЕТ: алюминий
22.Этот металл используется в производстве чугуна и стали.ОТВЕТ: алюминий
23.В середине 19 века стоимость этого металла почти в 300 раз была дороже стоимости серебра.ОТВЕТ: алюминий
24. Этот металл применяется в качестве теплоносителя в ядерных реакциях и в фотоэлементах.ОТВЕТ: натрий
25.Этот металл может образовывать пероксиды.ОТВЕТ: натрий (Na2O2)
26.Металл хранят под слоем керосина, вследствие его высокой активности.ОТВЕТ: натрий
27. Этот металл входит в состав мела, мрамора, гипса.ОТВЕТ: алюминий
28.Наиболее известный сплав этого металла называется дюралюминий.ОТВЕТ: алюминий
29. Этот металл является хорошим комплексообразователем.ОТВЕТ: алюминий
n(Cu) = 12.8/64=0.02моль
n(CuO)= 0.02моль по условию реакции 1:1
m(CuO)= 0,02*80=1,6г
n(H2) - 0,02/2 = 0,01 моль по условию реакции2:1
V(O2) = 0,01*22,4 =0,224л