Érase una vez, el gas del horno de coque se consideraba un subproducto en el proceso de fabricación del coque, por lo que a menudo incluso se liberaba a la atmósfera (¡lo cual es un gran desperdicio!). Más tarde, el gas se utilizó para calentar los hornos de coque, y hoy ya se distribuye en su totalidad a los consumidores externos para uso doméstico y otras necesidades. ¿Cómo se produce el gas de coque y cuál es su composición? Este artículo analiza todos los aspectos del problema y proporciona ejemplos específicos del uso de gas.
Aspecto histórico
La historia del gas de horno de coque comenzó a finales del siglo XIX y principios del XX. Ya entonces se utilizaba para iluminación, calefacción y, en consecuencia, para cocinar y otras tareas domésticas. En ese momento estalla la revolución industrial y la urbanización. La producción de subproductos, alquitrán de hulla y amoníaco comenzaron a servir como los componentes más importantes, a saber, materias primas, en la fabricación de tintes de composición química y en la industria química en su conjunto. Así, absolutamente todo tipo de tintesnaturaleza artificial fueron hechos de alquitrán y gas de horno de coque.
Además, el gas de horno de coque se ha vuelto ampliamente utilizado en hornos para la fabricación de productos industriales, en motores a gas y, por supuesto, como materia prima en la producción de productos químicos.
Producción de gas de horno de coque
La obtención de gas de horno de coque se produce simultáneamente con la producción de coque en plantas de coque por destilación seca de carbón. Es importante señalar que este proceso debe realizarse necesariamente a una temperatura de 900-1200 grados. Como se señaló anteriormente, en las etapas iniciales de generación, el gas se consideraba un subproducto, por lo que a menudo escapaba al aire atmosférico. Un poco más tarde, los hornos de coque comenzaron a calentarse con gas de horno de coque. Así, el consumo de gas para necesidades personales ha sufrido una reducción significativa (casi al 60%), mientras que el resto de la cantidad pertenecía a otras categorías de consumidores, por ejemplo, para calentar hornos en la producción metalúrgica, cuya temperatura es extremadamente alta, o para las tareas del hogar. Hoy, absolutamente todo el gas pertenece a consumidores externos. ¿Por qué? El hecho es que el gas de horno de coque es muy alto en calorías, lo que significa que es posible usar gas más barato para calentar hornos. El GLP es un excelente ejemplo de esto. Por cierto, se basa en una mezcla de propano y butano.
Composición del gas del horno de coque
Al final resultó que, de una variedad de gasesde origen artificial, el gas considerado en el artículo y obtenido en el proceso de coquización del carbón es de gran importancia. Cabe señalar que, desde un punto de vista práctico, su composición sufre importantes fluctuaciones. Esto depende, por regla general, de la materia prima que se utiliza como combustible, de la diferencia en los modos de operación, de la condición física de los hornos de coque, etc. Su poder calorífico está entre 15-19 MJ/m3. Si consideramos los componentes de este gas como un porcentaje del volumen, se forma la siguiente imagen:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- hidrocarburos insaturados: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Es importante señalar que el gas de horno de coque (fórmula: H2CH4NH3C2H4) tiene una densidad a temperatura de cero grados de 0,45 a 0,50 kg/m3, la capacidad calorífica es igual a 1,35 kJ/(m3 K), y la temperatura, que acompaña al proceso de ignición, alcanza los 600-650 grados.
Fórmula de la sustancia
Como se vio anteriormente, la composición del gas de horno de coque incluye sustancias como hidrógeno (H2), metano (CH4), amoníaco (NH3) y etileno (C2H4). Como ejemplo, sería apropiado dar la siguiente composición de gas de horno de coque purificado:
| Componente | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Contenido, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Es importante tener en cuenta que la composición del gas en cuestión depende estrictamente del régimen de temperatura del proceso de coquización y su duración. La calidad del carbón que se procesa también juega un papel muy importante. Así, cuanto mayor sea el régimen de temperatura del proceso de coquización, mayor será el nivel de descomposición de los hidrocarburos y, por lo tanto, mayor será el contenido de hidrógeno y monóxido de carbono en el gas. En consecuencia, el contenido de dióxido de carbono, por el contrario, será menor.
Necesidad de limpiar el gas de coque
Hoy en día, el problema de la necesidad de limpiar el gas del horno de coque es bastante agudo, porque esta composición afecta negativamente el aspecto ambiental de la vida. Por lo tanto, la sociedad moderna se esfuerza por mejorar las tecnologías relevantes. La limpieza de los gases de coquería es necesaria para la eficiencia de los mecanismos de la planta, ya que el cianuro de hidrógeno, cuyo contenido en el gas de coquería es bastante elevado, es la principal causa de corrosión de los equipos profesionales. Además, el amoníaco se libera necesariamente durante la formación de gas de horno de coque. Esta sustancia tiene un efecto extremadamente perjudicial no solo en las tuberías, sino también en el medio ambiente, porque eventualmente llega allí. El resultado de las operaciones consideradas es un alto nivel de pérdida de productos de origen químico para una planta en particular, ytambién un grado importante de emisión de gases y desechos de origen líquido a la atmósfera.
Proceso de limpieza del gas de coque
Al final resultó que, la producción de gas de horno de coque conlleva una serie de problemas, lo que justifica plenamente la necesidad de su purificación. Hasta la fecha, el método más eficaz es la invención descrita en este capítulo, que se utiliza ampliamente en la industria del coque. En primer lugar, es necesario enjuagar el gas con una solución de fosfato de amonio en un absorbedor, que debe estar equipado con bandejas. A continuación, el gas del horno de coque debe tratarse con esta solución antes de que entre en el área de la bandeja del absorbedor. En este caso, el consumo específico de la solución en circulación debe ser de 1,0-1,2 l/m3 de gas, luego su densidad será igual a 1,195-1,210 kg/l. Este método de limpieza de gas de horno de coque, como se indicó anteriormente, se usa a menudo hoy en día en la industria relevante, porque es el más efectivo.
Aplicación de gas de horno de coque
Hoy en día, el gas de horno de coque se usa de manera muy amplia y segura en la sociedad como combustible en plantas metalúrgicas, así como en actividades económicas municipales y como materia prima para la producción. Al final resultó que, el gas del horno de coque emite hidrógeno, que es simplemente necesario para la síntesis de amoníaco por medio de un método conocido de condensación que funciona bajo la condición de un régimen de baja temperatura. Como resultado de estoDurante la operación, se forma una fracción que sirve como materia prima de alta calidad para varios tipos de síntesis. Cabe señalar que la mezcla de sulfuro de hidrógeno en el gas de horno de coque es absolutamente indeseable en cualquier caso (tanto cuando el gas de horno de coque se utiliza como combustible como cuando sirve como materia prima para la producción de productos químicos). Por eso es tan necesario el proceso de limpieza, que se analizó por completo en el capítulo anterior.
Propiedades de los gases
En conclusión, sería apropiado considerar las propiedades físicas del gas de horno de coque. Así, su poder calorífico es de 3600 a 3700 kcal/m3, el peso específico en la composición de la sustancia varía de 0,45 a 0,46 kg/m3 (que es casi tres veces más ligero que el aire), el régimen de temperatura máxima de su combustión es igual a 2060 grados, y el proceso en sí va acompañado de una llama roja.
Es importante tener en cuenta que el gas en cuestión es explosivo cuando se combina con aire. Además, el límite explosivo inferior por volumen es de 6 por ciento de gas (el resto es aire), mientras que el nivel explosivo superior alcanza el 32 por ciento de gas (el resto es aire). La temperatura de ignición es igual a 550 grados, y para quemar 1 metro cúbico de gas, se necesitan aproximadamente 5 metros cúbicos de aire. El gas de horno de coque no tiene color ni sabor, pero tiene un olor agrio a naftalina, huevos podridos, que puede explicarse por el contenido de sulfuro de hidrógeno en su composición.
