Характеристика сировини, напівпродуктів і готової продукції

Характеристика сировини

Основною сировиною цеху уловлювання є коксовий газ, продукт коксування кам'яновугільної шихти в камерах коксових батарей.

Склад прямого (сирого) коксового газу того, що виходить з камер коксових печей, його вихід і густина змінюються впродовж періоду коксування[1].

У газозбірнику відбувається усереднювання суміші газів і пари що виділяються в різні години коксування з різних камер, що складають коксову батарею.

Вихід і склад коксового газу залежить від технологічного режиму процесу коксування і якості вугільної шихти, що переробляється. При незмінному режимі коксування і постійному складі шихти вихід і склад коксового газу на конкретному коксохімічному підприємстві залишаються практично постійними.

Вихід окремих компонентів газу і хімічних продуктів коксування в масових відсотках від сухої шихти:

Метан 5,5 - 6,5

Ненасичені вуглеводні 1,2 - 1,25

Оксид вуглецю 2,6 - 2,8

Ароматичні вуглеводні 1,0 - 1,02

Азот 2,1-2,4

Аміак 0,3 - 0,47

Водень 1,5-1,7

Кам'яновугільна смола 3-4

Діоксид вуглецю 1,2 - 1,3

Прямий коксовий газ переробляється в хімічних цехах коксохімічного підприємства. Процес переробки зводиться до охолодження коксового газу і виділення з нього кам'яновугільної смоли, витяганню аміаку, нафталіну піридинових основ, ароматичних вуглеводнів, сірководню і ряду інших продуктів.

Відповідно до ТУ У 40.2-05393085-001-2003 якість коксового газу повинна відповідати наступним вимогам [11] (таблиця 3.1):

 

Таблиця 3.1 Газ коксовий неочищений. Технічні умови

Найменування показника	Норма для марок
	Марка А	Марка Б
1.Масова концентрація нафталіну, г/м^3, не більше	0,3	0,85
2.Масова концентрація сірководню, г/м^3, не більше	5
3.Нижча питома теплота згорання 1м^3 газу при 20°С і тиску 101325 Па, кДж/м^3 не більше	16380

 

Ще однією необхідною сировиною цеху уловлювання є сірчана кислота. У хімічно чистому сульфаті амонію аміак складає 25,76%, останні 74,24% припадають на частку сірчаної кислоти. На ПАТ ЕВРАЗ «Дніпродзержинський КХЗ» для виробництва сульфату амонію використовується сірчана кислота наступних видів: контактна технічна, контактна покращена. Сірчана кислота H₂SO ₄ сильна двоосновна, така, що відповідає вищому ступеню окислення сірки (+6). За звичайних умов концентрована сірчана кислота важка масляниста рідина без кольору і запаху [5].

Для виробництва сульфату амонію вищого і першого сортів використовується контактна сірчана кислота покращена концентрації 92,0–94,0% з вмістом заліза не більше 0,006%оксидів азоту 0,00005% і миш'яку 0,00008 %; для виробництва сульфату амонію другого сорту використовується контактна технічна кислота концентрації 92,0%, що містить 0,02% заліза. За фізико-хімічними показниками сірчана кислота повинна відповідати нормам, вказаним в таблиці 3.2 [12]. (ГОСТ 2184-77).

 

Таблиця 3.2 Показники якості сірчаної кислоти

Найменування показника	Норма
	Покращена	Технічна
		1-й сорт	2-й сорт
1. Масова доля моногідрату (H2SO4), %	92,5-94,0	Не менше 92,5
2. Масова частка заліза (Fe), % не більше	0,006	0,02	0,1
3. Масова частка залишку після прокалювання, % не більше	0,02	0,05	Не нормується
4.масова частка окислів азоту (N2O3), % не більше	0,00005	Не нормується
5. Масова частка миш’яку(As), % не більше	0,00008
6. Масова частка хлористих з’єднань (Cl), % не більше	0,0001
7. Масова частка свинцю (Pb), % не більше	0,001
8. Прозорість	Прозора без розбавлення
9. Колір, см^3 розчину порівняння, не більше	1	6	—

Характеристика продуктів

 

Коксовий газ, що пройшов конденсаційну і уловлюючу апаратуру хімічних цехів (зворотній), має наступний склад [1] (таблиця. 3.3):

 

Таблиця 3.3 Склад зворотнього коксового газу

Компонент	Вміст, %(об’єм.)	Середній склад, %(об’єм.)
Водень	54,3–60,4	57,35
Метан	23,7–27	25,35
Ненасичені вуглеводні	1,9–3,8	2,85
Оксид вуглецю	5,5–7,77	6,64
Азот	2,9–5,5	4,2
Діоксид вуглецю	2,05–3,5	2,78
Кисень	0,6–1,0	0,8

 

Коксовий газ, що пройшов очищення від смоли, аміаку, бензольних вуглеводнів та нафталіну (марки А) використовується для обігріву коксових печей, а також теплосиловим цехом та на інші енергетичні потреби [11].

Середня густина зворотного коксового газу при 0°С дорівнює 0,44 кг/м³, при 20°С - 0,41 кг/м³. Нижча теплота згорання сухого газу – 16380 кДж/м³ (3909 ккал/м³).

Сульфат амонію представляє собою білі прозорі кристали форми подовженого ромба величиною від сотих і десятих частин міліметра до 6-8 мм і більше. Густина кристалічного сульфату амонію при 20 °С складає 1,768 г/см³. Насипна маса залежно від великості кристалів і вмісту вологи коливається в межах 780-830 кг/м³. Сульфат амонію добре розчиняється у воді. З підвищенням температури розчинність його у воді збільшується. Хімічно чистий сульфат амонію містить 21,237 % N₂ або 25,76 % NН₃. [5]

За фізико-хімічними показниками сульфат амонію повинен відповідати нормам, вказаним в таблиці 3.4(ТУ У 322-00190443067-97) [13]

 

Таблиця 3.4 Показники якості сульфату амонію

Найменування показників	Сорт
	Вищий	1 Сорт
1. Зовнішній вигляд	Білі або слабо забарвлені кристали	Не нормується
2. Масова частка азоту у перерахунку на суху речовину, %, не менше	21,0	21,0
3. Масова частка води, %, не більше	0,2	0,3
4. Масова частка вільної сірчаної кислоти, %, не більше	0,03	0,05
5. Масова частка нерозничного у воді залишку, %,не більше	0,02	0,05
6. Розсипчастість, %	100	100

 

Важливим показником якості сульфату амонію є розмір кристалів. Дрібнокристалічна структура солі з сильно розвиненою поверхнею є причиною підвищеного вмісту в ній вологи і сірчаної кислоти, що призводить до злежування при зберіганні і зрощення її в агломерати. Великокристалічна сіль менш схильна до злежування і рівномірно розподіляється в ґрунті при використанні її в якості добрива [5].

Сульфат амонію виробляється на коксохімічних заводах у великих кількостях. На 1 т сухої шихти виробництво сульфату амонію (сухого) складає 11,0-11,5 кг.

Сульфат амонію є одним з найбільш ефективних азотних добрив. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.

Не дивлячись на те, що продукт найширше використовується в сільському господарстві, він також застосовується і в інших областях. Наприклад, в біохімії з його допомогою отримують білки. В харчовій промисловості його використовують як харчову добавку Е517 (речовини проти злежування). В промисловості сульфат амонію використовують як сировину при виробництві акумуляторів і як основу при виробництві вогнезахисних просочень для дерева.

Побічним продуктом уловлювання аміаку є смолка кисла сульфатного відділення,яка утворюється у сатураторі чи абсорбері внаслідок полімеризації смолистих полімерних сполук, нафталіну, сульфату амонію, сірчаної кислоти.

За хімічними показниками смолка кисла сульфатного відділення повинна відповідати вимозі ТУ У 23.1-0539085-002-2004, по вмісту вільної сірчаної кислоти не вище 3,5% [14]

Передається по мірі накопичення у вуглепідготовчий цех для додавання у шихту.