Химическая энциклопедия

КОКСОХИМИЯ , область знаний о составе, строении, хим. св-вах каменных углей (см. Углехимия ) и коксохим. произ-ве - переработке их методом коксования . Коксохим. произ-во - совокупность след. последоват. операций: подготовка углей к коксованию (обогащение, дробление, смешение, сушка); коксование смеси углей (т. наз. угольной шихты); улавливание и переработка образующихся летучих в-в; выгрузка, охлаждение и грохочение твердого остатка - кокса. Предприятия по произ-ву кокса и хим. продуктов коксования объединены в подотрасль черной металлургии - коксохим. пром-сть, к-рая представляет собой одну из наиб. крупных отраслей совр. индустрии. Коксохим. заводы (наряду с тепловыми электростанциями) - гл. потребители каменных углей: в 1987 более 500 млн. т мировой добычи предназначалось для коксования, в СССР-более ¹/₄ добычи углей в стране. Осн. виды коксохим. продукции (в % по массе): кокс каменноугольный 76-78, коксовый газ 14-15, разл. хим. продукты (см. ниже) 5-6. Кам.-уг. кокс применяют гл. обр. в доменном (более 80% общей выработки) и литейном (8-14%) произ-вах, а также для др. целей (6-12%). Самые крупные производители кокса - СССР (22-23% мировой выработки), Япония, США и ФРГ. Коксовый газ и хим. продукты коксования на базе каменных углей используют более чем в 70 отраслях и подотраслях народного хозяйства нашей страны. Осн. потребители (в %): хим. пром-сть 35, цветная металлургия 30, с. х-во более 20, строит, индустрия и железнодорожный транспорт ок. 12. В хим. пром-сти и др. отраслях народного хозяйства применяют след, продукты коксования: Н₂, СН₄, NH₃, этилен; бензол, толуол, ксилолы и мезитилен; сольвент, нафталин, фенол, крезолы, ксиленолы; пиридин, метил-пиридины, диметилпиридины; S, NaSCN, (NH₄)₂S, (NH₄)₂SO₄; карбазол, антрацен, аценафтен, пирен, флуорен, дифенилоксид; кумароно-инденовые смолы, кам.-уг. масла (напр., антраценовое и поглотительное), пек и др. Эти в-ва служат исходным сырьем для получения азотных удобрений, базовых продуктов (синтетич. фенола, этилбензола и циклогексана) в произ-ве полимеров, фталевого и малеино-вого ангидридов, промежут. продуктов для анилинокрасочной пром-сти, связующих в произ-вах электродов, шпалопропиточного масла, строит, материалов (напр., кислотостойких плиток для полов, линолеума, огнеупоров); выработки техн. углерода (сажи), пестицидов (напр., коллоидной серы); синтетич. моющих ср-в, лек. препаратов, витаминов и т.п. Первостепенное значение продуктов коксования как сырьевой базы для хим. и др. отраслей пром-сти обусловливается крупными масштабами коксохим. произ-ва, широким ассортиментом выпускаемой коксохим. предприятиями хим. продукции и в ряде случаев ее уникальностью. Мировое произ-во важнейших продуктов коксования составляет (1987, в млн. т): кокса ок. 380, кам.-уг. смолы 17, коксового газа 58-62 (140-150 млрд. м³), бензола 3, кам.-уг. пека 2-8, нафталина 1. Становление и развитие К. связано с ростом черной металлургии. В России произ-во кокса началось в Донбассе в 80-х гг. 19 в. За годы Советской власти создана мощная коксохим. индустрия, к-рая с 1960 по произ-ву кокса и техн. оснащенности занимает 1-е место в мире. Развитие коксования углей в СССР сопровождается ростом концентрации произ-ва и увеличением единичной мощности агрегатов. В 1980 не менее 87% всей продукции кокса против 80% в 1971 получалось на заводах с объемом выработки св. 2 млн. т/год. Средний объем произ-ва кокса на одном коксохим. предприятии СССР в 1980 составил не менее 2,7 млн. т, что превышает этот показатель для США, Японии и ФРГ соотв. в 2,2, 1,8 и 2,7 раза. Более половины кокса в СССР вырабатывается в большеемких коксовых батареях с горизонтальными печными камерами от 30 до 41,6 м³. Создание таких батарей дало возможность значительно увеличить производительность труда с одноврем. снижением уд. капитальных затрат на стр-во. Эти батареи в сочетании с бездымной загрузкой угольной шихты в коксовые печи и установками сухого тушения кокса изменили облик коксохим. предприятия: укрупнились угольные и газовые потоки, возросли мощности агрегатов во всех цехах, в т. ч. в химических. Возникли мощные цехи по централизов. переработке кам.-уг. смолы и сырого бензола. В СССР осуществлены рациональные формы комбинирования коксохим. предприятий с металлургич. и хим. заводами с целью комплексного и полного использования всех продуктов коксования. наиб. тесно связана К. с черной металлургией - осн. потребителем кокса и коксового газа. Характерная особенность развития хим. произ-в на базе коксования каменных углей в послевоенный период - последоват. углубление комплексной переработки сырья и получение продуктов более высокого качества. Если в 1959-65 ок. 65% вводимых объектов представляли собой цехи по улавливанию продуктов из коксового газа, то в 1966-70 были пущены в эксплуатацию гл. обр. цехи и установки по произ-ву ранее не вырабатывавшихся продуктов, напр. мезитилена, NH₄SCN, антрацена, фталевого ангидрида. Коксохим. продукты все шире используют в произ-вах пластмасс, хим. волокон и др. полимерных материалов. Эти потребители предъявляют повыш. требования к качеству коксохим. сырья. Выпуск продукции улучшенного качества и расширенного ассортимента при одноврем. повышении производительности труда и рентабельности коксохим. произ-ва вызывает необходимость его дальнейшей концентрации. Напр., значит. распространение получила централизация переработки кам.-уг. смолы и сырого бензола с применением более дорогих, но и более совершенных методов разделения и очистки исходных продуктов. Перспективы развития коксохим. произ-ва определяются гл. обр. намечаемым объемом выработки и направлениями научно-техн. прогресса в черной металлургии. Доменный процесс остается осн. способом выплавки чугуна и, следовательно, кокс сохранит свое значение как источник тепла, восстановитель железных руд и разрыхлитель шихтовых материалов. В кон. 70-х - нач. 80-х гг. 20 в. наметился дефицит хорошо спекающихся углей для произ-ва доменного кокса. Поэтому возникла проблема привлечения для коксования больших ресурсов слабоспекающихся углей. Одновременно повысились требования к качеству кокса, к защите окружающей среды от вредных выбросов, к уровню механизации и автоматизации технол. процессов. Решение указанных проблем возможно только на основе применения прогрессивных методов получения формованного металлургич. кокса, произ-ва спец. видов кокса в кольцевых и вертикальных коксовых печах, а также путем совершенствования (термич. обработка и уплотнение угольной шихты) существующей технологии слоевого коксования. Увеличение производительности доменных печей и снижение уд. расхода кокса (в расчете на 1 т чугуна) на 30% м. б. достигнуто при вдувании в печи т. наз. восстановит. газа, содержащего в осн. СО и Н₂ (получается конверсией коксового газа на коксе, поступающем с установок сухого тушения). Лит.: Справочник коксохимика, под ред. А. К. Шелкова, т. 1-6, М., 1964-66; Литвиненко М. С., Химические продукты коксования. (Производство и использование). К., 1974; Скляр М. Г., Интенсификация коксования и качество кокса, М., 1976; его же, Физико-химические основы спекания углей, M. 1984. М. С. Литвиненко.