Qu'est-ce que la coke? C'est un produit d'importance stratégique obtenu par décomposition thermique sans oxygène. Il est divisé en plusieurs types. Ainsi, l'huile et la poix, la tourbe et le coke de charbon sont isolés. Mais le principal est le dernier. C'est le coke de charbon qui constitue le composant de base de la production dans les hauts fourneaux.
Produit important
Que signifie le mot "coke"? La morphologie de ce concept nous indique qu'il s'agit d'un résidu solide combustible formé lors du chauffage thermique sans oxygène de certaines substances organiques, notamment le charbon (brun ou la pierre), le pétrole et la tourbe. Le mot lui-même a des racines anglaises. Coke ne signifie rien d'autre que le produit obtenu par décomposition thermique.
La production de coke en Russie est une composante importante du complexe industriel. Selon les statistiques, ce produit d'importance stratégique est produit annuellement pour un montant de 27 millions de tonnes. En de telles quantités, il est essentiel de fonderie et de l'industrie métallurgique. Le plus gros producteur russe de coke est Severstal. Cette société possède sa propre production de ce type de combustible et l'utilise pour les besoins de ses propres usines métallurgiques. Les plus grands hauts fourneaux appartenant à Severstal sont situés à Cherepovets. Ils produisent du coke de la plus haute qualité.
Charge
Maintenir la combustion des hauts fourneaux nécessite une grande quantité de coke de charbon. Ce produit est une masse frittée solide mais en même temps poreuse. Il est obtenu en éliminant les substances volatiles du charbon.
La production chimique de coke est basée sur un processus d'hydrolyse. En outre, une distillation à sec du charbon est également possible. Mais dans tous les cas, la production de coke est associée au chauffage du produit initial sans le moindre accès d'air. L'hydrolyse a pour but de séparer le carbone de toutes les autres substances qui composent le charbon. Quelle est la matière première pour la production de coke? Il s’agit de charbon de différentes qualités, notamment de graisse et de coke, de gaz et de viande maigre. Ces matières premières s'appellent une charge. La base de ce produit est la variété la plus chère - le charbon à coke. La charge est livrée aux usines métallurgiques russes à partir des gisements Kuzbass et Pechora. La Yakoutie peut être fière des riches gisements de charbon à coke. Ici, ils sont extraits sur le territoire de Neryungri, sur lequel une ligne de chemin de fer a été spécialement dessinée.
En raison de son ampleur, la production de coke nécessite une grande quantité de matières premières. Il est livré aux ateliers de production dans des wagons en vrac. Ici, la charge est chargée dans d'énormes tours, dans lesquelles des mécanismes spéciaux, tels que des pompes, pompent du charbon entrant dans des colonnes de coke. En hiver, l'accusation est généralement gelée. Et par conséquent, avant le déchargement, il est chauffé directement dans les voitures, ce qui les entraîne dans des hangars énormes et spéciaux.
Préparation de la charge
La production de coke commence par le tri de la charge. Tout le charbon qui est arrivé à la centrale est divisé par ses propriétés et sa composition en groupes nécessaires. Après cela, le mélange est broyé et mélangé. Ce qui suit est son dosage. Il est fabriqué sur des balances automatiques. Après une telle préparation, le mélange est enrichi par dépoussiérage, tamisage, lavage, flottation et autres méthodes. Tout cela vous permet d'éliminer les impuretés des matières premières. Après que la charge doit être séchée et passée au stade final du broyage, il en résulte des grains dont le rayon ne dépasse pas 3 mm.
Les matières premières ainsi préparées sont prêtes à commencer la production de coke de haut fourneau. Il est rechargé dans les unités de mélange, puis entre dans les bacs de stockage situés dans la tour à charbon.
Batteries de four à coke
La matière première finie, nécessaire à la production de coke, est versée de la mine de charbon dans la trémie du wagon de chargement. Après cela, il est livré aux batteries de four à coke. Il s'agit d'un système composé de plusieurs chambres dans lesquelles se déroule le processus de production du produit final.
Le four à coke est une structure dont les murs sont revêtus de briques réfractaires. Sa longueur est de 13-15 m, sa largeur de 0,4-0,5 m, sa hauteur de 5-5,5 m, ce qui permet à la production de coke de se dérouler à un rythme relativement rapide.
Dans les arches de ces chambres, il y a trois ou quatre écoutilles avec des couvercles à fermeture étanche. Ils sont conçus pour charger des matières premières. Les murs d'extrémité des chambres ont également des portes en métal scellées. Dans le processus de formation du coke, la production nécessite l'élimination des produits gazeux qui en découlent. Ceci est également prévu dans la conception des caméras. Dans leur partie supérieure, ils ont des colonnes montantes spéciales le long desquelles des substances volatiles pénètrent dans le collecteur de gaz.
À une époque où la production de coke est en cours, la technologie de traitement nécessite un chauffage important des chambres. Pour cela, des piliers spéciaux sont construits entre eux. Ils représentent tout un système de canaux de chauffage par lesquels passent les gaz chauds. En conséquence, les murs des chambres sont chauffés. Des régénérateurs sont situés au bas des installations de production de coke. Ils sont nécessaires pour chauffer les chambres avec des gaz acheminés par des conduites de gaz, ainsi que ceux sortant de l’air.
Charge de chauffage
Il y a une voie ferrée au-dessus des chambres du four à coke. Un wagon de chargement s'y déplace. De là, le mélange à travers les écoutilles pénètre dans la chambre. Cela est dû aux mécanismes spéciaux situés sur la voiture, qui peuvent dévisser puis fermer les capots scellés.
Une machine à éjecteur de coke spéciale se déplace le long d'un rail situé sur l'un des côtés de la chambre. C'est elle qui vient aux portes latérales et les ouvre. En outre, ce dispositif pousse le coke résultant. D'autre part, une voiture trempante s'approche de la caméra. Il prend le produit chaud et le transporte dans la zone située sous la tour d'extinction, puis le décharge sur une rampe.
Produit fini
Toute la production de coke métallurgique adhère strictement aux processus technologiques qui empêchent l'air d'entrer dans la chambre. Comment ça se passe? Le processus de production de coke commence immédiatement après que le wagon de chargement a livré une dose mesurée de la charge dans la chambre. En même temps, ses trappes sont fermées et les appareils de chauffage sont allumés.
Que se passe-t-il au stade initial de la production de coke? La technologie de processus à sa première étape prévoit la libération de gaz et d'eau à partir des matières premières finies. Après cela, le mélange fond et se dépose. Une nouvelle augmentation de la température entraîne l'expansion de ce produit intermédiaire. Cela est dû à la poursuite du dégagement de gaz et de vapeurs. En outre, le mélange se solidifie progressivement. Quelle est la dernière étape du processus qui aboutit à la coke? La production de ce produit est réalisée lors de la fissuration et du retrait du gâteau. En conséquence, la formation du soi-disant gâteau de coke se produit. Toutes les fractions ayant une forme de vapeur de gaz sont déchargées le long des colonnes montantes vers le collecteur de gaz.
Le processus de chauffage de la charge dans les chambres va de ses murs chauffés vers le centre. En raison de la faible conductivité thermique des matières premières à divers endroits, les étapes de cokéfaction en sont à différents stades.
L'ensemble du processus de formation de coke dure de 14 à 17 heures.Sa durée dépend de la température de combustion de la charge, de sa composition et de la taille de la chambre.
Une fois le processus de production de coke terminé, les appareils de chauffage s’éteignent et les colonnes montantes se chevauchent. Un éjecteur est adapté aux portes du four à coke, à l'aide duquel le produit obtenu est déchargé dans un extincteur. Ainsi, le four est libéré. Après cela, l'éjecteur suspend les portes étanches à l'air et se dirige vers la chambre suivante. S'en suit également un wagon de chargement. Il ouvre les écoutilles et charge une nouvelle dose de charge recyclée.
Livraison du produit à la tour
Le coke obtenu dans les chambres doit être éteint. Après tout, après son contact avec l'air, une combustion spontanée se produit. Dans la voiture d'extinction, le coke est livré à la tour, où il est finalement éteint par l'eau. Le produit s'écoule alors de la voiture sur une surface en béton inclinée appelée rampe. Ici, dans les vingt minutes, ça refroidit. Après cela, le coke est transporté par des convoyeurs pour être trié.
Produits associés
La production de coke n'est pas possible sans libération de substances volatiles. Ils sont un mélange de gaz et de vapeurs. Ces composants sont collectivement appelés gaz de four à coke direct. Après traitement d'une tonne du mélange dont la teneur en humidité atteint 6%, on obtient 270 kg de gaz de four à coke direct. En volume, ce chiffre est de 330 mètres cubes.
Dans les fours à coke directs, le gaz obtenu à partir d’une tonne de charge contient:
- environ trente kilogrammes de goudron de houille;
- 10 kg de benzène brut;
- 3 kg d'ammoniac;
- 5 kg d'hydrogène sulfuré;
- 80 kg d'eau;
- 140 kg de gaz de retour.
Jusqu'à récemment, la production de coke était le seul fournisseur offrant des hydrocarbures benzéniques. Cependant, après le développement du secteur du raffinage du pétrole, il est devenu possible d’obtenir ces produits avec un investissement moindre. Cela a conduit au fait que la part de la production de coke dans l'offre d'hydrocarbures benzéniques est tombée à quarante pour cent. Ce produit est utilisé comme matière première dans le processus de synthèse organique. Sa fraction légère est traitée avec du benzène brut.
D'autres types de sous-produits après leur rectification et leur traitement avec des réactifs chimiques, ainsi que après la congélation et la cristallisation ultérieure, permettent d'obtenir environ trois cents composés chimiques de haute qualité.
Utilisation de l'huile
Cette substance naturelle, comme le charbon, revêt une importance stratégique pour notre pays. Leur production de coke et de produits pétroliers, qui sont:
- du carburant;
- les cérésines et les paraffines;
- huiles lubrifiantes;
- bitume;
- graisse;
- matières premières destinées au principal complexe organique et pétrochimique;
- autres produits.
Coke de pétrole
Cette phrase est de nature collective. Le coke de pétrole est considéré comme un produit de traitement en profondeur de «l'or noir». Les matières premières pour sa production sont les composants obtenus lors du traitement primaire de l'huile. Ce sont goudron et semi-goudron, asphalte et extrait.
La production de coke de pétrole se produit de deux manières:
- la cokéfaction retardée, réalisée dans des réacteurs non chauffés;
- dans des installations de distillation utilisant des réacteurs chauffés horizontalement.
La première de ces deux méthodes est la plus populaire. Avec son aide, près de quatre-vingt pour cent de ce type de produit est fabriqué.
Le coke de pétrole est ensuite utilisé dans la fabrication d’électrodes, ainsi que de masses d’anodes et d’anodes pour la fusion de l’aluminium. Il trouve une application dans les processus technologiques de fabrication de ferro-alliages, d'abrasifs, de silicium. Le coke de pétrole est largement utilisé dans l'industrie chimique.
L'obtention de ce produit se fait à basse pression. Dans le même temps, la température est maintenue de 480 à 560 degrés.Cela permet la production de coke de pétrole et d'essence, de gaz d'hydrocarbures, ainsi que de fractions kérosène-gazole.
Le processus de cokéfaction est la division de tous les composants qui constituent la matière première. Dans ce cas, il se forme des fractions de distillat liquide et des gaz d'hydrocarbures.
Le procédé industriel de production de coke de pétrole utilise trois types d’usines. En plus de la cokéfaction périodique dans des cubes spéciaux et d'un processus ralenti dans les chambres, elle peut se produire de manière continue dans la masse fluidisée du support de coke. Considérez l’un d’eux, qui est le plus souvent utilisé, plus en détail.
Cokéfaction lente
Ce processus est également appelé semi-continu. Cette méthode de production de coke de pétrole est la plus répandue dans la pratique mondiale. Cela implique un tel processus technologique dans lequel la matière première préchauffée à 350-380 degrés est continuellement introduite dans des plaques spéciales situées dans des colonnes de distillation. Ces installations fonctionnent à la pression atmosphérique. Les matières premières pour la production de coke de pétrole s’écoulent dans les plaques et sont en contact avec les vapeurs provenant de l’appareil de réaction. Le résultat de ce transfert de masse et de chaleur est la condensation. C’est lui qui forme, avec le produit initial, des matières premières secondaires à chauffer à 490-510 degrés dans des fours à tubes.
Ensuite, le mélange entre dans les chambres du four à coke. Ce sont des cylindres creux situés verticalement, dont la hauteur atteint 22-30 mètres et un diamètre de 3-7 m.
La masse réactionnelle entre dans les chambres du four à coke en continu. De plus, ce processus dure de 24 à 36 heures. Pendant ce temps, la masse, grâce à la chaleur qu’elle retient, coke progressivement. Lorsque la chambre est remplie à 70-90% avec le produit final, il est éliminé à l'aide d'un jet d'eau normal sous haute pression.
Ensuite, la coke est placée dans un broyeur dans lequel elle est broyée en morceaux dont la taille ne dépasse pas 150 mm. Après cela, le produit est envoyé à l'écran à l'aide d'un élévateur, en le triant en fractions de tailles différentes. La chambre dans laquelle le coke a été obtenu est soumise à un chauffage à la vapeur d'eau et à ces vapeurs fournies par des dispositifs de travail. Ensuite, le réservoir est à nouveau rempli de matières premières.
Après le processus, des produits volatils apparaissent. Il s’agit d’un mélange vapeur-liquide qui est continuellement éliminé des chambres existantes et séparé séquentiellement en gaz, tout d’abord dans une colonne de distillation, puis dans un séparateur d’eau et un bloc de gaz, ainsi que dans une colonne de stripping.