Технологический процесс получения кокса кратко

Обновлено: 04.07.2024

Кокс представляет собой остаток, который формируется в результате сильного нагрева какого-либо органического материала без доступа воздуха. Подобную процедуру термической переработки твердого или жидкого топлива называют коксованием. В ходе такой обработки увеличивается концентрация углерода в исходном материале, а содержание влаги и различных примесей уменьшается. Остаток, полученный на выходе, затем применяют в качестве качественного промышленного топлива.

Кокс в металлургии это достаточно твердый продукт темного (серого либо черного) цвета, имеющий пористое строение. Получают его путем обработки каменного угля без доступа атмосферного воздуха при рабочей температуре от 950 до 1100 градусов Цельсия.

Свойства и состав кокса

Характеристикой составляющих кокса служит соотношение различных химических веществ и наличие минеральных примесей в органическом материале. В зависимости от месторождения природного сырья (угля) состав кокса в процентном соотношении может быть не одинаков.

В целом он выглядит так:

Точной химической формулы для кокса не существует, поэтому применяют общие характеристики. Следует отметить, что в процессе хранения и перевозки кокса его основные свойства, характеристики и соотношение компонентов не изменяются.

В перечень важных физических показателей кокса входит:

Свойства и структура конечного материала напрямую зависят от применяемой угольной смеси, температуры рабочей среды, скорости разогрева коксующейся массы. Прочный и устойчивый к истиранию каменноугольный кокс получают путем повышения температуры на последней стадии при его производстве.

Увеличение продолжительности времени обработки и снижение скорости разогрева массы приводит к формированию более крупных фракций кокса. Большое количество газовых сортов угля в шихте приводит к повышению пористости и снижению прочности конечного продукта. Для повышения горючести кокса в шихту вводят сорта угля, отличающиеся низкой степенью метаморфизма, снижают рабочую температуру и длительность последнего этапа обработки.

Одним из важных показателей служит пористость материала. В перечень его слабых мест входят трещины, поры различного размера, а также спекшиеся включения. Эти дефекты естественным образом оказывают влияние на твердость конечного продукта.

Наличие и размер пор определяет горючесть кокса, а этот показатель имеет большое значение при применении. Рабочая температура, возникающая при сжигании кокса, должна соответствовать требованиям технологии и быть постоянной в течение всего производственного цикла. В противном случае нестабильность разогрева доменной печи повлечет за собой различные дефекты, отрицательно влияющие на качество конечной продукции литейного производства.

Трещины, которые ослабляют поры, считаются более серьезным дефектом при оценке качества кокса. Они серьезно ухудшают показатель твердости топлива, что отрицательно влияет на его технические характеристики. Кокс для литейного производства тщательно отбирают с учетом этих показателей. В целях улучшения качества кокса для металлургии при выборе сырья для его производства учитывают состав и фракции исходных материалов. Кроме того, большое внимание уделяют определению рабочей температуры и продолжительности периода обработки.

Применение кокса

Каменноугольный кокс используют как эффективное и бездымное топливо при выплавке чугуна, для восстановления железной руды, в качестве разрыхлителя шихты.

Различают два вида кокса:

доменный (выплавка разных марок чугуна);
литейный кокс (выпуск различных сплавов).

В литейных цехах данный материал применяют в качестве ваграночного топлива для специальных печей. Возможно применение кокса в качестве топлива в быту, а специальные виды предназначены для химической отрасти и производства ферросплавов.

Нефтяной кокс, применение которого при изготовлении термостойких деталей основано на инертности, используют для выпуска электродов, проводников, деталей, предназначенных для агрессивной химической среды.

Для восстановления железной руды, выплавки чугуна, производства активированного угля применяют иногда торфяной кокс, схожий по химическому составу с каменноугольным аналогом.

Пековый кокс нужен для изготовления анодов. Кроме того, он востребован в цветной металлургии.

Особенности металлургического кокса

Выглядит кокс как россыпи твердых фракций различного размера, цвет материала варьируется от черного до темно-серого цвета. Топливо обладает пористой структурой. Примечательно, что плотность кокса разделяют на кажущуюся (примерно 1 г/см3) и истинную (1,80-1,95 г/см3). Этот показатель напрямую зависит от исходного сырья и особенностей технологического процесса производства. Большое содержание газовых углей в шихте позволяет получить менее плотный продукт с хорошей воспламеняемостью.

Повысить прочность топлива возможно путем уменьшения рабочей температуры коксования до 950 градусов. Металлургический кокс различается по составу сырья в зависимости от конечного назначения. Топливо для плавки чугуна разительно отличается от того, что требуется для литейного производства в ваграночных печах.

Наиболее востребованным в металлургическом производстве является литейный кокс. Технические требования к нему регламентированы ГОСТ 3340-88. Размер отдельных фракций колеблется от 60 до 80 мм. Эта разновидность кокса востребована на производстве различных марок стали, ферросплавов, различных отраслях машиностроения и тяжелой промышленности.

К достоинствам литейного кокса необходимо отнести:

низкий процент серы в составе (до 1%);
повышенную калорийность топлива;
слабое выделение летучих веществ;
слабую электропроводимость;
высокую склонность к реакции.

В ферросплавном производстве востребовано топливо, отличающееся мелким размером отдельных фракций (от 10 до 25 мм). По этому показателю литейный кокс не соответствует технологическим требованиям. Учитывая отличные качественные характеристики, для производства ферросплавов применяют отходы литейного кокса (побочные продукты).

Производство кокса

Это очень важная отрасль, объем которой, согласно статистике, ежегодно достигает 27 миллионов тонн. Именно такое количество требуется для удовлетворения запросов литейного производства и металлургии.

Получают кокс путем нагревания исходного сырья без доступа воздуха. Технология основана на гидролизе, конечной целью которого является процесс отделения углерода от иных веществ, имеющихся в составе используемого угля.

Делают кокс из угля:

жирного;
газового;
тощего;
коксового.

Наиболее дорогостоящим вариантом сырья является коксующийся уголь.

Для перевозки угля используют насыпные вагоны, которые при необходимости загоняют в специальные ангары для отогрева шихты в зимнее время. Первым этапом производства служит подготовка шихты. Поступивший на предприятие уголь сортируют на разные по составу и свойствам группы. Затем материал подвергают дроблению, и перемешивают.

Операцию по дозировке шихты выполняют при помощи специальных весов, работающих в автоматическом режиме. Шихту в обязательном порядке обогащают путем мытья, обеспыливания, грохочения, флотации. Это дает возможность убрать из шихты ненужные примеси. Шихту после обогащения тщательно просушивают, затем дробят для получения фракций диаметром в 6 мм. На хранение полученный материал помещают в специальные угольные башни с накопительными бункерами.

Для отправки готового сырья в коксовые батареи используют загрузочные вагоны, имеющие засыпной способ погрузки. Коксовые батареи сформированы из нескольких технологических камер, объединенных в систему для непосредственного изготовления конечного продукта.

Сооружение обладает внушительными габаритными размерами. Длина от 13 до 15 метров, высота 5-5,5 метров, ширина до 0,5 метра. Внутренние стены облицованы огнеупорным кирпичом. Солидные размера камер позволяют создать условия для достаточно быстрого технологического цикла.

Камеры имеют верхнюю загрузку через люки, а для отвода газов предусмотрены торцевые дверки. Конечный продукт выталкивают по рельсам при помощи специальной машины. Раскаленную массу принимает специальный тушильный вагон. Важнейшим условием получения качественного кокса является абсолютное исключение попадания в коксовые камеры воздуха. Добиться этого удается путем строгого соблюдения технологии производства.

Технологический процесс длится от 14 до 17 часов в зависимости от размеров рабочей установки, состава применяемой сырьевой смеси, рабочей температуры. После очистки камер посредством выталкивателя герметичные двери закрываются, и установка готова к загрузке новой партии шихты.

Готовый продукт нуждается в тушении, поскольку при контакте с воздухом происходит процесс самовозгорания. Тушильные вагоны перемещаются в специальную башню, где происходит гашение кокса при помощи воды. После этого материал высыпают на бетонную площадку-рампу. Около 20 минут требуется для того, чтобы масса остыла. Следующим этапом является перемещение кокса на сортировку при помощи транспортерных лент.

Попутные продукты

Смесь пара и газов, выделяющихся при нагревании шихты в коксовых камерах, именуют прямым коксовым газом. В результате выпуска из камеры 1000 кг кокса в полученном прямом газе содержится:

каменноугольная смола (30 кг);
обратный газ (140 кг);
вода (80 кг);
сырой бензол (10 кг);
сероводород (5 кг);
аммиак (3 кг).

В течение длительного периода времени это был единственный источник получения бензольных углеводородов, применяемых в качестве основы для органического синтеза. Переработка других попутных отходов позволяет получить около 3 сотен сложных химических соединений.

Особенности нефтяного кокса

Исходным сырьём в данном случае служат отходы от термической переработки основного продукта. В зависимости от содержания серы выделяют:

малосернистый;
сернистый;
высокосернистый (более 2%) кокс.

Отличительной чертой нефтяных коксов служит наличие четкой маркировки для каждого типа топлива, которая определяет назначение материала.

Кокс, предназначенный для изготовления анодов и анодной массы, отмечен маркировкой КЗА. При его производстве применяется технология медленного коксования, а размер фракций на выходе колеблется в пределах от 8 до 250 мм. Топливо необходимо для технологического цикла в производстве алюминия.

Важной сферой применения нефтяного кокса служит производство карбидов кальция и кремния, востребованных в машиностроительной отрасли, строительном производстве, изготовлении защитных пленок.

При производстве нефтяного кокса применяют замедленный процесс в условиях низкого давления с границами рабочих температур от 480 до 560 градусов. На выходе помимо основного продукта (нефтяного кокса) получают:

углеводородный газ;
бензины;
керосино-газойлевые элементы.

Сложная технология предполагает применение трех разных типов рабочих установок. В мировой практике чаще всего используют замедленное (полунепрерывное) коксование в специальных установках, функционирующих в условиях атмосферного давления. Востребованность кокса различных типов в металлургии, химической промышленности и других отраслях предполагает рост объемов производства.

Технологический процесс коксования состоит из трех основных стадий: 1) подготовка угольной шихты и ее загрузка в коксовую камеру, 2) коксование, отбор паро-газовой смеси и выгрузка кокса и 3) переработка паро-газовой смеси. [1]

Технологический процесс коксования состоит из трех основных стадий: 1) подготовка угольной шихты и ее загрузка в коксовую камеру; 2) коксование, отбор паро-газовой смеси и выгрузка кокса и 3) переработка паро-газовой смеси. Последняя стадия включает пять основных операций: а) охлаждение паро-газовой смеси с конденсацией и последующим отделением смолы и надсмольной воды; б) улавливание аммиака; в) поглощение ароматических углеводородов ( сырой бензол) с последующей их отгонкой и разделением; г) глубокое охлаждение несконденсировавшегося газа и выделение фракций; д) переработка смолы с получением индивидуальных углеводородов или их смесей. [2]

Для правильного ведения технологического процесса коксования необходимо знать также выходы и качество коксового газа, жидких и газообразных продуктов коксования. Состав шихт для коксования должен обеспечить как получение качественного кокса, так и высокий выход коксового газа и химических продуктов коксования. [3]

Выход кокса в технологических процессах коксования определяется прежде всего реологией сырья в вязкотекучем состоянии. [4]

Ниже приводится краткое описание коксового цеха и технологического процесса коксования . [6]

Следует отметить, что необходимость строгого соблюдения заданного регламентированного технологического режима, предусматривающего ритмичность коксового производства, выдачу кокса по поминутному графику и цикличность процесса, обусловливает определенные возможности интенсификации технологического процесса коксования . [7]

Процесс замедленного коксования является непрерывным по подаче сырья на коксование и по выходу газообразных и дистиллят-ных продуктов, но периодическим по выгрузке кокса из камер. Установки замедленного коксования включают в себя следующие 2 отделения: нагревательно-реакционно-фракционирующее, где осуществляется собственно технологический процесс коксования сырья и фракционирование его продуктов; отделение по механической обработке кокса, где осуществляется его выгрузка, сортировка и транспортировка. [8]

Процесс замедленного коксования является непрерывным по подаче сырья на коксование и по выходу газообразных и дистиллятных продуктов, но периодическим по выгрузке кокса из камер. Установки замедленного коксования включают в себя следующие два отделения: нагревательно-реакционно-фракционирующее, где осуществляется собственно технологический процесс коксования сырья и фракционирование его продуктов; отделение по механической обработке кокса, где осуществляется его выгрузка, сортировка и транспортировка. [9]

Шихта для производства кокса. Сущность электронно-лучевого переплава. Технология производства отливок в оболочковые формы: достоинства и недостатки метода. Образование коксового пирога. Получение слитков тугоплавких металлов высокой степени чистоты.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	29.09.2017
Размер файла	479,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Российской Федерации

Магнитогорский индустриальный колледж

основы металлургического производства

Руководитель: Никулина Ирина Леонидовна

1. Технологический процесс производства кокса.

2. Сущность электронно-лучевого переплава

3. Технология производства отливок в оболочковые формы: достоинства и недостатки метода

1. Технологический процесс производства кокса

Шихтой для производства кокса служат различные сорта каменного угля: коксовые, жирные, тощие, газовые. Основу шихты составляет коксующийся уголь. В настоящее время в мире испытывается острый недостаток коксующихся углей. Стараются подобрать шихту для получения кокса таким образом, чтобы иметь в ней минимальное количество этого дефицитного угля. До последнего времени металлургические заводы снабжались коксующимися углями Донбасса, Кузбасса, Караганды, Печоры. Богатейшие залежи коксующихся углей открыты в нашей стране в Якутии - месторождения Нюренгри, куда проложена одна из линий БАМа. Перед, коксованием уголь измельчают и обогащают. Из него стремятся удалить минеральную породу - это позволяет понизить содержание золы в коксе. Шихту увлажняют и направляют в коксовые печи.

При нагревании без доступа воздуха мелкие угольные частички переходят в пластическое состояние и размягчаются. Пластическая масса обволакивает твердые зерна некоксующегося угля. При температуре > 450 °С в сплошной склеивающейся массе начинается процесс разложения угля на составные части. Выделяются углеводородные соединения, аммиак, другие органические соединения.

Выделяющиеся газообразные вещества вспучивают размягченную массу угля, образуют в ней многочисленные поры. По мере протекания процесса сухой перегонки масса все более обогащается углеродом, теряет пластичность и при 600--650 °С переходит в состояние полукокса. При 1000 °С образуется кокс. Кокс получают в камерных печах, объединенных в коксовые батареи, производительностью до 1 млн. т кокса в год. Батарея может иметь до 80 камер коксования. Стенки камер футеруют огнеупорным динасовым кирпичом. Объем камеры составляет до 42 м3, что позволяет получать в ней за один прием до 20 т кокса. Камера имеет форму спичечного коробка с размерами: ширина 0,5, высота 5 и длина 15 м. В потолке камеры устроены люки для загрузки шихты. Спереди и сзади камера закрыта дверцами, которые открываются специальными устройствами. Коксовые печи отапливаются доменным и коксовым газом, сжигаемым в простенках между камерами - вертикалах (рис.1). Тепло, выделяемое при сгорании газа, отдается кирпичной кладке стен и идет на нагрев угольной массы. Для обеспечения процесса коксования температура внутри камеры должна быть не ниже 1100 °С,, а в вертикалах 1400 °С.

Рис. 1. Разрез коксовой батареи:

1 - подача воздуха; 2 - подача газа; 3 - вертикальные отопительные каналы; 4 - камеры коксования; 5 - борова для продуктов горения; 6 - отвод газообразных продуктов коксования; 7 - регенераторы.

Высокий нагрев достигается благодаря применению подогретого воздуха. Нагрев воздуха производится в регенераторах, расположенных под коксовыми печами и представляющих собой устройства, в которых аккумулируется тепло отходящих газов. Продукты сжигания газа из вертикала поступают в камеру регенератора, футерованную огнеупорным кирпичом наподобие пчелиных сот. Через решетчатую насадку в регенераторе проходят раскаленные печные газы. Насадка разогревается до высокой температуры, а продукты сгорания охлаждаются. По достижении определенной температуры кладки закрывают поступление горячего дыма и в регенератор направляют холодный воздух.

Воздух, проходя через регенератор, нагревается, а огнеупорная кладка охлаждается. Дым в это время направляют в другой регенератор. Затем производят смену направления потоков газа и воздуха. Принцип, регенерации тепла для подогрева воздуха и возвращения тепла назад в металлургический агрегат широко используется в металлургии.

Образование коксового пирога продолжается 14 - 16 ч. За это время угольная масса проходит постепенно все стадии коксования. Процесс идет от наружной стенки камеры к ее центру. Сначала прогревается уголь, расположенный около стенок камеры, он быстро спекается и превращается в кокс. Средние слои шихты превращаются в кокс значительно позднее. Только через 8 - 9 ч размягчение и коксование угля, начавшиеся у стенок камеры, достигают середины угольного слоя. Поскольку процесс коксования направлен к центру с двух сторон - от стенок, то примерно по осевой линии происходит разрывание коксового пирога по смоляной линии - шву. Кроме образования вертикальной центральной трещины в результате выделения газов, коксовый пирог разрывается рядом горизонтальных трещин. Он претерпевает значительную усадку, отходит от стенок.

Для выгрузки кокса камеру отключают от трубопровода, в который уходят газообразные продукты коксования. Открываются с обеих сторон дверцы. С передней стороны по рельсам подкатывается коксовыталкиватель. Горизонтальная штанга коксовыталкивателя вводит в камеру башмак и, постепенно вдвигая его внутрь, выдавливает коксовый пирог из печи в вагон для тушения и сбора кокса. При выталкивании в вагон коксовый пирог разламывается по смоляному шву на две половины и рассыпается на более мелкие куски. Вагон с горячим коксом направляется в башню для тушения, где горячий кокс интенсивно охлаждается струями воды.

В настоящее время получает распространение более экономичный способ тушения кокса азотом - сухое тушение, которое позволяет аккумулировать теплоту кокса и получать кокс более высокого качества. Нагретые газы используют для получения пара и электроэнергии. Другими методами повышения производительности коксовых печей являются брикетирование угольной шихты перед коксованием в куски размером с грецкий орех, а также трамбование шихты, загруженной в коксовую камеру и предварительный подогрев шихты.

Подогрев шихты осуществляется горячим азотом, который нагревается при сухом тушении кокса до 1000 - 1100°С. После того, как азот проходит котел-утилизатор, его температура снижается до 400 °С и он направляется в реторты для нагрева угольной шихты. Холодный азот вновь используется для тушения кокса. Подогрев угольной шихты осуществляется в реакторах кипящего слоя, во взвешенном состоянии. Длительность такого подогрева 3-5 мин. Далее шихта пневмотранспортом при помощи того же азота направляется в коксовые печи для загрузки. Сама загрузка значительно упрощается и облегчается.

2. Сущность электронно-лучевого переплава

Для выплавки особо чистых металлов, стали и сплавов, для получения тугоплавких металлов высокой степени чистоты - молибдена, вольфрама - применяют электроннолучевые печи. Принцип нагрева металла в этих установках заключается в бомбардировке нагреваемого объекта электронным пучком высокой энергии. Наплавление металла производится в водоохлаждаемый медный кристаллизатор. Плавку ведут в глубоком вакууме. Преимуществами этих печей являются высокая степень рафинирования благодаря высокой температуре, глубокому вакууму, отсутствию огнеупорной футеровки; возможность переплавлять активные металлы и тугоплавкие (вольфрам, ниобий). К недостаткам печей относятся: повышенный расход электроэнергии, сложность и дороговизна установок. Принцип работы установки с осевой электроннолучевой пушкой показан на рис. 2: катод - К нагревается от вспомогательного электрода К.2 электронной бомбардировкой. Вспомогательный катод разогревается пропусканием по нему тока. Между основным и вспомогательным электродом прикладывается небольшая разность потенциалов для разгона электронов. Вокруг катода помещается фокусирующий электрод, который имеет слабый отрицательный заряд. Его назначением является фокусирование электронного потока в отверстие анода, предотвращение отклонения электронов от заданного направления.

Рис. 2. Электроннолучевая печь с осевой пушкой:

1 - электронная пушка; 2 - пучок электронов; 3 - переплавляемая заготовка; 4 - ванна жидкого металла; 5 - кристаллизатор; 6 - слиток

Анод выполняют в виде диаграммы с отверстием, причем анод заземлен, а катод изолирован. Между катодом и анодом прилагается основное разгоняющее напряжение до 30 кВ. Ниже анода располагается трубка лучепровода, вокруг которой расположена фокусирующая система, собирающая пучок электронов в узкий луч и фокусирующая его на нагревательном объекте. Далее следует отклоняющая система, направляющая луч в любое место заготовки или разворачивающая луч по определенной траектории, например по кругу, спирали Архимеда и т. п. Отклоняющая и фокусирующая системы представляют собой электромагнитные катушки, создающие управляемое магнитное поле. Взаимодействие магнитного поля с электронным пучком оказывает нужное воздействие на пучок. Для нагрева и проплавления шихты равномерно распределяют энергию пучка по нагреваемому концу заготовки или по шихте, загруженной в тигель.

Электронная плавильная установка состоит из камеры, внутри которой расположен либо медный водоохлаждаемый кристаллизатор с устройством для вытягивания слитка, либо медная водоохлаждаемая чаша - тигель для плавки в гарнисаже. Разливка осуществляется наклоном чаши. Плавку ведут при давлении 10-2 - 10-3 Па. Заготовку круглого или квадратного сечения подают в печь сверху при оси кристаллизатора, либо сбоку горизонтально. На рис. 3 представлена схема крупнейшей в мире печи ЕМО-1200, сконструированной и построенной в Германии, с пушкой мощностью до 1700 кВт, в которой можно выплавлять слитки массой до 11 т. Камера печи имеет два боковых шлюза, через которые производится подача заготовки массой до 1 т. Электронный пучок имеет программированное синусоидальное отклонение по поверхности жидкой ванны. Расход электроэнергии в этой установке 900 кВт-ч/т, а годовая производительность печи до 4000 т.

Разновидностью электроннолучевых установок являются установки с кольцевым катодом (рис. 4). Вольфрамовый кольцевой катод располагается в непосредственной близости от переплавляемой заготовки. Катод разогревается током от накального трансформатора до 2000 - 2500 °С. Фокусирующий электрод-экран направляет поток электронов на заготовку и на ванну металла в кристаллизаторе. Между катодом и заготовкой прикладывается разгоняющее напряжение. Эти установки удобны для выплавки больших слитков, однако вследствие близкого расположения катода к расплавленному металлу на нем осаждаются капли металла и брызги, что приводит к преждевременному выходу катода из строя.

Рис. 3. Схема электроннолучевой печи ЕМО-1200:

1 - рабочая плита; 2 - шибера; 3 - заготовка; 4 - электронная пушка; 5 - вакуумная камера; 6 - кристаллизатор; 7 - механизм вытягивания слитка; 8 - слиток.

кокс шихта переплав отливка

Электроннолучевая плавка с успехом применяется для получения слитков стали и тугоплавких металлов высокой степени чистоты. При переплаве вольфрама, ниобия, тантала, молибдена получают содержание углерода, азота, кислорода, менее тысячной доли процента. Благодаря повышению степени чистоты повышается пластичность тугоплавких металлов. Переплав гафния и циркония позволяет значительно уменьшить содержание углерода, водорода, азота, повысить антикоррозионные свойства этих металлов, значительно уменьшить содержание таких примесей, как медь, никель, железо. Электроннолучевой переплав может быть использован для получения слитков специальных сталей, предназначенных для изготовления особоважных и точных приборов и деталей, работающих в тяжелых условиях. При переплаве стали происходит значительное очищение ее от свинца, висмута, олова, сурьмы и других примесей цветных металлов, значительно уменьшается содержание неметаллических включений.

Рис. 4. Схема электроннолучевой печи с кольцевым катодом:

1 - заготовка; 2 - катод; 3 - фокусирующий электрод; 4 - кристаллизатор; 5 - слиток

3. Технология производства отливок в оболочковые формы: достоинства и недостатки метода

Литье в оболочковые формы применяется для получения отливок массой до 100 кг из чугуна, стали и цветных металлов. Тонкостенные (толщина стенки 6. 10 мм) формы изготовляют из песчано-смоляной смеси: мелкозернистого кварцевого песка и термореактивной синтетической смолы (3. 7 %). Песчано-смоляную смесь готовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкой растворителя (холодный способ) или при температуре 100. 120 °С (горячий способ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затем смесь дополнительно дробится до получения отдельных зерен, плакированных смолой, и загружается в бункер. Формовка производится по металлическим моделям.

Модель в литниковой системе закрепляют на подмодельной плите, нагревают до температуры 200. 250 °С и наносят на их рабочую поверхность тонкий слой разделительного состава. После этого модельной плитой закрывают горловину бункера (модель внутри) и поворачивают его на 180°. Смесь падает на нагретую модель, смола плавится и через 15. 25 с на модели образуется оболочка (полуформа) нужной толщины. Бункер снова поворачивают на 180°, оставшаяся смесь осыпается на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой помещается в печь для окончательного твердения при температуре 300. 400 °С в течение 40. 60 с. При помощи специальных выталкивателей полуформа легко снимается с модели.

Скрепление (сборка) полуформ осуществляется металлическими скобами, струбцинами или быстротвердеющим клеем. Аналогичным способом изготовляют песчано-смоляные стержни для пустотелых отливок.

Собранные оболочковые формы для придания им большей жесткости помещают в опоки, засыпают снаружи чугунной дробью или сухим песком и заливают металлом, После затвердевания отливки оболочковая форма легко разрушается.

Отливки, изготовленные в оболочковых формах, отличаются большой точностью и чистотой поверхности, что позволяет на 20. 40 % снизить массу отливок и на 40. 60 % трудоемкость их механической обработки. По сравнению с литьем в песчано-глинистые формы трудоемкость изготовления отливок снижается в несколько раз. Этим способом получают ответственные детали машин-- коленчатые и кулачковые валы, шатуны, ребристые цилиндры и т. п. Процессы изготовления оболочек легко поддаются автоматизации.

Несмотря на большую стоимость песчано-смоляной смеси, по сравнению с песчано-глинистой, при массовом и серийном производстве отливок достигается значительный экономический эффект.

Литье в оболочковые формы применяют для изготовления деталей преимущественно из сплавов на основе железа (чугуна, углеродистой и нержавеющей стали), а также из медных и специальных сплавов.

На Киевском мотоциклетном заводе так отливают ребристые цилиндры из модифицированного хромоникелевого чугуна, на Горьковском автозаводе в оболочковых формах получают коленчатые залы из высокопрочного чугуна.

1. Линчевский Б.В. и др. Металлургия черных металлов. - М.: Металлургия, 1986.

2. Основы технологии важнейших отраслей промышленности / Под ред. И.В. Ченцова. - Мн., 1989.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: Учебное пособие для вузов / Под ред. И.В. Ченцова, В.В. Вашука. - Мн., 1989.

Подобные документы

Использование кокса фракции менее 40 мм (коксового орешка) в доменной плавке, показатели качества кокса. Зависимость изменения удельного расхода кокса от удельного расхода коксового орешка. Определение коэффициента замены скипового кокса коксовым орешком.

научная работа [1,1 M], добавлен 08.02.2011

Технолого-экономические основы производства чугуна. Технологические мероприятия подготовки шихты. Мероприятия, связанные с экономией кокса, как топлива. Обработка металлов давлением, прокатом. Волочение. Прессование. Свободная ковка. Горячая штамповка.

реферат [34,9 K], добавлен 15.05.2005

Доменный процесс как основное звено в цикле производства черных металлов. Виды углеродистого сырья коксохимического происхождения для производства углеграфитовых материалов: каменноугольный пек и пековый кокс. Прокаливание и графитирование пекового кокса.

реферат [139,2 K], добавлен 27.11.2009

Технология производства прокалки кокса в трубчатой вращающейся печи. Параметры контроля и управления. Описание приборов и средств контроля. Датчики расхода. Датчики давления. Преобразователь термоэлектрический ТСП. Обозначение метрологической поверки.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.07.2008

Свойства и механизм процесса образования кокса, характеристика сырья и продукции. Требования, предъявляемые к нефтяным коксам. Технологическая схема установки замедленного коксования, выбор и обоснование параметров регулирования контроля и сигнализации.

Коксование - это разложение при высокой температуре без доступа воздуха твердых и жидких горючих ископаемых с образованием летучих веществ и твердого остатка - кокса.

Сырье для получения нефтяного кокса

Качество сырья оказывает первостепенное влияние на характеристики конечного продукта − нефтяного кокса.

Производство кокса в СНГ в основном осуществляется на установках замедленного коксования (УЗК).

Характерной особенностью условий работы УЗК является использование в качестве сырья разнообразных смесей, остающихся на заводах в результате переработки нефти.

тяжелые фракции нефти, образующиеся в результате атмосферной и вакуумной перегонки нефти (мазут, полугудрон, гудрон),
тяжелые нефтяные остатки (ТНО):
- тяжелый газойль каталитического крекинга,
- остатки масляного производства (асфальт пропановой деасфальтизации гудрона, экстракты фенольной очистки масел и др.).
Из всех нефтяных остатков, склонных к образованию различных видов структур кокса, предпочтительными считаются ароматические концентраты (дистиллятный крекинг-остаток) и некоторые другие высокомолекулярные углеводороды.

По этой причине дистиллятное сырье относят к перспективным видам сырья.

НПЗ имеют разные производственные условия и работают на различной нефти, поэтому для каждого НПЗ установки замедленного коксования строились с учетом конкретных условий.

Среди основных параметров, определяющих качество нефти, таких как плотность, фракционный и химический состав нефтепродуктов, наиболее значимыми являются плотность и показатель сернистости.

Сера − одна из самых нежелательных примесей в составе сырой нефти и конечного продукта − кокса.

В зависимости от массовой доли серы кокс, так же как и нефть, классифицируется на малосернистый, сернистый, высокосернистый.

Сернистый кокс отличается менее благоприятными свойствами, по сравнению с малосернистым коксом: вызывает коррозию оборудования, повышенное количество трещин в электродных изделиях, разрушение огнеупорной кладки печей прокаливания, вследствие чего его использование ограничено определенными областями.

Нефть, поступающая на нефтеперерабатывающие заводы, различается по составу, особенно по содержанию серы.

Для для России характерна переработка в основном сернистой и высокосернистой нефти.

К малосернистым (нефть с содержанием серы менее 0,5%) относят большую часть бакинской, грозненской, сахалинской, туркменской и некоторой украинской нефти, а также казахстанской нефти.

Сернистую нефть с содержанием серы 0,5-2,5% добывают в Урало-Поволжском районе (Туймазинское, Ромашинское месторождения и другие), в Западной Сибири (Самотлорское, Нижневартовское, Мегионское и другие).

К высокосернистым (нефть с содержанием серы более 2,5%) относятся месторождения − Арланское, Радаевское, Покровское (Урало-Поволжский район).

В настоящее время основным сырьем для получения кокса являются сернистая нефть.

Применение технологий, позволяющих получать качественный кокс независимо от состава исходной нефти, решает многие проблемы:
- обеспечивает электродную промышленность качественным сырьем,
- позволяет задействовать в производстве более широкий диапазон нефти,
- углубить процесс переработки нефти на НПЗ.
С целью обессеривания конечного продукта применяется прокаливание кокса.

Еще один путь получения обессеренного нефтяного кокса из высокосернистых марок нефти − это предварительное удаление серы из сырой нефти методом гидрообессеривания, гидрокрекинга, или деасфальтизации.

Этот вариант считается более действенным, несмотря на то, что является более сложным и требует дополнительных затрат.

На российские заводы нефть поставляется, главным образом, по системе магистральных нефтепроводов (МНП) Транснефти, в которой Западно-Сибирская нефть, марки Siberian Light смешивается с более тяжелой и сернистой нефтью марки Urals.

Способы получения сырого и обожженного нефтяного кокса

Коксование нефтяного сырья − наиболее жесткая форма термического крекинга нефтяных остатков.

Осуществляется при низком давлении и температуре 480-560 оС, с целью получения нефтяного кокса, а также углеводородных газов, бензинов и керосино-газойлевых фракций.

При коксовании происходит расщепление всех компонентов сырья с образованием жидких дистиллятных фракций и углеводородных газов; деструкция и циклизация углеводородов с интенсивным выделением керосино-газойлевых фракций; конденсация и поликонденсация углеводородов и глубокое уплотнение высокомолекулярных соединений с образованием сплошного коксового остатка.

Промышленный процесс коксования осуществляется на установках 3 х типов: периодическое коксование в коксовых кубах, замедленное коксование в камерах, непрерывное коксование в псевдоожиженном слое кокса-носителя.

Замедленное коксование

Замедленное (полунепрерывное) коксование наиболее широко распространено в мировой практике.

Сырье, предварительно нагретое в трубчатых печах до 350-380 оС, непрерывно поступает на каскадные тарелки ректификационной колонны (работающей при атмосферном давлении), стекая по которым, контактирует с поднимающимися навстречу парами, подаваемыми из реакционных аппаратов.

В результате тепло- и массообмена часть паров конденсируется, образуя с исходным сырьем так называемое вторичное сырье, которое нагревается в трубчатых печах до 490-510 о С и поступает в коксовые камеры − полые вертикальные цилиндрические аппараты диаметром 3-7 м и высотой 22-30 м.

В камеру реакционная масса непрерывно подается в течение 24-36 часов и благодаря аккумулированной ею теплоте коксуется.

После заполнения камеры коксом на 70-90% его удаляют, обычно струей воды под высоким давлением (до 15 МПа).

Кокс поступает в дробилку, где измельчается на куски размером не более 150 мм, после чего подается элеватором на грохот, где разделяется на фракции 150-25, 25-6 и 6-0,5 мм.

Камеру, из которой выгружен кокс, прогревают острым водяным паром и парами из работающих коксовых камер и снова заполняют коксуемой массой.

Летучие продукты коксования, представляющие собой парожидкостную смесь, непрерывно выводятся из действующих камер и последовательно разделяются в ректификационной колонне, водоотделителе, газовом блоке и отпарной колонне на газы,

Типичные параметры процесса: температура в камерах 450-480 о С, давление 0,2-0,6 МПа, продолжительность до 48 часов.
Достоинства замедленного коксования − высокий выход малозольного кокса.

Из одного и того же количества сырья этим методом можно получить в 1,5-1,6 раза больше кокса, чем при непрерывном коксовании.

На российских НПЗ эксплуатируются 1-блочные и 2-блочные установки коксования (каждый блок состоит из 2 х или 3 х реакторов) нескольких типов.

Компоновка, проектирование установок произведены по проектам институтов Гипронефтезаводы и ВНИПИнефть.

Периодическое коксование

Проводят в горизонтальных цилиндрических аппаратах диаметром 2-4 м и длиной 10-13 м.

Сырье в кубе постепенно нагревают снизу открытым огнем.

Далее обычным способом выделяют дистилляты, кокс подсушивают и прокаливают (2-3 часа).

После этого температуру в топке под кубом постепенно снижают и охлаждают куб сначала водяным паром, а затем воздухом.

Когда температура кокса понизится до 150-200 о С, его выгружают.

Типичные параметры процесса: температура в паровой фазе 360-400 о С, давление атмосферное.

Этим способом получают электродный и специальный виды высококачественного кокса с низким содержанием летучих.

Однако способ малопроизводителен, требует большого расхода топлива, а также значительных затрат ручного труда и поэтому почти не используется в промышленности.

Непрерывное коксование в кипящем слое (термоконтактный крекинг)

Сырье, предварительно нагретое в теплообменнике, контактирует в реакторе с нагретым и находящимся во взвешенном состоянии инертным теплоносителем и коксуется на его поверхности в течение 6-12 минут.

В качестве теплоносителя используется обычно порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм, реже более крупные гранулы.

Образовавшийся кокс и теплоноситель выводят из зоны реакции и подают в регенератор (коксонагреватель).

Там слой теплоносителя поддерживается во взвешенном состоянии с помощью воздуха, в токе которого выжигается до 40% кокса, а большая его часть направляется потребителю.

Благодаря теплоте, выделившейся при выжигании части кокса, теплоноситель нагревается и возвращается в реактор.

Для перемещения теплоносителя используется пневмотранспорт частиц кокса, захватываемых потоком пара или газа.

Дистиллятные фракции и газы выводят из реактора и разделяют так же, как при замедленном коксовании.

Типичные параметры процесса: температура в теплообменнике 300-320 о С, реакторе 510-540 о С и регенераторе 600-620 о С, давление в реакторе и регенераторе 0,14-0,16 и 0,12-0,16 МПа соответственно, теплоноситель - (6,5-8,0)

Коксование в кипящем слое используют для увеличения выхода светлых нефтепродуктов. Кроме того, сочетание непрерывного коксования с газификацией образующегося кокса может быть применено для получения дизельного и котельного топлива.

Прокаливание

Перед использованием нефтяной кокс обычно подвергается облагораживанию, включающему несколько процессов.

При прокаливании удаляются летучие вещества и частично гетероатомы (например, сера и ванадий), снижается удельное электрическое сопротивление.

При графитировании 2-мерные кристаллиты превращаются в кристаллические образования 3-мерной упорядоченности.

В общем виде стадии облагораживания можно представить следующей схемой: Кристаллиты → карбонизация (прокаливание при 500-1000 о С) → 2-мерное упорядочение структуры (1000-1400 о С) → предкристаллизация (трансформация кристаллитов при 1400 о С и выше) → кристаллизация, или графитированние (2200-2800 о С).

Читайте также: