Коксовый газ
Одним из наиболее эффективных видов газообразного топлива является коксовый газ. Изначально коксовый газ считался побочным продуктом, который при производстве кокса выбрасывался в атмосферу.
Позже коксохимические заводы стали использовать его в целях обеспечения работы оборудования, а в настоящий момент коксовый газ применяется как топливо в различных областях промышленности и бытовом газоснабжении.
Производство коксового газа
Коксовый газ – продукт термического разложения молекул угля, получают его одновременно с коксом при перегонке угля в камерных печах. Данный процесс осуществляется при температуре 900-1200 С. При этом количество произведенного газа напрямую зависит от установленной температуры и продолжительности цикла. При высокотемпературной переработке, продолжительностью 13-14 часов, в зависимости от исходных особенностей угля, производится примерно 74-78 % твердого кокса, 15-18 % газа.
Получение и применение коксового газа
Основным потребителем коксового газа является металлургия, преимущественное большинство коксохимических заводов расположено на металлургических предприятиях или вблизи них. В данной отрасли 50-60% от всего поставляемого объема задействовано в мартеновских цехах.
Применяется данное топливо также в керамической и стекольной отрасли. Используется в виде топлива для паровых котлов и на предприятиях нарезки металла. Во многих городах России коксовый газ используется в городском газоснабжении.
Широкое распространение коксовый газ получил в виде транспортного топлива для автомобилей и железнодорожного транспорта.
Состав и свойства коксового газа
Состав и свойства коксового газа могут незначительно отличаться в зависимости от условий коксования и качества исходного материала.
Примерный состав:
водород Н2 – 50-60%;
метан СН4 – 20-30%;
оксид углерода СО – 5-7 %;
диоксид углерода СО2 – 2-3 %;
азот N2 – 2 - 3,5 %.
Свойства:
плотность при температуре 0 °C и атмосферном давлении 760 мм.рт ст.: 0,45 - 0,50 кг/м3;
теплоемкость: 1,35 кДж;
теплота сгорания: 17,5 мДж/м3;
температура воспламенения: 600 – 650 °C.
Коксовый газ токсичное и взрывоопасное вещество. Концентрация взрывоопасных веществ от 6 до 30 %.
Очистка от коксового газа
Коксовальный газ, выводимый из печей (прямой газ), непригоден к использованию. После производства, газ поставляется на химический завод, где подлежит очистке и улавливанию продуктов сухой перегонки угля и влаги.
Прямой коксовый газ до улавливания содержит примерно 300-500г/нм3 водяных паров, 100-125г/нм3 смолы, 30-40г/нм3 бензольных углеводородов, 7-1 г/нм3 аммиака, 5-20г/нм3 сероводорода и частичные вкрапления сероуглерода, окислы азота, циана.
От излишней влаги и некоторой доли смолы коксовый газ очищается путем конденсации или вымораживания. Остатки смолы осаживаются на электрофильтрах.
Бензол поглощается каменноугольным или соляровым маслом. Аммиак и сера улавливаются из газа для дальнейшей переработки в лекарственные препараты.
Улавливание остальных примесей в первую очередь обусловлено сохранением оборудования и газопроводов, так как излишнее содержание данных веществ может стать причиной выхода оборудования из строя, забивания труб и гидравлических ударов.
Горение и сжигание коксового газа
Коксовый газ обладает высокой теплотворной , характеризующейся в 14-18 МДж/м3, что делает его наиболее эффективным газообразным топливом.
Объемная доля горючих компонентов в составе газа составляет 93%, что обусловливает высокие показатели КПД.
Преимущества использование коксового газа в виде топлива:
сгорание топлива без остатков;
не требует использования тяговых устройств;
простой контроль и регулировка процессов;
легкий запуск и остановка процессов.
Нагнетатели коксового газа
Нагнетатели коксового газа используются для преодоления сопротивления аппаратуры при подаче газа от коксовых печей для его дальнейшей обработки и транспортировки.
Бывает два вида нагнетателей:
с электроприводами;
с паровым турбопроводом.
Чаще всего коксохимические предприятия оснащены нагнетателями с электроприводами в целях экономии ресурсов, однако, паровые нагнетатели имеют более совершенную систему отсасывания.
Газопровод коксового газа
Использование газа в различных отраслях требует его бесперебойной поставки, поэтому система газопровода полностью автоматизирована и оснащена газгольдерами, которые поддерживают необходимое давление и распределяют газ по сети с учетом потребности.
Газгольдеры делятся на два вида: низкого давления (используются для подачи переменного объема) и высокого давления (обеспечивают постоянный объем подаваемого газа).
Объяснение:
Часть А. Выберите один правильный ответ.
А1. Четыре энергетических уровня содержит электронная оболочка атома:
а) калия
А2. Шесть электронов находятся на внешнем энергетическом уровне атома:
г) кислорода
А3. Ряд чисел 2,8,5 соответствует распределению электронов по энергетическим уровням атома: в) фосфора
А4. Наиболее ярко выражены неметаллические свойства у: г) C
А5. Выберите соединение с ковалентной полярной связью:
б) H2S
А6. Выберите формулу соединения серы, в котором она проявляет степень окисления -2:
в) MgS
А7. Выберите ряд формул, в котором все вещества являются основаниями:
в) КОН, Fe(OH)3, NaОН
А8. Выберите формулу оксида железа (III): в) Fe2O3
А9. Уравнение реакции замещения:
а) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
А10.Оксид кальция реагирует с: а) HNO3
А11. В лаборатории кислород получают:
б) разложением перманганата калия
в) электролизом воды г) взаимодействием натрия с водой
А12. Какой объем при н.у. занимает 2 моль водорода Н2:
в) 44,8 л
А13. В каком ряду расположены азотная кислота, карбонат натрия, оксид фосфора (V):
б) HNO3, Na2 CO3, P2O5
А14. В каком ряду расположены только кислотные оксиды:
б) Р2O5, CO2, SO3
А15. Чему равна сумма коэффициентов в уравнении реакции:
Сa(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O б) 6
А16. Какое из веществ взаимодействует с серной кислотой:
б) алюминий
А17. Реакция взаимодействия серной кислоты и цинка относится к реакциям:
г) замещения
А18. К окислительно-восстановительным реакциям относится реакция между:
а) водородом и кислородом
А19. Какое количество вещества составляет 5,4 г воды:
г) 3 моль
А20. Чему равна масса 1,5 моль CО2 -- б) 66г.
Часть В.
В1. Ядро атома 15N содержит 7 протонов и 8 нейтронов.
В2. Расположите элементы в порядке усиления металлических свойств
г) Si б) Al а) Mg в) Na
В3. Установите соответствие между формулой вещества и его принадлежностью к определенному классу неорганических соединений.
Класс веществ: Формула вещества:
1) оксиды е) P2O5
2) основания д) Fe(OH)3
3) кислоты а) HNO2
4) средние соли г) Mg(NO3)2
б) NaHSO4 кислая соль
в) Mg(OH)NO3 основная соль
В4. Установите соответствие между реагентами и названием продуктов реакции
Реагенты Продукты реакции
1) BaCl2 + Na2SO4 д) сульфат бария и хлорид натрия
2) BaO + HCl а) хлорид бария и вода
3) Ba + H2O в) гидроксид бария и водород
4) Ba(OH)2 + HNO3 б) нитрат бария и вода
В5. Массовая доля кислорода в серной кислоте H2SO4 равна 65,3%
Часть С.
С1. Пронумеруйте реакции и запишите уравнения химических реакций, соответствующих схеме превращений:
Cu → CuO → CuCl2 → Cu(OH)2 → Cu SO4 → Cu
2Cu+O₂ = 2CuO
CuO+2HCI = CuCl₂+H₂O
CuCl₂+2NaOH = Cu(OH)₂↓+2NaCI
Cu(OH)₂+H₂SO₄ = CuSO₄+2H₂O
CuSO₄+Fe = Cu↓ +FeSO₄
С2. Вычислите массу оксида кальция, полученного при обжиге 250 г карбоната кальция.
Дано:
m(CaCO₃)=250г.
m(CaO)-?
1. Определим молярную массу карбоната кальция:
M(CaCO)₃=40+12+48=100г./моль
2. Определим количество вещества карбоната кальция в 250г.:
n₁(CaCO)₃)=m(CaCO₃)÷M(CaCO)₃=250г÷100г./моль=2,5моль
3. Запишем уравнение реакции:
CaCO₃=CaO+CO₂
а) по уравнению реакции количество вещества:
n(CaCO₃)=1моль n(CaO) =1моль
б) по условию задачи количество вещества:
n₁(CaCO₃)=2,5моль n₁(CaO) =2,5моль
4. Определим молярную массу оксида кальция :
M(CaO)=40+16=56г./моль
5. Определим массу количеством вещества 2,5моль:
m(CaO)= n₁(CaO)×M(CaO)=2,5моль×56г./моль=140г.
6. ответ: m(CaO)=140г.
