Kādreiz koksa gāze tika uzskatīta par blakusproduktu koksa gatavošanas procesā, tāpēc bieži tā pat tika izlaista atmosfērā (kas ir ļoti izšķērdība!). Vēlāk gāzi izmantoja koksa krāšņu apkurei, un šodien tā jau tiek pilnībā izplatīta ārējiem patērētājiem sadzīves vajadzībām un citām vajadzībām. Kā tiek ražota koksa gāze un kāds ir tās sastāvs? Šajā rakstā ir apskatīti visi problēmas aspekti un sniegti konkrēti gāzes izmantošanas piemēri.
Vēstures aspekts
Koksa krāsns gāzes vēsture aizsākās 19. gadsimta beigās – 20. gadsimta sākumā. Jau toreiz to izmantoja apgaismošanai, apkurei un attiecīgi ēdiena gatavošanai un citiem mājsaimniecības darbiem. Tajā laikā sākās industriālā revolūcija un urbanizācija. Blakusproduktu, akmeņogļu darvas un amonjaka ražošana sāka kalpot kā vissvarīgākie komponenti, proti, izejvielas, ķīmiskā sastāva krāsvielu ražošanā un ķīmiskajā rūpniecībā kopumā. Tādējādi absolūti visu veidu krāsvielasmākslīgā daba tika izgatavota no darvas un koksa krāsns gāzes.
Turklāt koksa krāsns gāze ir kļuvusi plaši izmantota krāsnīs rūpniecisko izstrādājumu ražošanai, ar gāzi darbināmos dzinējos un, protams, kā izejviela ķīmisko produktu ražošanā.
Koksa krāsns gāzes ražošana
Koksa krāsns gāzes iegūšana notiek vienlaikus ar koksa ražošanu koksa rūpnīcās, ogļu sausā destilācijā. Ir svarīgi atzīmēt, ka šim procesam obligāti jānotiek 900–1200 grādu temperatūrā. Kā minēts iepriekš, sākotnējās ģenerēšanas stadijās gāze tika uzskatīta par blakusproduktu, tāpēc tā bieži nokļuva atmosfēras gaisā. Nedaudz vēlāk koksa krāsnis sāka sildīt ar koksa krāsns gāzi. Tādējādi gāzes patēriņš personīgajām vajadzībām ir būtiski samazinājies (gandrīz līdz 60%), bet pārējais apjoms piederēja citām patērētāju kategorijām, piemēram, apkures krāsnīm metalurģiskajā ražošanā, kuru temperatūra ir ārkārtīgi augsta, vai mājas darbiem. Mūsdienās absolūti visa gāze pieder ārējiem patērētājiem. Kāpēc? Fakts ir tāds, ka koksa krāsns gāzei ir ļoti daudz kaloriju, kas nozīmē, ka ir iespējams izmantot lētāku gāzi krāšņu sildīšanai. LPG ir lielisks piemērs tam. Starp citu, tā pamatā ir propāna-butāna maisījums.
Koksa krāsns gāzes sastāvs
Kā izrādījās, no dažādām gāzēmmākslīgas izcelsmes gāzei, kas aplūkota rakstā un iegūta ogļu koksēšanas procesā, ir liela nozīme. Jāatzīmē, ka no praktiskā viedokļa tā sastāvs piedzīvo ievērojamas svārstības. Tas parasti ir atkarīgs no izejvielām, ko izmanto kā degvielu, no darbības režīmu atšķirībām, no koksa krāšņu fiziskā stāvokļa utt. Tā siltumspēja ir 15-19 MJ/m3. Ja šīs gāzes sastāvdaļas ņemam vērā procentos no tilpuma, tad veidojas šāds attēls:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- nepiesātinātie ogļūdeņraži: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
Svarīgi atzīmēt, ka koksa krāsns gāzes (formula: H2CH4NH3C2H4) blīvums nulles grādu temperatūrā ir no 0,45 līdz 0,50 kg / m3, siltuma jauda ir vienāda ar 1,35 kJ / (m3 K), un temperatūra, kas pavada aizdedzes procesu, sasniedz 600-650 grādus.
Vielas formula
Kā izrādījās iepriekš, koksa krāsns gāzes sastāvā ir tādas vielas kā ūdeņradis (H2), metāns (CH4), amonjaks (NH3) un etilēns (C2H4). Kā piemēru būtu lietderīgi norādīt šādu attīrītas koksa krāsns gāzes sastāvu:
| Komponents | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| Saturs, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
Ir svarīgi atzīmēt, ka aplūkojamās gāzes sastāvs ir stingri atkarīgs no koksēšanas procesa temperatūras režīma un tā ilguma. Liela nozīme ir arī pārstrādājamo ogļu kvalitātei. Tādējādi, jo augstāks ir koksēšanas procesa temperatūras režīms, jo augstāks ir ogļūdeņražu sadalīšanās līmenis un līdz ar to lielāks ūdeņraža un oglekļa monoksīda saturs gāzē. Attiecīgi oglekļa dioksīda saturs, gluži pretēji, būs mazāks.
Nepieciešama koksa gāzes tīrīšana
Šodien problēma par nepieciešamību tīrīt koksa krāsns gāzi ir diezgan aktuāla, jo šis sastāvs nelabvēlīgi ietekmē dzīves vides aspektu. Tādējādi mūsdienu sabiedrība cenšas uzlabot attiecīgās tehnoloģijas. Koksa gāzu attīrīšana ir nepieciešama iekārtas mehānismu efektivitātei, jo ūdeņraža cianīds, kura saturs koksa gāzē ir diezgan augsts, ir galvenais profesionālo iekārtu korozijas cēlonis. Turklāt koksa krāsns gāzes veidošanās laikā obligāti izdalās amonjaks. Šai vielai ir ārkārtīgi kaitīga ietekme ne tikai uz cauruļvadiem, bet arī uz vidi, jo galu galā tā tur nonāk. Aplūkoto darbību rezultāts ir augsts ķīmiskās izcelsmes produktu zuduma līmenis konkrētai iekārtai, unarī ievērojama šķidras izcelsmes gāzu un atkritumu emisija atmosfērā.
Koksa gāzes tīrīšanas process
Kā izrādījās, koksa krāsns gāzes ražošana ir saistīta ar vairākām problēmām, kas pilnībā attaisno tās attīrīšanas nepieciešamību. Līdz šim visefektīvākā metode ir šajā nodaļā aprakstītais izgudrojums, ko plaši izmanto koksa rūpniecībā. Pirmkārt, ir nepieciešams izskalot gāzi ar amonija fosfāta šķīdumu absorbētājā, kas jāaprīko ar paplātēm. Pēc tam koksa krāsns gāze jāapstrādā ar šo šķīdumu, pirms tā nonāk absorbētāja paplātes zonā. Tādā gadījumā cirkulējošā šķīduma īpatnējam patēriņam jābūt 1,0-1,2 l/m3 gāzes, tad tā blīvums būs vienāds ar 1,195-1,210 kg/l. Šo koksa krāsns gāzes tīrīšanas metodi, kā minēts iepriekš, mūsdienās bieži izmanto attiecīgajā nozarē, jo tā ir visefektīvākā.
Koksa krāsns gāzes pielietojums
Mūsdienās koksa gāzi ļoti plaši un droši izmanto sabiedrībā kā kurināmo metalurģijas rūpnīcās, kā arī pašvaldību saimnieciskajā darbībā un kā izejvielu ražošanā. Kā izrādījās, no koksa krāsns gāzes izdalās ūdeņradis, kas ir vienkārši nepieciešams amonjaka sintēzei, izmantojot zināmu kondensācijas metodi, kas darbojas zemas temperatūras režīmā. Tā rezultātāDarbības laikā veidojas frakcija, kas kalpo kā kvalitatīva izejviela dažāda veida sintēzēm. Jāpiebilst, ka sērūdeņraža piejaukums koksa gāzē jebkurā gadījumā ir absolūti nevēlams (gan tad, kad koksa gāzi izmanto kā kurināmo, gan tad, kad tā kalpo kā izejviela ķīmisko produktu ražošanā). Tāpēc attīrīšanas process, kas tika pilnībā apspriests iepriekšējā nodaļā, ir tik nepieciešams.
Gāzes īpašumi
Noslēgumā būtu lietderīgi ņemt vērā koksa krāsns gāzes fizikālās īpašības. Tādējādi tā siltumspēja ir no 3600 līdz 3700 kcal / m3, īpatnējais svars vielas sastāvā svārstās no 0,45 līdz 0,46 kg / m3 (kas ir gandrīz trīs reizes vieglāks par gaisu), tā sadegšanas maksimālais temperatūras režīms ir vienāds ar 2060 grādiem, un pašu procesu pavada sarkana liesma.
Ir svarīgi ņemt vērā, ka attiecīgā gāze ir sprādzienbīstama, ja to apvieno ar gaisu. Turklāt apakšējā sprādzienbīstamības robeža pēc tilpuma ir 6 procenti gāzes (pārējais ir gaiss), bet augšējais sprādzienbīstamības līmenis sasniedz 32 procentus gāzes (pārējais ir gaiss). Aizdegšanās temperatūra ir vienāda ar 550 grādiem, un, lai sadedzinātu 1 kubikmetru gāzes, nepieciešami aptuveni 5 kubikmetri gaisa. Koka krāsns gāze nav apveltīta ar krāsu un garšu, taču tai ir rūgta naftalīna, sapuvušu olu smaka, kas izskaidrojams ar sērūdeņraža saturu tās sastāvā.
