פעם, גז תנורי קוק נחשב לתוצר לוואי בתהליך הכנת הקוק, ולכן לעתים קרובות הוא אפילו שוחרר לאטמוספירה (שזה בזבוז מאוד!). מאוחר יותר נעשה שימוש בגז לחימום תנורי קוק, וכיום הוא כבר מופץ במלואו לצרכנים חיצוניים לשימוש ביתי ולצרכים אחרים. כיצד מיוצר גז קוקס ומה הרכבו? מאמר זה דן בכל ההיבטים של הנושא ומספק דוגמאות ספציפיות לשימוש בגז.
היבט היסטורי
ההיסטוריה של גז תנורי קוק החלה בסוף המאה ה-19 - תחילת המאה ה-20. כבר אז שימש לתאורה, לחימום ובהתאם גם לבישול ולשאר מטלות הבית. באותה תקופה פרצו המהפכה התעשייתית והעיור. ייצור תוצרי לוואי, זפת פחם ואמוניה החל לשמש כמרכיבים החשובים ביותר, כלומר חומרי גלם, בייצור צבעים בעלי הרכב כימי ובתעשייה הכימית כולה. לפיכך, לחלוטין כל סוגי הצבעיםטבע מלאכותי נוצר מזפת וגז תנור קוק.
בנוסף, נעשה שימוש נרחב בגז תנורי קוק בתנורים לייצור מוצרים תעשייתיים, במנועי גז וכמובן, כחומר גלם לייצור מוצרים כימיים.
ייצור גז תנור קולה
השגת גז בתנור קוק מתרחשת במקביל לייצור של קוק במפעלי קוק על ידי זיקוק יבש של פחם. חשוב לציין שתהליך זה חייב בהכרח להתקדם בטמפרטורה של 900-1200 מעלות. כפי שצוין לעיל, בשלבים הראשונים של היצור, גז נחשב לתוצר לוואי, ולכן הוא נמלט לעתים קרובות לאוויר האטמוספרי. קצת מאוחר יותר, תנורי קוק החלו להתחמם בגז תנור קוק. כך, צריכת הגז לצרכים אישיים עברה הפחתה משמעותית (כמעט עד 60%), בעוד שאר הכמות השתייכה לקטגוריות אחרות של צרכנים, למשל לחימום תנורים בייצור מתכות, שהטמפרטורה בהם גבוהה במיוחד, או עבור מטלות הבית. כיום, לחלוטין כל הגז שייך לצרכנים חיצוניים. למה? העובדה היא שגז תנור קולה עשיר מאוד בקלוריות, מה שאומר שאפשר להשתמש בגז זול יותר לחימום תנורים. גפ מ הוא דוגמה מצוינת לכך. אגב, הוא מבוסס על תערובת פרופאן-בוטאן.
הרכב גז בתנור קולה
כפי שהתברר, ממגוון גזיםממקור מלאכותי, יש חשיבות רבה לגז שנחשב במאמר ומתקבל בתהליך של קוקינג פחם. יש לציין שמבחינה מעשית, הרכבו עובר תנודות משמעותיות. הדבר תלוי, ככלל, בחומר הזנה המשמש כדלק, בהבדל באופני הפעולה, במצב הפיזי של תנורי הקוקס וכדומה. הערך הקלורי שלו נע בין 15-19 MJ/m3. אם ניקח בחשבון את מרכיבי הגז הזה כאחוז מהנפח, אזי נוצרת התמונה הבאה:
- H2: 55-60.
- CH4: 20-30.
- CO: 5-7.
- CO2: 2-3.
- N2: 4.
- פחמימנים בלתי רוויים: 2-3.
- O2: 0, 4-0, 8.
חשוב לציין שלגז תנור קוקס (נוסחה: H2CH4NH3C2H4) יש צפיפות בטמפרטורה של אפס מעלות מ-0.45 עד 0.50 ק"ג/מ"ק, קיבולת החום שווה ל-1.35 קילו-ג'יי/ (מ"ק K), והטמפרטורה, המלווה בתהליך ההצתה, מגיעה ל-600-650 מעלות.
נוסחת החומר
כפי שהתברר לעיל, ההרכב של גז תנור קוק כולל חומרים כמו מימן (H2), מתאן (CH4), אמוניה (NH3) ואתילן (C2H4). כדוגמה, ראוי לתת את ההרכב הבא של גז תנור קוק מטוהר:
| Component | H2 | CH4 | CO | N2 | SN | O2 |
| תוכן, % | 55, 5 | 27, 6 | 8, 2 | 6, 0 | 2, 0 | 0, 7 |
חשוב לציין שהרכב הגז הנדון תלוי אך ורק במשטר הטמפרטורה של תהליך הקוקינג ומשך הזמן שלו. גם איכות הפחם המעובד משחקת תפקיד עצום. לפיכך, ככל שמשטר הטמפרטורה של תהליך הקוקינג גבוה יותר, כך רמת הפירוק של פחמימנים גבוהה יותר, ומכאן שתכולת המימן והפחמן החד חמצני בגז גבוהה יותר. בהתאם, תכולת הפחמן הדו חמצני, להיפך, תהיה נמוכה יותר.
צריך ניקוי גז קולה
היום, הבעיה של הצורך לנקות גז בתנור קוק היא די חריפה, כי הרכב זה משפיע לרעה על ההיבט הסביבתי של החיים. לפיכך, החברה המודרנית שואפת לשפר את הטכנולוגיות הרלוונטיות. ניקוי גזי תנור קוק הכרחי ליעילות מנגנוני המפעל, מכיוון שהמימן ציאניד, שתכולתו בגז תנור קוק גבוהה למדי, הוא הגורם העיקרי לקורוזיה של ציוד מקצועי. בנוסף, אמוניה משתחררת בהכרח במהלך היווצרות גז תנור קוק. לחומר הזה יש השפעה מזיקה ביותר לא רק על צינורות, אלא גם על הסביבה, כי בסופו של דבר הוא מגיע לשם. התוצאה של הפעולות הנחשבות היא רמה גבוהה של אובדן מוצרים ממקור כימי עבור מפעל מסוים, וכןגם רמה משמעותית של פליטת גזים ופסולת ממקור נוזלי לאטמוספירה.
תהליך ניקוי גז קולה
כפי שהתברר, ייצור גז תנורי קוק טומן בחובו מספר בעיות, שמצדיקות לחלוטין את הצורך בטיהורו. עד כה, השיטה היעילה ביותר היא ההמצאה המתוארת בפרק זה, הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הקוקס. קודם כל, יש צורך לשטוף את הגז בתמיסת אמוניום פוספט בבולם, אשר חייב להיות מצויד במגשים. לאחר מכן, יש לטפל בגז תנור הקוקס בתמיסה זו לפני שהוא נכנס לאזור המגש של הסופג. במקרה זה, הצריכה הספציפית של התמיסה במחזור צריכה להיות 1.0-1.2 ליטר/מ"ק של גז, ואז הצפיפות שלו תהיה שווה ל-1.195-1.210 ק"ג/ליטר. שיטה זו לניקוי גז תנורי קוק, כפי שצוין לעיל, משמשת כיום לעתים קרובות בתעשייה הרלוונטית, מכיוון שהיא היעילה ביותר.
יישום גז לתנור קולה
היום, גז תנורי קוק נמצא בשימוש נרחב ובטוח בחברה כדלק במפעלים מתכות, כמו גם בפעילות כלכלית עירונית וכחומר גלם לייצור. כפי שהתברר, מימן נפלט מגז תנור קוק, שהוא פשוט הכרחי לסינתזה של אמוניה באמצעות שיטה ידועה של עיבוי הפועלת בתנאי משטר טמפרטורה נמוכה. כתוצאה מכךבמהלך הפעולה נוצר שבר המשמש כחומר גלם איכותי לסינתזות מסוגים שונים. יש לציין כי ערבוב מימן גופרתי בגז תנורי קוק אינו רצוי לחלוטין בכל מקרה (הן כאשר גז תנורי הקוק משמש כדלק והן כאשר הוא משמש כחומר גלם לייצור מוצרים כימיים). לכן תהליך הניקוי, שנדון במלואו בפרק הקודם, הוא כל כך הכרחי.
נכסי גז
לסיכום, יהיה זה ראוי לשקול את התכונות הפיזיקליות של גז בתנור קוק. לפיכך, הכוח הקלורי שלו הוא בין 3600 ל 3700 קק"ל / מ"ק, המשקל הסגולי בהרכב החומר משתנה בין 0.45 ל 0.46 ק"ג / מ"ק (שהוא קל כמעט פי שלושה מאוויר), משטר הטמפרטורה המקסימלי של הבעירה שלו הוא שווה ל-2060 מעלות, והתהליך עצמו מלווה בלהבה אדומה.
חשוב לציין שהגז המדובר הוא חומר נפץ בשילוב עם אוויר. יתרה מכך, גבול הנפץ התחתון בנפח הוא 6 אחוזי גז (השאר הוא אוויר), בעוד שרמת הנפץ העליונה מגיעה ל-32 אחוזי גז (השאר הוא אוויר). טמפרטורת ההצתה שווה ל-550 מעלות, וכדי לשרוף 1 מטר מעוקב של גז יש צורך בכ-5 מטר מעוקב של אוויר. גז תנור קולה אינו ניחן בצבע ובטעם, אבל יש לו ריח חמצמץ של נפתלין, ביצים רקובות, שניתן להסביר על ידי תכולת מימן גופרתי בהרכבו.
