В процессах полукоксования и коксования, протекающих как с высокой, так и с низкой скоростью нагревания, решающее значе­ние на качество и количество получаемых продуктов оказывает тип используемого угля.

В условиях скоростного нагревания с увеличением выхода ле­тучих веществ закономерно снижается выход твердого остатка (рис. 16). Для различных углей эта зависимость линейно меняется с выходом летучих. Для сравнения приводятся результаты полу­коксования по Фишеру (медленное нагревание) и выход коксового остатка, образующегося в тигле при определении выхода летучих веществ. При полукоксовании по Фишеру независимо от типа уг­ля выход кокса на 8% больше. При низкотемпературном полукок­совании выход летучих из ис­ходных углей сильно влияет на выход летучих из образую­щегося кокса (рис. 17); с по­вышением температуры это влияние исчезает.

При высокой скорости на­гревания и для углей с боль­шим выходом летучих внутри зерен развивается такое высо-

Рис. 17. Зависимость выхода лету­чих из кокса (расчет на ОМК) от выхода летучих из угля при времени выдерживания 5 мин и разной темпе­ратуре.

Рис. 18. Увеличенные микрофотографии полукоксов, полученных полукоксова­нием углей различной степени углефикации в псевдоожиженном слое:

а—из антрацита с выходом летучих 8,4 % (на ОМУ); б —из тощего угля с выходом летучих 13,8 %; в —из жирного угля с выходом летучих 21,2 %; г—из газопламенного угля с выходом летучих 38,2%.

кое давление газа, что неизбежно происходит их растрескива­ние [12], возникает пористая структура кокса (рис. 18). Если у антрацитов еще образуются зерна с малым количеством пор и имеющие грани, то уже у тощих углей наблюдается вспучивание. В случае жирных и газопламенных углей больших различий не­заметно: у тех и у других образуются сильно вспученные зерна кокса с тонкостенными ячейками и большими пустотами [6].

В зависимости от типа исходного угля образующиеся коксы весьма различаются также по прочности при дроблении; наимень­шую прочность имеет кокс из хорошо размягчающегося жирного угля [6]:

* Температура полукоксовании 800 С.

Выход смолы при скоростном полукоксовании пропорционален выходу летучих из исходного угля (рис. 19). Эта зависимость уста­новлена в основном на каменных углях Рурского и Саарского бассейнов [13], но она распространяется и на бурые угли. Опре­делена также пропорциональная зависимость между выходом смол и летучих при полукоксовании каменных углей в высоком вакууме [14]. Для сравнения на рис. 19 (кривая 2) приведен выход смол при полукоксовании по Фишеру. Сравнение показывает, что неза­висимо от выхода летучих выход смолы в условиях скоростного нагревания на 4—5% выше, чем при медленном нагревании.

Влияние типа угля в условиях низкой скорости нагревания определяли при коксовании [15] восьми различных углей Рур­ского бассейна с выходом летучих от 21 до 33% (расчет на ОМУ).

Выход прямого газа (рис. 20) при коксовании углей увеличи­вается только до выхода летучих ≈ 28% и составляет от 335 до 370 м³ на 1 т угля. При дальнейшем увеличении выхода летучих количество газа остается почти постоянным. Если полученные ку­бические метры пересчитать на газ с условной теплотой сгорания 4300 ккал/м³ (18 060 кДж/м³), окажется, что выход газа из кок­совых углей при выходе летучих >28% также увеличивается вследствие значительного повышения его теплоты сгорания.

Рис 19. Изменение выхода смолы в зависимости от выхода летучих из угля при различных процессах полукоксования: 1- быстрое полукоксование; 2 —полукоксование по Фишеру.

Рис. 20. Изменение выхода прямого газа при коксовании в зависимости от вы­вода летучих из угля.

пунктирная кривая относится к газу, пересчитанному на условную теплоту сгорания 4300ккал/м^З (18060 кдж/м^З

 Рис. 21. Изменение состава газа в за­висимости от выхода

летучих из угля.

Из рис. 21 следует, что при равных условиях коксования состав газа заметно зависит от типа исходного угля. Исследо­вания ряда образцов показа­ли, что содержание водорода в прямом газе уменьшается с увеличением выхода летучих примерно на 6% (об.), в то время как содержание метана повышается почти на такую же величину.

Выход углеводородов С₂— С₃ увеличивается незначитель­но. Повышение содержания СО в прямом газе объясняется более высоким содержанием кислорода в угле. Чтобы показать зависи­мость соотношения компонентов С₂+С₃, которые считают тяже­лыми углеводородами, от выхода летучих из угля, на рис. 22 при­веден состав этих тяжелых углеводородов. Доля этилена с ростом содержания летучих увеличивается с ≈ 1,3 до 2,4% (об.). В случае этана также наблюдается незначительное повышение его выхода, в то время как содержание пропилена проходит через максимум при выходе летучих 28—30%.

Из рис. 23 видно, что выход сырого бензола увеличивается с 8 до 15,5 кг на 1 т ОМУ, т. е. почти вдвое. У углей с выходом летучих >28% выход сырого бензола увеличивается только в не­большой степени вследствие одновременного (но незначительного) повышения газообразования, которое имеется для углей такого типа. Напротив, выход смолы на всем интервале по выходу лету-

Рис. 22.   Изменение  состава  углеводородов  С₂—С₃  в  зависимости от выхода летучих из угля:

1—сумма углеводородов С₂ + С₃; 2—этан; 3—этилен;  4—пропилеи; 5—пропан.

Рис.  23.   Изменение   выхода  смолы (1)   и  сырого бензола   (2)   при  коксовании каменного угля в зависимости от выхода летучих из угля.

Рис. 24.   Изменение  состава  сырого  бензола в зависимости от выхода летучих из угля:

/—бензол; 2—толуол; 3—ксилолы.

Рис. 25.  Зависимость  выхода  фракций  каменноугольной   смолы от выхода ле­тучих из угля: 1—пек; 2—антраценовое масло.

чих возрастает с 22 до 54 кг на 1 т ОМУ. Это соответствует уве­личению выхода смолы примерно на 140%. Содержание бензола (рис. 24) проходит через минимум в области выхода летучих 23—26%, в то время как содержание толуола и ксилолов сни­жается по всему этому диапазону. Из всех фракций смолы только в отношении антраценового масла и пека обнаруживается зави­симость их выхода от выхода летучих из угля (рис. 25).

При более жестких условиях в подсводовом пространстве и при использовании углей с большим выходом летучих в каменно­угольной смоле повышается содержание пека и уменьшается со­держание антраценового масла. В составе сырой смолы особых закономерностей не обнаруживается.

Ниже представлены данные анализа смол, полученных полу­коксованием различных бурых углей в печах Lurgi с внутренним обогревом газовым теплоносителем [16]: