Шихта с 10% влаги после загрузки в обогреваемую с обеих сторон печную камеру (температура стенок 1000—1300 °С) нагревается позонно от стенок камеры к ее середине, проходя ступени сушки, размягчения и превращения в высокотемпературный кокс. На Рис. 28 показано состояние кокса приблизительно к пятому часу с начала процесса. К этому времени на стенках печи уже образовался кокс, имеющий температуру 800 °С. Пластические слои тол­щиной 15—30 мм (их температура 350—500°С) удалены от стенок

Рис. 28. Схема процессов при коксова­нии угля в печи.

камеры приблизительно на 70 мм. Большая часть камеры заполне­на неизменившимся углем, при­чем в середине камеры еще не завершено даже испарение вла­ги из угля.

Процесс коксования можно разделить на три температурных зоны [37, 38].                          

Зона предварительно­го газовы деления (100— 350°С). Сначала из слоя, сопри­касающегося со стенками каме­ры, испаряется влага; образующиеся водяные пары уходят в подсводовое пространство печи. После испарения воды при темпера­туре выше 100 °С протекает предварительное газовыделение. Уда­ляются растворенные в угле газы, содержащие преимущественно метан и азот, а также диоксид углерода и кислород. Затем с повы­шением температуры начинается разложение угольного вещества. Выше 250 °С начинается испарение легкокипящих насыщенных и ненасыщенных углеводородов.

Все превращения в зоне предварительного газовыделения за­канчиваются при ≈ 350°С. Слой углей, прилегающий к стенкам камеры, начинает размягчаться и переходит в пластическое со­стояние.

Зона основного газовыделения (350—500 °С). В этом интервале в пластическом слое протекают важные процессы коксообразования и выделения летучих. При этих условиях в основном формируются качество готового кокса и состав продуктов коксования. Выше 350°С на стенках камеры образуется пластиче­ский слой толщиной 15—30 мм; по мере коксования угля он мед­ленно смещается от стенок к центру камеры. Эта масса представ­ляет собой смесь твердых и жидких продуктов, которые подвер­гаются химическим и физическим превращениям с выделением газа и углеводородов.

В этом же интервале (350—500 °С) в зоне основного газовы­деления начинаются процессы собственно термического разложения. При этом образуется большое число углеводородов, которые частично крекируются и подвергаются другим превращениям. Чем дальше пластический слой удален от стенок камеры, тем меньше скорость его нагревания. При объединении пластических слоев с обеих стенок камеры скорость коксования снова возрастает и усиливается выделение летучих.

В период завершения основных процессов коксования (выше 450°С) пластичная масса затвердевает на стенках печи, обращенных к пластическим слоям. Образуется полукокс, который посте­пенно переходит в кокс, давая усадку. Эта усадка препятствует вспучиванию пластичной массы и созданию так называемого дав­ления вспучивания, вызванного разложением веществ в пластичной массе. Если выход летучих из исходного угля низкий, образую­щиеся газы могли бы разрушить стенки пор из-за очень высокого давления, которое при вспучивании пластичной массы передается по слою вплоть до стенок печи. Но вследствие высокой вязкости пластичной массы таких углей стенки пор не разрушаются и при коксообразовании поры сохраняют свой размер. Усадки не про­исходит, так что давление на стенки камеры сохраняется и «коксо­вый пирог» при выталкивании из нее не отделяется от стенок или отделяется с трудом.

Газы, образующиеся в пластическом слое, удаляются из него при минимальном сопротивлении, в основном благодаря трещи­нам, образующимся при усадке кокса у стенок камеры; по этим трещинам газы поднимаются в подсводовое пространство печи. Этот газовый поток (внешний газ) подвергается значительному термическому воздействию, а небольшая часть газов (внутренний газ) попадает вместе с парами воды в подсводовое пространство печи через срединные зоны еще не прореагировавшего угля. В то время как внешний газ уже подвергся глубоким превращениям на поверхности кокса и на горячих стенках камеры, внутренний газ только нагрелся немного выше 100 °С. Он разлагается лишь в подсводовом пространстве в результате соприкосновения с горя­чими стенками и внешним газом. Соотношение внешнего и внут­реннего газов зависит от проницаемости пластического слоя. В среднем содержание внешнего газа составляет ≈ 90%, а внут­реннего газа ≈ 10%  [39].

Внутренний газ содержит много метана и других насыщенных углеводородов и мало водорода, а внешний газ благодаря терми­ческим условиям своего образования содержит мало углеводоро­дов, но много водорода. Состав внутреннего и внешнего газа при­веден ниже (% об.):  

Зона последующего газовыделения (выше 450°С) охватывает область от затвердевания пластичной массы в полукокс до получения высокотемпературного кокса. Основные процессы в этой зоне — выделение водорода, еще связанного в полукоксе, и взаимодействие воды с коксом.

Стенки ячеек или пор, уже образовавшихся в полукоксе, при 500—800 °С упрочняются за счет крекинга тяжелых смол и отло­жения углерода. Это — смоляной кокс. Кроме того, в результате разложения газов, образовавшихся в период пластического состоя­ния, на горячем коксе выделяется твердый углерод. Он оседает главным образом в трещинах, по которым выделяется газ. Даль­нейшее нагревание кокса опять приводит к его усадке. При этом в «коксовом пироге» создаются напряжения, приводящие к даль­нейшему образованию трещин. В результате кокс отделяется от стенок камеры и этим обеспечивается нормальная выдача «кок­сового пирога».

Приблизительно после первой половины коксования оба пла­стических слоя соединяются в центре печи, и образуется так на­зываемый коксовый, или смоляной шов. По этому шву «коксовый пирог» при выдаче из печной камеры разделяется на две примерно равные части.