Отынның механизімі химизімі және кинетикалық негіздері. Кокстың пайда болуының механизмі мен кинетикасы

Қатты отын жоғары температуралық (пирогенетикалық) өңдеуге түседі. Мұндай өңдеудің мақсаты – көмірден отын және негізгі органикалық синтездің жартылай өнімі ретінде қолданылатын бағалы екіншілік өнімдер алу. Көмірді өңдеудің барлық әдістері жоғары температурада көп фазалы жүйеде жүретін гетерогенді (көптеген жағдайда каталитикалық емес) процестерге негізделген. Қатты отынды пирогенетикалық өңдеу процесінің жағдайына және белгісіне байланысты үш типке бөлінеді
Қатты отынды кокстеу. Кокстеу – 900-1050⁰C температурада ауасыз кокс пештерінде тас көмірді өңдеу әдісі. Алғашқы алынатын өнімдер: кокс және ұшқыш заттар – тура кокс газы. Шикізат ретінде 350-400⁰C температурада пластикалық күйіне ауысып, берік және кеуекті металлургиялық кокске айналатын тас көмірлерді қолданады.
Көмірді ауасыз қыздырғанда төмендегідей процестер жүреді:
1. 250⁰C-ге дейін көміртектің (II) оксиді, диоксиді жіне бу бөлінеді;
2. 300-350⁰C газ фазасында шайыр буы және пирогенді су бөлінеді, ал көмір пластикалық күйге көшеді;
3. 500-550⁰Cпластикалық массаның айырылу процесі жүреді. Бұл уақытта парафинді, нафтенді, қанықпаған және ароматты көмірсутектерден тұратын газдар жәәне шайырлар түзіледі, сонымен қатар жартылай кокс түзіліп масса қатады;
4. 700⁰C-де және одан жоғары темпертурада ұшатын заттар одан әрі бөлініп, кокс түзіледі.
Коксхимиялық өндірісі кокспен қатар жүздеген химиялық өндірістің шикізатын, жартылай өнімдер және мономерлер өндіріледі. 1 т өндірілетін көмірден орта есеппен мынандай өнімдер алынады: кокс – 700-800 кг, шайыр – 20-40 кг, бензол – 8-12 кг, кокс газы – 280-340 м³, аммиак – 2-4 кг. Минералды заттар мен күкірттің көптеген бқлігі коксте қалады.
Кокс және оны қолдану. Кокс – кеуекті қатты зат (кеуектілігі – 50%). Органикалық бөлігі 94-96% көміртектен, 2,5% сутектен, 1,5-2,0% оттектен және 1,2-1,7% күкірттен тұрады. Кокстың құрамында күкірттің болуы оның сапасын төмендетеді. Өйткені темір рудаларын балқытқан кезде күкірт болаттың құрамына еніп, оның сапасын төмендетеді. Судың көбеюі кокстың жылу беру қасиетін азайтады, сондықтан судың мөлшері 5% аспауы керек. Кокстың құрамында 10-11% минералдық заттар болады, олар жанғанда күлге айналады. Мұның құрамы өте күрделі. Тура кокс газы құрамындағы шайырларды, ароматты көмірсутектерді және аммиакты адсорбциялағаннан кейін қалған газ қоспаларын – кері кокс газы деп атайды, оның құрамы (көлем – %): H₂ - 54-59; CH₄ - 23-28; CO – 5-7; N₂ - 3-5; CmH₄ - 2-3; CO₂ - 1,5-2,5; O₂ - 0,3-0.8. Жану жылуы – 16700-7200 кДж/м³.