книги из ГПНТБ / Литвиненко, М. С. Химические продукты коксования (производство и использование)
.pdfМ. С. ЛИТВИНЕНКО
ХИМИЧЕСКИЕ
ПРОДУКТЫ
КОКСОВАНИЯ
( п р о и з в о д с т в о и и с п о л ь з о в а н и е )
Издательство «Технжа» Киев — 1974
|
Г о с . публичная |
|
б и б л и о т е к а »-*-ог |
6П7.14 |
ЧИТА КЫ-.ОГО З А Л * |
Л64 |
|
УДК 662.749 |
|
Химические |
продукты коксования (производство и ис |
пользование). Л и т в и н е н к о М. С. «Техшка», 1974, 220 стр.
В книге описано современное состояние производства хи мических продуктов коксования, являющихся исходным сырьем в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Рассмотрены способы переработки коксового газа, сырого бензола и каменноугольной смолы; пути использования и качественные характеристики полу чаемых при этом продуктов; состояние и ближайшие перспективы производства аналогичных продуктов на осно ве нефтехимического синтеза. Описан ассортимент и на правления использования малотоннажных продуктов и реактивов, выпускаемых коксохимическими заводами. Книга рассчитана на инженерно-технических и научных ра ботников коксохимической и химической промышленности. Она может быть полезна преподавателям вузов и студентам, специализирующимся в области химической технологии твердого топлива и органических веществ.
Табл. 108, илл. 30, библ. 219.
Рецензент докт. техн. наук К. А. Белов
Редакция литературы по тяжелой промышленности
Заведующий редакцией инж. В. И. Кравец
3147-005 Л М 202 (04)-74 118-73
издательство «Тех.шка», 1974 г.
В В Е Д Е Н И Е
Всемерное развитие химической промышленности, пол ное использование во всех отраслях народного хозяйства достижений современной химии является одной из фун даментальных задач в создании материально-технической базы коммунизма.
Современная химическая промышленность относится к ключевым отраслям социалистической экономики, имею щим решающее значение в процессе научно-технической революции, в повышении производительности обществен ного труда. В связи с этим химическая промышленность развивалась в послевоенный период более быстрыми тем пами, чем промышленность в целом [108]. Так, например, среднегодовые темпы развития химической промышленнос ти в СССР в восьмой пятилетке составили 12,0%, а про мышленности в целом — 8,5%.
Одной из наиболее важных и интенсивно растущих от раслей химической промышленности является органиче ский синтез. Продукты органического синтеза использую тся для производства полимерных материалов, средств защиты растений, синтетических моющих средств, лекар ственных препаратов, красителей и пр. Особенно интенсив но развивается в последние годы производство синтетиче ского каучука, пластических масс и химических волокон. Разносторонность полезных свойств синтетических поли мерных материалов, наряду с наличием мощных сырьевых ресурсов для их производства, обусловили необычайно вы сокие темпы роста этой ведущей отрасли органического синтеза (табл. 1) [108].
В 1971—1975 гг. выпуск пластических масс и синтети ческих смол возрастет примерно 'в 2 раза и каучуков в
•3
1,7 раза; производство химических волокон будет доведе но в 1975 году до 1050—1100 тыс. щ.
В многочисленных производствах промышленности ор ганического синтеза перерабатываются миллионы тонн хи мического сырья и полупродуктов. Значение сырьевого фак тора в экономике производства синтетических материалов весьма велико. Поданным Н . П. Федоренко [154], удельный вес стоимости используемых полупродуктов в ряде случаев превышает 75—80% всех эксплуатационных затрат, о чем свидетельствуют следующие цифры (в % к эксплуатацион ным затратам):
Промышленность синтетического каучука |
77—78 |
»пластических масс и лако
красочной продукции |
77—79 |
Шинная промышленность |
86—88 |
Промышленность химических волокон |
70—80 |
Основными ресурсами сырья для промышленности ор ганического синтеза являются природный газ, попутные
нефтяные газы, |
газы и жидкие „углеводороды, |
получаемые |
при переработке |
нефти, и химические продукты |
коксования |
угля. Некоторое количество сырья для органического син теза поставляется лесохимической и сланцеперерабатываю щей промышленностью, сельским хозяйством и другими отраслями народного хозяйства.
Исторически первым крупным источником сырья для промышленного получения важнейших синтетических ор ганических продуктов явилась коксохимическая промыш ленность. На базе продуктов коксования каменного угля возникли и развивались в нашей стране анилинокрасочная промышленность, фармацевтические производства, произ водство растворителей и взрывчатых веществ, пластмасс, парфюмерных веществ и пр. На основе'использования во дорода и других компонентов коксового газа, а также га" зификации кокса была создана промышленность синтети ческого аммиака и ряд производств органического синтеза.
В дальнейшем, вследствие быстрого роста |
производства |
|
пластических масс, химических |
волокон, |
синтетических |
каучуков, синтетических моющих |
средств, |
ядохимикатов |
и многих других органических продуктов, стало невозмож ным покрывать'все возрастающую потребность в исход ных ароматических углеводородах только ресурсами кок сохимической промышленности.
4
Быстрое развитие радиоэлектроники, ракетной и теле визионной техники, атомной и высокотемпературной энер гетики потребовало создания новых материалов во всевоз растающем количестве. Темпы роста производства синте тических материалов как в СССР, так и в других странах стали опережать темпы развития коксохимической про мышленности. Потребовались новые источники химического сырья, одним из которых явилась нефтехимическая про мышленность. В связи с
этим |
наряду с дальней |
|
|
|
|
Таблица |
1 |
|||||||
шим увеличением объема |
Рост производства |
синтетических |
смол, |
|||||||||||
производства |
химичес |
пластических |
масс |
и химических |
воло |
|||||||||
ких |
продуктов |
коксова |
кон в СССР, тыс. т |
|
|
|
||||||||
ния опережающими тем |
|
|
|
Производство |
|
|||||||||
пами |
развиваются |
про |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
изводство и |
переработка |
Гоод |
синтетиче |
химических |
||||||||||
нефтехимических |
про |
ских |
смол |
|||||||||||
|
и пластиче |
|
волокон |
|||||||||||
дуктов |
(табл. |
2). |
|
|
ских |
масс |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Новая |
отрасль |
про |
1э4о |
|
|
10,9 |
|
11,1 . |
|||||
мышленности |
органиче- |
|
|
|
||||||||||
• ского |
синтеза — нефте |
1950 |
|
|
67,1 |
|
24,2 |
|||||||
1960 |
|
311,6 |
|
211,2 |
||||||||||
химический |
|
синтез — |
|
|
||||||||||
|
1965 |
|
803,1 |
|
407,3 |
|||||||||
возникла в нашей |
стране |
1970 |
|
1672,0 |
|
623,0 |
||||||||
практически |
в |
послед |
1971 |
|
1862,0 |
|
676,0 |
|||||||
ние |
15 — 20 лет; начало |
1975 (план) |
|
3457,0 . |
1050—1100 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ей было положено ор |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ганизацией |
в |
1949 г. совместного |
производства |
фенола |
||||||||||
и |
ацетона |
|
по |
кумольному методу, |
а |
также |
созданием |
|||||||
в |
1952 г. |
производства |
синтетического |
спирта |
по |
.методу |
сернокислотной, а затем прямой гидратации этилена. В ко роткие сроки были освоены производства большинства важнейших других нефтехимических продуктов: полиэти лена и полипропилена, полиизопренового и полидивинильного синтетического каучука, сырья для производства хи мических волокон (нитрона, лавсана и др.); на базе пере работки природного газа получило дальнейшее развитие производство аммиака и мочевины, метанола и формальде гида. Бурный рост отечественной нефтехимической про мышленности обеспечил СССР второе место в мире по объ ему производства химической продукции из нефтяного сырья [109].
Таким образом, нефть и природный газ представляют собою в настоящее время мощную сырьевую базу для быстро
5
развивающейся промышленности органического синтеза. Вместе с этим, в ряду основных источников углеводо родного и особенно ароматического сырья одно из важ нейших мест сохраняет углехимическая промышленность, охватывающая процесс высокотемпературного коксования каменных углей, коксогазохимическое производство, полу коксование,-газификацию твердого топлива для получения синтез-газа, направленную гидрогенизацию угля и т. п. Ведущей отраслью является коксохимическая промышлен ность.
Таблица 2
Темпы роста коксохимической, химической и нефтехимической про мышленности в СССР, % к 1960 г. [61, 108]
|
|
Год |
|
|
Промышленность, производство |
1965. |
|
|
|
1060 |
1968 |
1969 |
1970 |
Коксохимическая |
промышленность, |
|
|
|
|
||
производство |
кокса |
|
100 |
120 |
127 |
131 |
134 |
Химическая и нефтехимическая |
про |
|
|
|
|
||
мышленность |
|
|
100 |
195 |
280 |
311 |
349 |
Производство |
продуктов основного |
|
|
|
|
||
органического |
синтеза |
100 |
255 |
338 |
374 |
406 |
|
Промышленность |
синтетических |
|
|
|
|
||
смол и пластмасс |
|
100 |
228 |
332 |
355 |
390 |
|
Промышленность |
химических |
во |
|
|
|
|
|
локон |
|
|
100 |
258 |
400 |
438 |
478 |
Д л я характеристики потенциальных возможностей кок сохимической промышленности можно принять, что при глубокой переработке химических продуктов, извлекаемых при коксовании 1 т угольной шихты, получается до 200 кг полупродуктов, идущих для синтеза пластмасс, химических волокон и других полимерных материалов, красителей, лечебных препаратов и синтетических витаминов, азот ных удобрений и пр. Масштабы коксохимического произ водства станут яснее, если напомнить, что в 1971 г. объем добычи угля для коксования составил 169 млн', т.
Переломным этапом в развитии химических производств коксохимической промышленности, как и химической про мышленности в целом, явился майский (1958 г.) Пленум Ц К КПСС .
За период с 1959 г. по 1970 г. на коксохимических пред приятиях СССР было построено и введено в действие 98 хи-
6
мических цехов и отделений, из них 25 — по улавливанию химических продуктов коксования, 14 — по очистке кок сового газа от сероводорода и производству серной кис лоты, 15 — по обесфеноливанию сточных вод, 8 — по пе реработке каменноугольной смолы, 5 — по переработке сырого бензола, 5 — по производству нафталина, 9 — по коксованию пека, 2 — по производству полимерных смол и 15 — прочих.
Характерной особенностью развития химических произ водств коксохимической промышленности за указанный период явилось последовательное углубление комплексной
Таблица 3
Относительная стоимость по углероду каменного ,угля продуктов его переработки [157]
|
Относи |
|
Относи |
Продукты |
тельная |
Продукты |
тельная |
|
стоимость |
|
стоимость |
Каменный уголь |
1.0 |
Фенол и крезолы |
90,0 |
Кокс |
1,5 |
Фталевый ангидрид |
100,0 |
Каменноугольный пек |
2,0 |
Пластификаторы |
200,0 |
Каменноугольные ма |
|
Красители |
500,0 |
сла |
4,0 |
Фармацевтические пре |
|
Бензол |
15,0 |
параты |
750,0 |
Нафталин |
20,0 |
Химические волокна |
1500,0 |
переработки сырья и получение продуктов более высокого качества. Если в период 1959—1965 гг. около 65% вводи мых объектов представляли цехи по улавливанию продук тов из коксового газа, то в последующее пятилетие (1966— 1970 гг.) были введены в эксплуатацию главным образом перерабатывающие цехи и установки по производству ра нее не вырабатывающихся продуктов: мезитилена, фталевого ангидрида, антрацена, роданистого натрия, этилбензола, сернистого аммония и др .
1 Углубленная химическая переработка продуктов кок сования каменного угля имеет большое народнохозяйст венное значение. Эффективность'ее можно показать на при мере относительного роста ценности конечных продуктов по-мере углубления их переработки (табл. 3) [157].
Коксохимическая промышленность в условиях экономи ки народного хозяйства нашей страны продолжает играть
7
важную роль в обеспечении сырьем химической промыш ленности и сохранит свое значение в ближайшем будущем [139]. Подтверждением этого служит рост потребности химической промышленности (не считая других отраслей народного хозяйства) в химических продуктах коксования в 1975 г. по сравнению с 1970 г. Если в 1970 г. суммарная
потребность в коксохимических продуктах |
только |
хими |
|||
ческой промышленности достигала 1 млн. т, |
то к |
1975 г. |
|||
она возрастет почти в 1,3 раза [93]. |
|
|
|
||
Если |
нефтехимической |
промышленности |
принадлежит |
||
ведущая роль в производстве таких многотоннажных |
про |
||||
дуктов, как этилен, пропилен, бутилен, бутадиен, |
метанол |
||||
и другие, |
то отечественная |
коксох-имическая |
промышлен |
||
ность сохраняет значение |
основного поставщика |
важней |
ших ароматических продуктов крупнотоннажного производ ства, таких как бензол, нафталин, крезолы, инден-ку- мароновые смолы и пр. Следует указать, что наряду с химической промышленностью нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность является крупнотоннаж ным потребителем коксохимических продуктов (бензол, кре-
. золы, масла для сажи и др.). Поэтому в условиях СССР
коксохимическую и нефтехимическую промышленность следует рассматривать в отношении производства широкого ассортимента химических продуктов не как конкурирую щие, а как дополняющие одна другую отрасли.
Наша страна располагает неограниченными и разно-
. сторонними ресурсами углеводородного сырья. Задача за
ключается в том, чтобы |
правильно определить направле |
ние капиталовложений в |
ту или иную отрасль промышлен |
ности для наиболее быстрого и эффективного обеспечения производств органического синтеза сырьевой базой. По-ви димому, нет оснований противопоставлять сырьевые ре сурсы различных отраслей промышленности, а нужно стре миться использовать их комплексно на основе разработки долгосрочных прогнозов с учетом перспектив развития "той или иной отрасли, отдельных экономических'-районов и общих народнохозяйственных' интересов.
Г л а в а Г
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ КОКСОХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. РОЛЬ КОКСОХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ВХИМИЗАЦИИ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР
Коксохимическая промышленность СССР является под
отраслью черной металлургии, осуществляющей в круп ных масштабах химическую переработку каменного угля методом коксования с целью получения металлургического кокса и химических продуктов. На коксохимических пред
приятиях перерабатывается |
около |
|
всех |
добываемых |
в |
|||||
стране углей. По объему производства |
и |
по |
техническому |
|||||||
Производство |
кокса, тыс. т |
|
|
|
|
|
Таблица |
4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Год |
|
|
|
|
|
Страна |
I950 |
1360 |
|
- |
1965 |
1970 |
|
|||
|
|
|
||||||||
СССР |
27 |
728 |
56 |
233 |
. |
67 462 |
75 404 |
|
||
Англия |
15 689 |
19 051 |
|
17 347 |
16 328 |
|
||||
США |
65 |
969 |
51 917 |
|
6 0 649 |
60 |
336 |
|
||
Франция |
7010 |
13 350 |
|
13 655 |
14 |
150 |
|
|||
ФРГ |
30 |
560 |
44 |
754 |
|
43 |
299 |
39 |
810 |
|
Япония |
2712 |
8163 |
, |
17418 |
42 9 01 |
|
||||
оснащению |
от ечественнаг1 |
КОКСОХИГкшческая |
гфомышлен- |
ность занимает в настоящее время ведущее место в мире
(табл. 4) [16, |
61]. |
|
|
|
Д о л я СССР |
в мировом производстве |
кокса в |
последнее |
|
время составляет 25% против 15% в 1950 г. |
|
|||
Коксохимическая |
промышленность |
оказывает |
сущест |
|
венное влияние на |
химизацию народного хозяйства стра |
ны. Химические продукты коксования используются более чем в 70 отраслях и подотраслях народного хозяйства. Основными потребителями их являются химическая
9