Влияние режима на состав продуктов полукоксования и коксования

Состав продуктов определяется не только природой исходного горючего ископаемого, но и условиями проведения процесса термической деструкции: размером зерен угля, скоростью нагрева, давлением в системе. Это связано с многофазностью системы, в которой протекают как первичные, так и вторичные реакции. Терморазложение твердой фазы и пластической массы, а также взаимодействие их с паро-газовыми продуктами протекает в трех зонах:

1. непосредственно в веществе угля и жидких нелетучих продуктах термодеструкции;
2. в порах угольных зерен, когда выделяющиеся из твердой фазы летучие компоненты взаимодействуют с их стенками;
3. в межзеренном пространстве (в слое).

Очевидно, что на все эти процессы внешние воздействия будут оказывать различное влияние. Если деструкция самого угольного вещества происходит практически без влияния диффузии и определяется, в основном, прочностью химических связей, то остальные процессы сильно зависят от условий, в которых паро-газовые продукты реагируют с веществами конденсированных фаз. В первую очередь, это относится к времени их контакта.
С точки зрения термодинамики, соотношение летучих и нелетучих продуктов полукоксования и коксования и доли простых и сложных компонентов в их составе определяет только конечная температура процесса. В принципе, при ее повышении доля летучих продуктов, особенно газа, должна возрастать в связи с их повышенной термодинамической устойчивостью в области высоких температур. Это соответствует экспериментальным данным при проведении процесса при прочих равных условиях. Изменение других условий реакций приводит к значительному изменению времени пребывания летучих продуктов в порах зерен и в слое и, соответственно, к изменению выхода продуктов гетерогенных процессов.
Время контакта паро-газовых продуктов с твердой фазой будет увеличиваться при увеличении общего давления, размеров частиц ТГИ, высоты слоя и снижении скорости подъема температуры. В первом случае это вызвано уменьшением линейной скорости летучих продуктов в порах частиц и в слое. Увеличение размеров частиц и высоты слоя увеличивают путь, проходимый потоком из центра частиц до верхнего уровня слоя. Малая скорость подъема температуры увеличивает время достижения заданной температуры процесса и, как следствие, увеличивает время контакта газовой и твердой фаз. Изменение указанных параметров проведения процесса в противоположную сторону уменьшает время контакта фаз.
Таким образом, варьируя условия термодеструкции, можно управлять как составом ее продуктов, так и качеством твердого остатка, которое в заметной мере связано с протеканием вторичных процессов.