Коксование угля — термический процесс, без которого невозможно представить современную чёрную металлургию, производство ферросплавов, фосфора, карбида кальция и кремния. Однако грамотно организованное коксохимическое производство даёт на выходе не только металлургический кокс, но и целую палитру побочных продуктов — коксовый газ, каменноугольную смолу, сырой бензол, аммиачную воду и нафталин. Долгое время эти вещества воспринимались исключительно как отходы, требующие утилизации, но современная экономика диктует совершенно иной подход, превращая каждый компонент в самостоятельную товарную позицию.
В Казахстане одним из ключевых производителей кокса и углеродных восстановителей является ТОО «Евромет», выпускающее около 5 000 тонн продукции ежемесячно. Собственный производственный цикл и запатентованные технологии позволяют предприятию рассматривать каждый компонент процесса как потенциальный источник дохода, а грамотная переработка вторичных ресурсов превращает их из обузы в полноценные товарные позиции с прогнозируемой рыночной стоимостью.
При нагреве угольной шихты до 1000–1100 °C без доступа воздуха происходит ряд сложных физико-химических превращений: дегидрирование, крекинг, поликонденсация, отщепление боковых функциональных групп. В результате органическая масса угля распадается на твёрдый остаток — собственно кокс, и летучие вещества, которые конденсируются и улавливаются в газосборнике. Состав этих веществ зависит от марки угля, режима коксования, влажности шихты и конструкции печей, поэтому разные заводы получают вторичную продукцию с заметно отличающимися характеристиками.
Летучие продукты принято разделять на три большие группы. К первой относится коксовый газ — смесь водорода, метана, оксида углерода и небольших количеств этилена, азота, углекислого газа. Вторая группа — жидкие продукты: каменноугольная смола, сырой бензол, нафталин, фенолы и пиридиновые основания. Третья — водные растворы, прежде всего аммиачная вода, содержащая аммиак, сероводород и следы цианидов. Каждая из этих фракций обладает собственной химической индивидуальностью и рыночной стоимостью, а их суммарный выход иногда достигает половины исходной массы угля.
Наибольший объём среди всех побочных продуктов приходится на коксовый газ — примерно 40–45 % от массы коксуемого угля. Его теплота сгорания достигает 17–19 МДж/м³, что делает его прекрасным топливом для обогрева самих коксовых печей, а после очистки от сернистых соединений — для котельных, промышленных печей и газовых турбин. Часть коксового газа возвращается в технологический цикл: им подогревают регенераторы коксовых батарей, что снижает зависимость от природного газа и стабилизирует себестоимость основной продукции.
Более ценное направление — использование коксового газа как химического сырья. После выделения водорода и метана получают синтез-газ, из которого синтезируют метанол, аммиак, синтетические моторные топлива и чистый водород. В последние годы активно развивается технология паровой конверсии коксового газа с получением водорода для «зелёной» металлургии — это направление особенно актуально для стран, стремящихся к декарбонизации тяжёлой промышленности и одновременно к диверсификации источников сырья.
Каменноугольная смола — второй по значимости побочный продукт, выход которого составляет 3–5 % от массы угля. Это сложная смесь сотен ароматических соединений: нафталина, антрацена, фенантрена, пирена, карбазола, крезолов и многих других. Непосредственно смола применяется ограниченно — как связующее при брикетировании, для защиты древесины и в дорожном строительстве. Гораздо выше ценность её фракций, получаемых ректификацией на специализированных установках.
Из среднего масла выделяют нафталин — сырьё для производства фталевого ангидрида, пластификаторов, красителей и поверхностно-активных веществ. Лёгкое масло служит источником бензола, толуола и ксилолов, без которых невозможно представить современную нефтехимию. Тяжёлая фракция — пек — используется в производстве графитированных электродов, углеродных волокон, анодной массы для алюминиевой отрасли и как связующее в доменном производстве. Именно пек стал одной из стратегических позиций на мировом рынке после ограничения экспорта из Китая и переориентации многих цепочек поставок.
Современная переработка побочных продуктов коксования немыслима без эффективных систем газоочистки и водоподготовки. Аммиачная вода подвергается ректификации с выделением аммиака, который возвращается в производство азотных удобрений или повторно используется внутри предприятия. Сероводород из коксового газа извлекается методами абсорбции и превращается в серную кислоту или элементарную серу. Закрытые циклы водооборота позволяют почти полностью исключить сбросы фенольных сточных вод и вернуть конденсат обратно в технологический процесс.
Экологическая составляющая становится решающим фактором конкурентоспособности коксохимического предприятия. Внедрение современных систем аспирации, биофильтров и мокрых электрофильтров существенно снижает выбросы бенз(а)пирена и других канцерогенных веществ. Подобные решения предлагают профильные инжиниринговые компании, например платформа Ecoflex, где представлено оборудование для очистки коксового газа и рекуперации летучих веществ. Соответствие требованиям BAT-Reference Documents теперь обязательно для предприятий, работающих на рынках ЕАЭС и поставляющих продукцию на экспорт.
Коммерческая ценность вторичных продуктов в структуре доходов коксохимического предприятия нередко достигает 15–25 %, а на заводах с глубокой переработкой коксового газа и смолы этот показатель бывает и выше. Именно поэтому ведущие производители стремятся максимально расширить линейку товарной продукции: даже побочный ресурс, реализованный по средней цене, способен заметно улучшить рентабельность основного производства. Благодаря собственной технологии углеродных восстановителей ТОО «Евромет» предлагает рынку решения, способные заменить импортные аналоги в ферросплавной и химической отраслях — подробнее об этом направлении рассказывается в материале о замене импортных восстановителей на корпоративном сайте.
Цены на каменноугольную смолу, нафталин и пек подвержены заметным колебаниям и зависят от конъюнктуры нефтехимического рынка, объёмов потребления сталелитейной отраслью и логистических маршрутов. Тем не менее для производителей кокса сопутствующая продукция становится стабилизирующим фактором: даже при сезонном падении спроса на металлургический кокс коксовый газ, смола и бензол сохраняют ликвидность. В Казахстане и странах Центральной Азии спрос на эти товары устойчиво растёт, поскольку местная химическая промышленность только формируется и нуждается в отечественном сырье, способном конкурировать с российскими и китайскими поставщиками по качеству и срокам.
Ближайшее десятилетие коксохимическая отрасль движется в сторону глубокой переработки каждого компонента угольной шихты. Уже сегодня пилотные проекты демонстрируют возможность превращения коксового газа в синтетический природный газ метан замещения, а тяжёлых смоляных фракций — в мезофазу для углеродных материалов нового поколения: анодов, аккумуляторов, композитов. Развиваются методы улавливания и захоронения CO₂, что позволяет приблизить коксохимическое производство к углеродной нейтральности и вписать его в систему торговли квотами на выбросы парниковых газов.
Цифровая трансформация также меняет облик отрасли: датчики на газопроводах, машинное зрение на коксовых печах и предиктивные модели оптимизируют режим термообработки, повышая выход и качество как основного, так и побочных продуктов. Интеграция с биоэнергетикой — сжигание коксового газа в смеси с биометаном, полученным при переработке органических отходов, — ещё один перспективный путь к снижению углеродного следа и созданию гибридных энергетических систем на территории крупных промышленных площадок.
Если ваше предприятие заинтересовано в стабильных поставках кокса, углеродных восстановителей и сопутствующей продукции — свяжитесь со специалистами ТОО «Евромет» через форму обратной связи на koks.kz или по указанным контактным реквизитам. Инженеры компании готовы подобрать оптимальную фракцию, обсудить график отгрузок и совместные программы по замещению импортного сырья, учитывая специфику конкретного технологического процесса на стороне заказчика.
Исходным сырьем являются уголь и воздух, а получаемыми продуктами являются кокс и не содержащий смолистых и других вредных веществ горючий газ.
Данный газ, образующийся в процессе производства может быть использован следующим образом:
1. Сжигаться в газовой турбине, паровом или водогрейном котле для получения электрической и (или) тепловой энергии;
2. Применяться как топливо, например, при обжиге кирпича;
3. Использоваться в качестве сырьевого источника водорода для топливных элементов.
Удельные вредные выбросы при сжигании этого газа ниже, чем при использовании природного газа.
Кокс, выпускаемый нашим предприятием, производиться в соответствии с научными изысканиями в данной области.
Нами производится постоянное совершенствование качества получаемой продукции, с целью производства кокса, соответствующего лучшим мировым образцам.
