Выход и качество продуктов полукоксования зависят от свойств перерабатываемого топлива, условий нагревания, в частности, от скорости подвода тепла, конечной температуры нагревания, давления. Большое значение имеют также тип применяемых печей, способ обогрева, время пребывания летучих веществ в зонах с высокой температурой и другие факторы, которые определяют равномерность температурного поля и оказывают влияние на формирование конечных продуктов. Выход смол при полукоксовании бурых углей различных типов может изменяться в широких пределах - от4,5 до 15-17%, выход смолы, образующейся при полукоксовании каменных углей, также зависит от особенностей их структуры и изменяется в пределах от 1,5 до 20% и выше. По мере роста метаморфизма (от газовых углей к тощим) выход полукоксовой смолы снижается. Исключение составляют лишь жирные угли, при нагревании которых до 600°С часто образуется столько же первичных смол, сколько и из газовых углей.

Конечная температура нагрева топлива существенно влияет на выход и свойства продуктов полукоксования, так как по мере подвода тепла протекают высокотемпературные превращения. Обычно конечной температурой полукоксования является 600°С. При этой температуре процессы смолообразования практически завершаются. Более высокотемпературные превращения, характерные для стадии перехода полукокса в кокс (дегидрирование, деалкилирование, взаимодействие водорода с азотосодержащими гетероциклами, их последующее расщепление и образование аммиака и молекулярного азота), с увеличением температуры более 600°С усиливаются. Образуется дополнительное количество газов (водород, метан, аммиак, азот и др.), уменьшается выход твердого остатка, изменяется его качество. С повышением температуры снижается реакционная способность продукта, возрастает структурная прочность. Повышение конечной температуры нагревания в реальном процессе влияет на выход и состав смол. Для повышения температуры в нагрузке необходимо увеличить температуру газа - теплоносителя в печах с внутренним подводом тепла или температуру греющих стен в печах с внешним обогревом. Это вызывает дополнительный пиролиз летучих веществ.

Таким образом повышение температуры выше 600°С приводит к снижению выхода твердого продукта и смол, увеличению количества газов.

Важным фактором является скорость нагревания. При более интенсивном подводе тепла уменьшается выход полукокса и увеличивается выход смолы. Рассматривая влияние скорости нагрева на выход продуктов полукоксования, необходимо иметь в виду и следующее соображение, которое учитывает особенности протекания процесса в определенном аппарате, где перерабатываются большие массы топлива. При медленном нагреве подвод тепла к топливу происходит равномерно, а образующиеся летучие продукты проходят через слой нагретого топлива, подвергаясь вторичному пиролизу в незначительной степени. При увеличении скорости нагрева, для чего повышают температуру теплоносителя или греющих стен, летучие компоненты, проходя через слои топлива, подвергаются большему пиролизу как в массе топлива, смешиваясь с более нагретым теплоносителем, так и у греющих стен. В результате вторичного пиролиза выход смолы может существенно снижаться и увеличиваться количество газообразных продуктов.

Заметное влияние на выход продуктов полукоксования оказывает крупность кусков перерабатываемого топлива. Обычно чем больше размер кусков, тем меньше образуется смолы, но больше полукокса.

Аналогичное влияние на процесс полукоксования оказывает увеличение давления: уменьшается выход смолы, но образуется дополнительное количество полукокса и газообразных продуктов. При повышении давления не только увеличивается выход полукокса, но и растет его прочность, что объясняется трудностью выделения летучих, усилением их воздействия с твердыми и нелетучими жидкофазными продуктами.

Существуют два основных метода полукоксования, в соответствии со способом обогрева печей для полукоксования, причем получающиеся продукты количественно и качественно различны. Обогрев печей бывает: внутренний и внешний. Простейшим видом полукоксования является полукоксование в вертикальной (шахтной) печи, в которую сверху подается топливо, а снизу равномерно по всему сечению печи подается предварительно нагретый в специальных аппаратах газ-теплоноситель. Пройдя через толщу топливной нагрузки, газ отдает ей свое физическое тепло, за счет которого происходит процесс полукоксования, и удаляется вверху, вынося с собой из печи жидкие и газообразные продукты полукоксования. Такое сравнительно быстрое удаление летучих частей перегонки создает благоприятные условия для получения первичных продуктов. Чем больше скорость газа в печи, тем благоприятнее условия для получения первичных продуктов. Не всегда возможно подавать печь большое количество газа-теплоносителя, так как с увеличением скорости газа возрастает сопротивление слоя топлива пропорционально квадрату скорости, и это в сильной степени осложняет ведение процесса. В промышленных условиях, где приходится иметь дело с топливом, различным по размеру кусков. Соблюдение одного и того же режима как для крупного. Так и для мелкого топлива невозможно по тем же самым соображениям. Самым распространенным теплоносителем является газ, получающийся на той же полукоксовой установке.

Внутренний обогрев печей дает возможность полукоксовать некоторые сорта спекающихся углей. Благодаря тому, что газообразный теплоноситель, введенный внутрь печи, понижает парциальное давление угля жидких и газообразных продуктов, образующихся при разложении угля, удаление их в парообразном виде происходит ранее достижения температуры пластического состояния угля и поэтому полукокс плохо спекается. При недостаточном количестве теплоносителя, т.е. при небольших его скоростях, битум начинает улетучиваться при температуре образования пластического слоя, куски топлива слипаются и в печи происходит зависание угля.

В печах с внешним обогревом уголь засыпается в камеру, стены которой обогреваются дымовыми газами, получаемыми в отдельной топке. Отдав тепло через стенку печи топливной загрузке, продукты горения удаляются в атмосферу, а жидкие и газообразные продукты полукоксования через особое отверстие в верху печи отводятся в конденсационную аппаратуру. Нагрев топлива происходит от стенки к центру печи. Полукокс поэтому неравномерно прококсовывается во всей толще загрузки и у стенок будет содержать наименьшее количество летучих. Чем больше толщина обогреваемого слоя топлива, тем менее однородным будет полукокс. Поэтому в конструкциях печей с внешним обогревом стремятся выбрать наименьшую по возможности толщину слоя топлива. В результате этого разложение топлива идет более равномерно и полно

Заключение