La química del coque es un campo de la química y de la industria química que se ocupa del procesamiento de combustibles naturales (principalmente carbón) en coque y otros productos valiosos mediante la coquización. Los principales productos químicos de coque (distintos del coque) son el gas de horno de coque , el benceno crudo , el alquitrán de hulla y los productos de amoníaco ( fertilizantes de amoníaco ); su gama completa incluye alrededor de 80 artículos (alrededor de 160 variedades). En las empresas petroquímicas también se obtienen una serie de productos similares a los productos de coque .
La coquización se lleva a cabo en hornos de coque de alto rendimiento calentados con gas de bajo contenido calórico (alto horno) o alto contenido calórico (coque, etc.). Las materias primas para la coquización son grados especiales de hulla capaces de sinterizarse (carbones de coquización). Sin embargo, debido a la escasez de tales carbones, normalmente se prepara una mezcla de carbones de diferentes grados ( carga ) antes de la coquización. Sin embargo, se pueden introducir en la carga cantidades significativas de carbones autocoquizables, de tal manera que las propiedades totales de la carga aseguren un proceso de coquización normal. La propiedad principal que determina la idoneidad de la carga para la coquización es su capacidad para formar una capa plástica de suficiente espesor, viscosidad y con el curso requerido de descomposición térmica cuando se calienta. El control de calidad de los carbones se lleva a cabo en el laboratorio. Los indicadores son el espesor de la capa de plástico y la contracción del carbón durante la coquización. Este último es necesario para garantizar la salida del "pastel de coca cola" del horno. Además, la composición de la carga está regulada por el contenido de cenizas , azufre , humedad y otras impurezas. Para eliminar las impurezas indeseables de los componentes de la carga, los carbones se pre-enriquecen y luego (para que la carga sea uniforme) se mezclan completamente, se trituran (el contenido de una fracción de 3 mm en la carga triturada debe ser de aproximadamente 95%).
El gas crudo formado durante la coquización lleva consigo (en g/m 3 ) vapor de agua 250-450, vapor de alquitrán 100-120, hidrocarburos de benceno 30-40, amoníaco 8-13, sulfuro de hidrógeno 5-30. El gas caliente (800 °C) se enfría en un colector de gas rociándolo con agua y luego en refrigeradores (hasta 30–35 °C). El condensado se separa en agua amoniacal y alquitrán de hulla. El gas enfriado es aspirado por potentes sopladores e inyectado en el sistema de captura y purificación. Aquí, el vapor de benceno crudo, la mayor parte del amoníaco que queda en el gas, el sulfuro de hidrógeno y los compuestos de cianuro se capturan del gas . El benceno crudo, el alquitrán de hulla y el agua amoniacal se procesan en productos comercializables.
A modo de ejemplo, a continuación se da el balance de materia de coquización (en %) de uno de los tipos de carbón. La cantidad de carga de carbón seco (ingresos) 100.0.
Выход (расход) кокс сухой..................................................78,0 смола........................................................3,5 бензол.......................................................1,0 аммиак.......................................................0,3 коксовый газ сухой..........................................16,0 пирогенетическая влага.......................................1,2 Итого......................................................100,0
El gas de horno de coque purificado se llama inverso; utilizado como combustible y también como materia prima para la síntesis de amoníaco.
Acompañando al gas de horno de coque y siendo una impureza nociva , el sulfuro de hidrógeno se convierte en azufre elemental o ácido sulfúrico , los compuestos de cianuro pueden utilizarse para obtener sales de ácido tiociánico y otros productos.
El amoníaco (rendimiento del 0,3 % de la masa de la carga ), que se disuelve parcialmente en el agua condensada y forma agua de amoníaco, y que permanece parcialmente en el gas del horno de coque, se separa por destilación del agua, se devuelve al gas, después de lo cual se captura del gas y se utiliza para obtener principalmente sulfato de amonio - fertilizante nitrogenado que contiene 25,8% NH 3 . El ácido fosfórico también se usa para unir amoníaco y se obtienen fertilizantes de amoníaco-fósforo. Como fertilizante líquido, también se utilizan soluciones acuosas de amoníaco, a las que se agregan sales de potasio y otros componentes.
El benceno crudo es una mezcla de hidrocarburos aromáticos que hierve hasta 180 °C. Además, varios compuestos insaturados no aromáticos están presentes en el benceno crudo (por ejemplo, ciclopentadieno ). Los hidrocarburos se recuperan del gas del horno de coque lavándolos en depuradores con aceite de absorción líquido. Después de la destilación del aceite, la destilación en fracciones, la purificación y la recrectificación , se obtienen productos comercializables puros, siendo los principales benceno, tolueno y xilenos (el contenido en benceno bruto es 65-70, 13-15 y 2,5-4 % , respectivamente). Los hidrocarburos con punto de ebullición superior a 145 °C se producen bajo el nombre general de "disolventes" ( disolventes ). De ellos también se obtienen compuestos individuales utilizados en la síntesis de tintes y otras sustancias. A partir de compuestos insaturados contenidos en el benceno crudo, se obtienen resinas de cumarona, utilizadas para la producción de barnices y pinturas, linóleo , así como en la industria del caucho . El ciclopentadieno también es una materia prima prometedora para la síntesis orgánica.
El alquitrán de hulla es una materia prima para la producción de naftaleno y otros compuestos aromáticos individuales, aceites para fines especiales (absorción, impregnación de durmientes, etc.) y brea , a partir de la cual se produce, en particular, coque de brea para electrodos .
Las bases de piridina y los fenoles también son productos importantes. La parte de punto de ebullición más ligero de las bases de piridina se captura con amoníaco y fenoles, con benceno crudo. Las fracciones de bases y fenoles de alto punto de ebullición pasan a la resina. Las bases de piridina consisten principalmente en piridina y sus homólogos; su rendimiento total es de 70-80 g por 1 tonelada de carga. Después del aislamiento y la destilación, se utilizan ampliamente para la síntesis de compuestos orgánicos, en particular en la industria farmacéutica. El rendimiento de fenoles es de aproximadamente 700 g por 1 tonelada de carga. Después de la extracción con álcali y la separación en compuestos individuales o grupos de isómeros, se utilizan para obtener resinas de fenol-formaldehído y otros polímeros, colorantes , medicamentos y perfumes, pesticidas , etc. se sintetizan a partir de ellos .