A kokszkémia a kémia és a vegyipar olyan területe , amely természetes tüzelőanyagok (főleg szén) kokszlá és egyéb értékes termékekké történő kokszolás útján történő feldolgozásával foglalkozik. A fő kokszvegyi termékek (a koksz kivételével) a kokszolókemence-gáz , a nyers benzol , a kőszénkátrány és az ammóniatermékek ( ammóniás műtrágyák ); teljes kínálatuk mintegy 80 tételt foglal magában (kb. 160 fajta). Számos koksztermékhez hasonló terméket a petrolkémiai üzemekben is beszereznek .
A kokszolás alacsony kalóriatartalmú (nagyolvasztó) vagy magas kalóriatartalmú (koksz stb.) gázzal fűtött, nagy teljesítményű kokszolókemencében történik. A kokszolás alapanyaga speciális szinterezhető kőszén (kokszolószén). Az ilyen szenek szűkössége miatt azonban általában különböző minőségű ( töltet ) szénkeveréket készítenek a kokszolás előtt. A töltetbe jelentős mennyiségű önkokszoló szenet lehet bevinni, azonban úgy, hogy a töltet összes tulajdonságai biztosítsák a normál kokszolási folyamatot. A fő tulajdonság, amely meghatározza a töltet kokszolásra való alkalmasságát, az a képessége, hogy hevítés hatására megfelelő vastagságú, viszkozitású és a szükséges hőbomlási lefolyású műanyag réteget képez. A szén minőségellenőrzését a laboratóriumban végzik. A mutatók a műanyag réteg vastagsága és a szén kokszolás közbeni zsugorodása. Ez utóbbira azért van szükség, hogy biztosítsák a "kólás sütemény" sütőből történő kiadását. Ezenkívül a töltet összetételét a hamu- , kén- , nedvesség- és számos egyéb szennyezőanyag-tartalom szabályozza. A nemkívánatos szennyeződések eltávolítására a töltet komponenseiből a szenet elődúsítják, majd (a töltet egyenletessé tétele érdekében) alaposan összekeverik, összetörik (a zúzott töltet 3 mm-es frakciójának körülbelül 95%-nak kell lennie).
A kokszolás során keletkező nyersgáz magával visz (g/m 3 -ben ) 250-450 vízgőzt, 100-120 kátránygőzt, 30-40 benzol szénhidrogént, 8-13 ammóniát, 5-30 kénhidrogént. A forró (800 °C) gázt gázkollektorban hűtik vízpermetezéssel, majd hűtőszekrényekben (30-35 °C-ig). A kondenzátumot ammóniás vízre és kőszénkátrányra választják szét. A lehűtött gázt erős fúvók szívják be, és befecskendezik a befogó és tisztító rendszerbe. Itt a nyers benzolgőz, a gázban maradó ammónia nagy része, a hidrogén-szulfid és a cianidvegyületek felszívódnak a gázból . A nyers benzolt, a kőszénkátrányt és az ammóniás vizet piacképes termékké dolgozzák fel.
Példaként az alábbiakban az egyik szénfajta kokszosításának anyagmérlegét mutatjuk be (%-ban). Szárazszén díj összege (bevétel) 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
A tisztított kokszolókemence-gázt fordítottnak nevezik; tüzelőanyagként és nyersanyagként is használják az ammónia szintéziséhez.
A kokszolókemence-gázt kísérő és káros szennyeződés lévén a hidrogén-szulfid elemi kénné vagy kénsavvá alakul , a cianidvegyületekből tiociánsav és egyéb termékek sói nyerhetők .
A vízből a kondenzátumban részben feloldódó és ammóniás vizet képező, részben a kokszolókemence-gázban maradó ammóniát (a töltet tömegének 0,3%-a hozama ) ledesztillálják a vízből, visszavezetik a gázba, majd felfogják. a gázból, és főleg ammónium-szulfát-nitrogén műtrágya előállítására használták, amely 25,8% NH 3 tartalmú . Foszforsavat is használnak az ammónia megkötésére, és ammónia-foszfor műtrágyákat állítanak elő. Folyékony műtrágyaként vizes ammóniaoldatokat is használnak, amelyekhez káliumsókat és egyéb komponenseket adnak.
A nyers benzol aromás szénhidrogének keveréke, amelyek forráspontja 180 °C. Ezenkívül számos nem aromás telítetlen vegyület van jelen a nyers benzolban (például ciklopentadién ). A szénhidrogéneket a kokszolókemence-gázból folyékony abszorpciós olajjal végzett mosással nyerik ki. Olajból történő desztilláció, frakciókra történő desztilláció, tisztítás és rektifikálás után tiszta, piacképes termékeket kapunk, amelyek fő része a benzol, a toluol és a xilol (a nyers benzolban 65-70, 13-15 és 2,5-4%). , illetve). A 145 °C feletti forráspontú szénhidrogéneket " oldószerek " (solvents) általános néven állítják elő . A színezékek és egyéb anyagok szintéziséhez használt egyedi vegyületeket is belőlük nyerik. A nyers benzolban található telítetlen vegyületekből kumarongyantákat állítanak elő, amelyeket lakkok és festékek, linóleum , valamint a gumiipar gyártásához használnak . A ciklopentadién a szerves szintézisnek is ígéretes nyersanyaga.
A kőszénkátrány nyersanyag naftalin és más egyedi aromás vegyületek, speciális célú olajok (abszorpció, talpimpregnálás stb.) és szurok előállításához , amelyből különösen elektródszurok kokszot állítanak elő .
A piridinbázisok és a fenolok szintén fontos termékek. A piridinbázisok leginkább könnyű forráspontú részét ammóniával, a fenolokat pedig nyers benzollal rögzítik. A bázisok és fenolok magas forráspontú frakciói átjutnak a gyantába. A piridinbázisok főként piridint és homológjait tartalmazzák; összhozamuk 1 tonnánként 70-80 g. Izolálás és desztilláció után széles körben használják szerves vegyületek szintézisére, különösen a gyógyszeriparban. A fenolok hozama körülbelül 700 g/1 tonna töltet. Lúgos extrahálás és egyedi vegyületekre vagy izomercsoportokra történő szétválasztás után fenol-formaldehid gyanták és egyéb polimerek , színezékek , gyógyszerek és illatszerek, növényvédő szerek stb .