ГОСТ 18635-73 Угли каменные. Метод определения выхода химических продуктов коксования (с Изменениями N 1, 2).
ГОСТ 18635-73
Группа А19
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
УГЛИ КАМЕННЫЕ
Метод определения выхода химических продуктов коксования
Hard coals. Method for the determination of the yield of chemical coking products
ОКСТУ 0309
Дата введения 1974-01-01
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
М.С.Котеленец; В.Н.Новиков; Н.Ф.Марченко (руководитель темы); Л.А.Коган, канд. техн. наук; А.Я.Малышонкова; Л.Г.Андрейкова, канд. техн. наук; Л.В.Москова; Н.П.Капельзон; С.В.Вершинина
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ ПОСТАНОВЛЕНИЕМ Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 N 987
3. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на которую дана ссылка | Номер раздела и пункта |
2 | |
1.2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
5.13, приложение | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
2 | |
1.1 | |
3.2.1 | |
3.1.1 | |
2 | |
2 |
4. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
5. ИЗДАНИЕ (июль 2000 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в октябре 1983 г., июне 1988 г. (ИУС 1-84, 10-88)
Настоящий стандарт распространяется на каменные угли и устанавливает лабораторный метод определения выхода химических продуктов (смолы, сырого бензола, аммиака, пирогенетической влаги, кокса и коксового газа) при высокотемпературном коксовании углей и угольных смесей.
Метод основан на нагревании испытуемого угля или угольной смеси до 900 °С в пятисекционной или односекционной печи коксования и пиролизе образующихся продуктов с последующим определением их выхода.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ
1.1. Отбор и подготовку лабораторных проб угля проводят по ГОСТ 10742.
Из лабораторной пробы методом квартования отбирают 250 г угля и готовят аналитическую пробу, применяя валковую мельницу. Во избежание переизмельчения пробы следят, чтобы зазор между валками был 0,2 мм.
1.2. Пробы угля с зольностью более 10% обогащают по методике, изложенной в ГОСТ 1186.
2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ
Установка для определения выхода химических продуктов коксования (черт.1) состоит из:
Черт.1
Печь трубчатая электрическая, обеспечивающая нагрев до (790±10) °С, предназначенная для прокаливания реакционной трубки после опыта.
Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева (105±5) °С.
Газоанализатор типа ВТИ-2.
Эксикаторы по ГОСТ 25336.
Весы лабораторные с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г и 0,1 г.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1.
Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83.
Метиловый оранжевый.
Крахмал растворимый по ГОСТ 10163, 1%-ный свежеприготовленный раствор.
Уголь активный марки БАУ по ГОСТ 6217 или уголь активный рекуперационный АР-3 по ГОСТ 8703.
Кальций хлористый плавленый.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233, насыщенный раствор.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Эфир петролейный, фракция, кипящая до 50 °С.
Вата медицинская гигроскопическая по ГОСТ 5556.
Асбест листовой толщиной 1 и 5 мм.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ
3.1. Подготовка поглотительной аппаратуры
3.1.1. Поглотительная аппаратура состоит из кварцевой трубки - фильтра 1 или 2; U-образных стеклянных трубок 3; поглотительных склянок 4 и 5 (черт.2).
Черт.2
Фильтр для улавливания смолы заполняют гигроскопической ватой массой 3 г.
Перед взвешиванием вата должна быть высушена в сушильном шкафу при температуре (105±5) °С в течение 1 ч.
Для улавливания бензола в три последовательно установленные U-образные трубки засыпают одинаковое количество активированного угля, предварительно высушенного в сушильном шкафу при температуре (105±5) °С в течение 8 ч. В концы трубок помещают тампоны из ваты. Две первые по ходу газа трубки используют от предыдущего опыта, а третью заполняют свежим активированным углем. Перед сборкой установки все трубки просушивают в течение 1 ч в сушильном шкафу при температуре (105±5) °С.
Улавливание паров влаги производят после каждой поглотительной склянки в U-образных трубках, заполненных свежепрокаленным хлористым кальцием, измельченным до 3-5 мм.
Трубки с хлористым кальцием и трубки с активированным углем в период между опытами должны храниться закрытыми в эксикаторах с осушающим веществом.
Поглотительные склянки с растворами должны быть также закрыты.
Перед сборкой установки всю поглотительную аппаратуру открывают и взвешивают на лабораторных весах общего назначения по ГОСТ 24104* со случайной погрешностью взвешивания не более 0,0002 г.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
3.2. Загрузка кварцевой трубки при проведении испытания в пятисекционной печи
3.2.1. Из аналитической пробы отбирают навеску угля массой 20 г, взвешенную со случайной погрешностью взвешивания не более 0,0002 г.
Одновременно из той же пробы берут навеску для определения влаги по ГОСТ 11014*.
Навеску угля количественно переносят в вертикально поставленную реакционную трубку, затем на расстоянии 320 мм от запаянного конца трубки помещают кружок из прокаленного асбеста, плотно прилегающий к трубке по диаметру. За асбестом кружком помещают насадку из фарфоровых бус, второй кружок из прокаленного асбеста, плотно придвигая его к насадке, и на расстоянии 50 мм от открытого конца трубки диафрагму из прокаленного асбеста с отверстием в центре диаметром 3 мм.
Перед загрузкой угля реакционную трубку, асбестовые кружки, диафрагму и насадку взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Затем в трубку помещают кварцевую вставку так, чтобы ее широкая часть находилась на расстоянии 50 мм от открытого конца кварцевой трубки и плотно прилегала к диафрагме, находящейся в трубке. К кварцевой вставке присоединяют фильтр для улавливания смолы.
Уголь в реакционной трубке распределяют ровным слоем длиной 320 мм от запаянного конца осторожным поворачиванием трубки в горизонтальном положении вокруг оси до тех пор, пока проба не займет требуемого положения.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.3. Загрузка кварцевой трубки при проведении испытания в односекционной печи
3.3.1. Из аналитической пробы отбирают навеску угля массой 20 г и одновременно определяют влагу, как указано в п.3.2.1.
Навеску угля количественно переносят в вертикально поставленную реакционную трубку. Перед загрузкой пробы реакционную трубку с насадкой взвешивают на технических весах со случайной погрешностью взвешивания не более 0,01 г.
Уголь в реакционной трубке располагают ровным слоем длиной 160 мм от запаянного конца осторожным поворачиванием трубки в горизонтальном положении и при помощи кружка из белой жести, укрепленного на стальной проволоке. В реакционную трубку помещают насадку из фарфоровых бус на расстоянии 50 мм от угольной загрузки и кварцевую вставку, к которой присоединяют фильтр для улавливания смолы.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.4. Сборка установки и проверка ее на герметичность
3.4.1. Установку собирают по схеме, приведенной на черт.1 (при проведении испытания в пятисекционной печи манометр перед поглотительной склянкой для аммиака не устанавливают). Всю аппаратуру соединяют встык при помощи эластичных резиновых шлангов диаметром 5 мм.
После сборки установки ее испытывают на герметичность, для чего всю систему подсоединяют к газометру и открывают винтовой зажим на шланге, отводящем воду из газометра (при закрытом манометре). При наличии герметичности вытекание воды быстро прекращается. Если же вода продолжает вытекать, необходимо найти место неплотного соединения и устранить негерметичность.
Затем газометр отсоединяют от поглотительной аппаратуры, полностью вытесняют из него воздух, заполняя насыщенным раствором хлористого натрия, после чего снова присоединяют к последней по ходу газа U-образной трубке с активированным углем. Затем отсоединяют реакционную трубку с вставкой и фильтром. Поглотительную склянку для аммиака со стороны входа газа закрывают пробкой. При этом зажимы на трубке, отводящей воду из газометра, и на манометре должны быть закрыты, а зажим на трубке, подводящей газ к газометру, должен быть открыт.
3.5. Подготовка печей при проведении испытания в пятисекционной печи
3.5.1. В печь для коксования на слой асбеста толщиной в 1 мм перед началом опыта устанавливают пятиточечный термопреобразователь, чтобы его спаи находились в середине обогревающих секций. Печь пиролиза предварительно нагревают до (790±10) °С и выдерживают при этой температуре 30 мин, измеряя температуру термопреобразователя, установленного в середине печи.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
3.6. Подготовка печей при проведении испытания в односекционной печи
3.6.1. В печах для коксования и пиролиза в середине обогревательных элементов устанавливают одноточечные термопреобразователи. Печь коксования предварительно нагревают до (240±10) °С, печь пиролиза - до (790±10) °С и печь для ватного фильтра - до (105±5) °С.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
4.1. Определение выхода химических продуктов в пятисекционной печи
4.1.1. В холодную печь коксования через печь для ватного фильтра и печь пиролиза, предварительно нагретых соответственно до (105±5) °С и (790±10) °С, вводят реакционную трубку с кварцевой вставкой и присоединенным к ней фильтром для улавливания смолы.
Реакционную трубку в печи устанавливают так, чтобы ее конец выступал из печи пиролиза на 40 мм, после чего тотчас же соединяют фильтр с поглотительной аппаратурой, немедленно открывают зажим на шланге, отводящем воду из газометра, а затем на манометре. В течение всего опыта поддерживают разрежение в газометре 98-196 Па.
Температуру в печи пиролиза и печи для ватного фильтра доводят до первоначальной и включают командное устройство, подающее напряжение на секции печи коксования, при этом первой включается секция, прилегающая к печи пиролиза. Через 15 мин автоматически включается вторая секция; затем последовательно через каждые 10 мин включается третья, четвертая, пятая секции печи коксования. После включения пятой секции командное устройство автоматически выключается, оставив цепи управления всех секций коксования включенными.
После нагрева последней пятой секции печи коксования до (890±10) °С во всех секциях выдерживают температуру (890±10) °С, а в печи пиролиза (790±10) °С в течение 20 мин, после чего опыт заканчивают и выключают обогрев печей.
Температура секций печи коксования (890±10) °С и печи пиролиза (790±10) °С поддерживается автоматически при помощи регулирующих милливольтметров и контактного реле с ртутными переключателями.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
4.2. Определение выхода химических продуктов в односекционной печи
4.2.1. В печь коксования через печь для ватного фильтра и печь пиролиза, предварительно нагретых соответственно до температуры (105±5) °С, (240±10) °С и (790±10) °С, вводят реакционную трубку с кварцевой вставкой и присоединенным к ней фильтром для улавливания смолы.
Реакционную трубку устанавливают в печь так, чтобы ее конец со вставкой выходил из печи пиролиза на 50 мм. Выходящий конец кварцевой трубки, вставка и фильтр должны полностью находиться в печи для ватного фильтра. После установления кварцевой трубки быстро соединяют фильтр с улавливающей аппаратурой и немедленно открывают зажимы на трубке, отводящей воду из газометра, а затем на манометре.
Температуру печей доводят до первоначальной, затем включают автоматический регулятор скорости нагрева, обеспечивающий повышение температуры в печи коксования 5 °С в минуту. После нагрева печи коксования до (890±10) °С выключают регулятор нагрева и продолжают опыт еще 30 мин при этой температуре. Затем обогрев печей выключают и заканчивают опыт.
Температура печи пиролиза (790±10) °С и печи для ватного фильтра (105±5) °С поддерживается постоянной на протяжении всего опыта автоматически.
Во время опыта на манометре, установленном перед поглотительной склянкой для аммиака, поддерживают давление 98,1 Па регулированием оттока воды из газометра. В газометре при этом создается разрежение, необходимое для того, чтобы выделяющийся газ преодолел сопротивление улавливающей аппаратуры.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
4.3. В течение опыта в рабочей тетради каждые 5 мин записывают температуру секций печей коксования и пиролиза, количество и температуру газа в газометре.
К концу опыта в газометре уравнивают давление с атмосферным, что достигается регулированием оттока воды из газометра, после чего закрывают зажимы на шланге, отводящем воду из газометра, манометре и шланге, соединяющем поглотительную систему с газометром, определяют объем выделившегося газа по объему раствора, вытекшего из газометра, и записывают барометрическое давление.
4.4. После окончания опыта отсоединяют фильтр для улавливания смолы от остальной поглотительной аппаратуры и вынимают термометр из печи с ватным фильтром. Реакционную трубку вместе со вставкой и фильтром вынимают из печей и, положив на лист толстого асбеста, отсоединяют кварцевую вставку и фильтр. Реакционную трубку плотно закрывают резиновой пробкой во избежание выгорания кокса и охлаждают до комнатной температуры, затем выдерживают в течение 20 мин в открытом состоянии и взвешивают на технических весах.
Кварцевую вставку и фильтр охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе. Всю поглотительную аппаратуру разъединяют и оставляют открытой на 20 мин на воздухе, кроме U-образных трубок с хлористым кальцием и активированным углем, которые выдерживают в открытом состоянии в эксикаторе. Затем кварцевую вставку, фильтр, поглотительные склянки, U-образные трубки с хлористым кальцием и трубки с активированным углем взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г.
Из кварцевой трубки извлекают насадку и коксовый остаток. Трубку и насадку помещают в трубчатую печь, нагретую до 700-800 °С, для выжигания графита и мелких кусочков кокса; вставку и фильтр, освобожденный от ваты, прокаливают в той же печи.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Выход кокса определяют по массе коксового остатка в кварцевой трубке.
5.2. Выход смолы определяют по изменению массы вставки, фильтра и массе легких смоляных погонов, извлеченных эфиром из поглотительного раствора для аммиака.
1 - трубка с хлористым кальцием; 2 - колба с эфирной вытяжкой; 3 - водяная баня; 4 - колба Бунзена
Черт.3
Таблица 1
Массовая доля смолы, % | Допускаемое расхождение, % абс. | |
От 0,10 до 0,3 | 0,1 | |
Св. 0,3 " 1,0 | 0,2 | |
| " 1,0 " 3,0 | 0,3 |
| " 3,0 " 10 | 0,4 |
Таблица 2
Массовая доля аммиака, % | Допускаемое расхождение, % абс. | |
От 0,005 до 0,015 | 0,004 | |
Св. 0,015 " 0,045 | 0,010 | |
| " 0,045 " 0,130 | 0,020 |
| " 0,13 " 0,40 | 0,03 |
| " 0,40 " 1,0 | 0,05 |
5.4. Выход общей влаги определяют по разности между увеличением массы поглотителя для аммиака и трубки с хлористым кальцием, помещаемой за ним во время опыта, и массой аммиака и смоляных погонов, извлеченных эфиром.
Таблица 3
Массовая доля общей влаги, % | Допускаемое расхождение, % абс. |
От 1 до 3 | 0,2 |
Св. 3 " 10 | 0,3 |
5.1-5.4. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
5.5. Выход пирогенетической воды определяют по разности между выходом общей влаги и содержанием влаги в анализируемой пробе угля.
5.7. Выход диоксида углерода определяют по разности между увеличением массы поглотителя для сероводорода и диоксида углерода и трубки с хлористым кальцием, помещаемой за ним во время опыта, и количеством определенного сероводорода.
5.8. Выход непредельных углеводородов определяют по увеличению массы поглотительной склянки с раствором желтого оксида ртути в серной кислоте и трубки с хлористым кальцием, помещаемой за ней во время опыта.
5.9. Выход сырого бензола определяют по увеличению массы трех U-образных трубок с активированным углем.
Таблица 4
Выход сырого бензола, % | Допускаемое расхождение, % абс. |
От 0,1 до 0,3 | 0,05 |
Св. 0,3 " 1,0 | 0,1 |
5.10. Выход выделившегося в условиях опыта газа определяют по объему раствора, вытекшего из газометра.
т.
5.6-5.10. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
5.11, 5.12. (Измененная редакция, Изм. N 1).
5.13. Определение компонентного состава выделившегося во время опыта газа производят в газоанализаторе по ГОСТ 5439.
Полученные данные анализа рассчитывают как указано в приложении.
5.15. Вычисление результатов определения выхода продуктов коксования производят до третьего десятичного знака и округляют до второго, а выход газа - до первого десятичного знака и округляют до целого числа.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
5.16. (Исключен, Изм. N 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
РАСЧЕТ ИСТИННОГО КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГАЗА
В компонентный состав газа, определенного по ГОСТ 5439, вводят следующие поправки.
1. Принимают массовую долю кислорода в газе равной 0,5% (примерная массовая доля кислорода в коксовом газе в промышленных условиях).
2. Исключают из состава газа воздух, бывший в аппаратуре до опыта, количество которого соответствует избытку кислорода.
3. В состав газа вводят поправки на сероводород, диоксид углерода и непредельные углеводороды, уловленные в поглотителях, массовую долю которых рассчитывают в объемных процентах соответственно по формулам:
Истинную массовую долю оксида углерода, водорода и метана, входящих в состав газа, выделившегося во время опыта, пересчитывают, умножая на отношение
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).