Пирогенетическая вода

ПИРОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ВОДА (от греч. руг-огонь и gene-tikos-производящий, рождающий), образуется при термич. разложении (нагревание без доступа воздуха) кислородсодержащих соединений орг. массы твердых горючих ископаемых (напр., кам. углей). Выделение П. в. в результате вза-имод. водорода и кислорода топлива начинается при 100-200 ⁰C, интенсивно происходит в зоне т-р полукоксования (500-600 ⁰C) и завершается при т-рах коксования (900-г 1100 ⁰C).

Кол-во образующейся П. в. зависит от природы (степени метаморфизма) ископаемого сырья и возрастает с увеличением в нем содержания кислорода. При полукоксовании выход П. в. составляет (% по массе в расчете на сухое в-во): для торфа 14-26, для бурых углей 7-9, для горючих сланцев 2,4-10,0. При коксовании кам. углей выделяется 2-4% П. в. (в расчете на массу сухого коксующегося сырья), при образовании к-рой расходуется 60% О и 10,5% H топлива.

В случае термич. переработки топлива выделившаяся П. в. конденсируется (при охлаждении сырого коксового газа) вместе с его испарившейся влагой и парами смолы; сконденсировавшиеся продукты после отстаивания расслаиваются. При полукоксовании водный конденсат собирается под первичной смолой (плотн. 0,920-1,017 г/см³) и наз. подсмоль-ной водой, при коксовании-над кам.-уг. смолой (плотн. 1,17-1,20 г/см³) и наз. надсмольной водой.

Подсмольная вода. Выход и концентрации отдельных компонентов в ней определяются гл.обр. влажностью перерабатываемого топлива и кол-вом образовавшейся П. в. Подсмольные воды сильно различаются по хим. составу растворенных в них в-в (в зависимости от характеристик и условий переработки топлива). В состав типичной подсмоль-ной воды входят: NH₃ свободный и в связанном состоянии (в виде солей с CO₂, H₂S и орг. к-тами, 0,3-7,0 г/л); летучие (1,2-6,0 г/л) и нелетучие (0,5-9,7 г/л) фенолы; уксусная, а также муравьиная, пропионовая и масляная к-ты (0,7-32,7 г/л в пересчете на CH₃COOH); сероводород (0,1-6,5 г/л); ацетон и др. кетоны (0,14-3,0 г/л); плотный остаток - водорастворимые высокомол. соединения (9,0-140,7 г/л). рН подсмольной воды 7,5-8,9.

Подсмольная вода - один из наиб. вредных видов пром. сточных вод. Попадая в водоемы, она нарушает их кислородный режим, т.к. содержит значит. кол-во соед., способных к окислению растворенным в воде кислородом; интенсивное поглощение последнего приводит к резкому снижению способности водоемов к самоочищению. Поэтому под-смольную воду подвергают обязат. очистке, к-рой обычно предшествует выделение содержащихся в воде в-в в виде товарных продуктов (фенолов, уксусной к-ты и др.); завершающий этап обезвреживания подсмольной воды - биохим. очистка в спец. сооружениях.

Надсмольная вода. Ее общее кол-во (9-12% от массы сухого коксующегося сырья Донецкого, Кузнецкого и др. угольных бассейнов) слагается из П. в. и влаги, находящейся в исходном топливе. В надсмольной воде частично растворены присутствующие в коксовом газе CO₂, HCN, H₂S, HCl и др. Кроме того, в ней содержатся: своб. NH₃ и его соед. - летучие [(NH₄)₂CO₃, NH₄HCO₃, (NH₄)₂S, NH₄HS, NH₄CN] и нелетучие [NH₄Cl, (NH₄)₂[Fe₄(CN)₆], (NH₄)₂S₂O₃, (NH₄)₂SO₃, (NH₄)₂SO₄, NH₄CNS]; др. неорг. примеси - Ca, Mg, Na, Ga, Ge и т. д. (в виде солей неорг. к-т); фенолы - одноатомные (фенол, крезол, ксиленолы) и двухатомные (пирокатехин, резорцин); пиридин и его гомологи и др. Концентрация этих компонентов в зависимости от природы углей и условий их коксования колеблется в широких пределах (г/л): летучий NH₃ от 0,14 до 6,4; связанный NH₃ от 0,3 до 5,6; хлориды от 0,6 до 8,6; роданиды от 0,1 до 5,9; цианиды от 0,04 до 0,28; сульфаты и сульфиды от 0,18 до 1,34; H₂S от 0,03 до 1,36; фенолы от 1,5 до 3,0; пиридиновые основания от 0,2 до 0,5.

Надсмольную воду ввиду наличия в ней фенолов, цианидов, роданидов и др. токсичных в-в выделяют, как и под-смольную воду, в особую категорию сточных вод. После извлечения аммиака, пиридиновых оснований и гл. части фенолов как товарных продуктов надсмольную воду подвергают биохим. очистке и используют далее для тушения кокса (осн. продукт коксования углей) или направляют на городские очистные сооружения. Поступившая на них над-смольная вода имеет, как правило, нейтральную либо слабощелочную р-цию (рН 7-9); биохим. потребность в кислороде (кол-во в мг O₂, необходимого для аэробного окисления 1 мг орг. в-в, содержащихся в воде), характеризующая загрязнение сточных вод орг. соединениями, составляет 1,2-2,0. При сухом тушении кокса инертными газами избыточную надсмольную воду в перспективе предполагается после биохим. очистки направлять на пополнение цикла оборотного водоснабжения коксохим. предприятий.

Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, M., 1965, с. 1112-14; Справочник коксохимика, т. 2, M., 1965, с. 14; там же, т. 3, 1966, с. 19; Гринберг A. M., Обесфеноливание сточных вод коксохимических заводов, M., 1968, с. 17; Гряз-нов H. С., Пиролиз углей в процессе коксования, M., 1983, с. 51; Нестерен-ко Л. Л., Бирюков Ю. В., Лебедев В. А., Основы химии и физики горючих ископаемых, К., 1987, с. 213. M. С. Литвиненко.