Способ получения кокса

 

Изобретение относится к коксохимическому производству получения кокса или полукокса из угольной шихты, содержащей значительные количества неспекающихся, в том числе бурых углей, и позволяет повысить прочность кокса. Шихту, состоящую из 30 - 50% отсевов мелкодисперсных /фракции *98 0,5 MM/ КОКСующиХСя, 50 - 40% буРыХ углЕй и 5 - 15% АНТРАциТА, СМЕшиВАюТ C 2 - 5% /OT МАССы шиХТы/ ОКСидА КАльция, дОбАВляюТ ВОду B СООТНОшЕНии 0,5 MAC.ч. HA 1 MAC. ч. шиХТы, пЕРЕМЕшиВАюТ, пОМЕщАюТ B АВТОКлАВ и ОСущЕСТВляюТ ТЕРМООбРАбОТКу пРи 600 - 800°C B ТЕчЕНиЕ 2 ч. ПОСлЕ ТЕРМООбРАбОТКи ВыпуСКАюТ чЕРЕз СиСТЕМу ХОлОдильНиКОВ пАРОгАзОВую СМЕСь, гдЕ РАздЕляюТ жидКиЕ и гАзООбРАзНыЕ пРОдуКТы, зАТЕМ ВыгРужАюТ KOKC или пОлуКОКС. ПРи эТОМ пРОчНОСТь пОлучЕННОгО KOKCA пОВышАЕТСя B 2,5 - 3 РАзА. 1 з.п.ф-лы, 9 ТАбл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (я)5 С 10 В 57/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4386490/26 (22) 29.02.88 (46).15.07,91. Бюл. ¹ 26 (71) Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР (72) В,А.Тамко, В.И.Саранчук и В;Н,Шевкопляс (53) 662.74 (088.8) (56) Тезисы докладов научно-технической конференции "Пути совершенствования технологии производства и повышения качества кокса из Кузнецких углей. Новокузнецк, 1975, с. 80-81, с. 129-130. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА (57) Изобретение относится к коксохимическому производству получения кокса или полукокса из угольной шихты, содержащей

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к способам получения кокса или полукокса из угольной шихты, и может быть использовано в черной металлургии для доменного производства, производства огнеупоров, ферросплавов в цветной металлургии для выплавки свинца, олова, меди, в химической промышленности для получения синтетического аммиака, карбида кальция, красного фосфора, а также в качестве технологического топлива на содовых и анилокрасочных заводах. Полукокс может быть использован в качестве экологически чистого энергетического топлива в быту и электростанциях.

Цель изобретения — повышение прочности кокса,,, Ы „1663015 А1 значительные количества неспекающихся, в том числе бурых углей, и позволяет повысить прочность кокса. Шихту, состоящую иэ

30 — 50% отсевов мелкодисперсных (фракции 0,5 мм) коксующихся, 50-40% бурых углей и 5-15% антрацита, смешивают с 2—

5% (от массы шихты) оксида кальция, добавляют воду в соотношении 0,5 мас.ч. на 1 мас.ч, шихты, перемешивают, помещают в автоклав и осуществляют термообработку при 600 — 800 С в течение 2 ч. После термообработки выпускают через систему холодильников парогазовую смесь, где разделяют жидкие и газообразные продукты, затем выгружают кокс или полукокс. При этом прочность полученного кокса повышается в 2,5 — 3 раза, 1 э.п,ф-лы, 9 табл.

Пример. 30 г мелкодисперсных (фракции менее 0,5 мм) отходов коксующегося угля, характеристика которого представлена в табл. 1, 1,2 г оксида кальция перемешивают и добавляют 15 мл воды, Полученную Сд смесь помещают в автоклав, нагревают до ()

600 С и выдерживают при данной темпера- а туре в течение 2 ч. По истечении этого вре- (Л мени через систему холодильников выпускают парогаэовую смесь, затем выгружают твердый остаток и определяют весовое соотношение образовавшихся и родуктов. 1

В результате опыты получают 4,5 л газообразных, 1 г жидких и 26,4 г твердого остатка, характеризующегося структурной прочностью 19,8%0 твердостью 9,5% и теплотворной способностью 35400 кДж/кг, 1663015

В табл, 2 представлены данные по выходу продуктов при термической деструкции мелкодисперсных исходных углей и их смесей в присутствии 4ь оксида кальция и воды, Из данных табл. 2 следует, что обработка исходных углей оксидом кальция и водой позволяет спекать шихту, в состав которой входит значительное количество неспекающихся, в том числе, бурых углей.

В табл. 3 и 4 представлены данные по установлению оптимального состава шихты для получения иэ него кокса при добавлении к ней 4 оксида кальция.

В табл. 5 представлены данные по влиянию количества оксида кальция на процесс спекания шихты.

Из табл. 5 видно, что увеличение массы оксида кальция до 47, повышает прочность твердого остатка, дальнейшее его увеличение не приводит к значительному повышению прочности, Поэтому исследования проводили с оптимальным количеством оксида кальция, составляющим 4, от массы шихты и добавлением воды в весовом соотношении 1:0,5 (уголь, вода). Количество оксида кальция в шихте выбирают в зависимости от целей применения получаемого полукокса или кокса. В табл. 6 представлены результаты изучения влияния температуры на процесс деструкции и спекания исследуемой угольной шихты в присутствии 4 g оксида кальция и воды.

Из табл. 6 видно, что при увеличении температуры процесса до 600 С, прочность твердого остатка увеличивается. Дальнейшее повышение температуры не приводит к резкому увеличению прочности. Увеличение или уменьшение температуры процесса приводит к образованию различного количества жидких, газообразных и твердых продуктов, Так наибольшее количество жидких продуктов выделяется иэ угольной шихты при 450 С. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению выхода жидких и увеличению газообразных продуктов. Повышение температуры оказывает влияние и некачественный состав продуктов. При этом газовая смесь обогащается углеводородами (табл. 7). Содержание их в смеси достигает 707, содержание двуокиси углерода снижается. Таким образом, конечную температуру процесса выбирают в за5 висимости от целей применения полукокса или кокса.

В табл. 8 представлены характеристики полукоксов и коксов. полученных по предложенному способу, 10 Из данных табл. 8 следует, что при обработке оксидом кальция и водой шихты, состоящей из мелкодисперсных отсевов коксующихся и значительного количества неспекающихся углей, образуется качест15 венный кокс или полукокс по прочностным свойствам и теплотворной способности практически не уступающий промышленным образцам, В процессе термохимической обработки шихты изменяется

20 элементный состав, в коксе увеличивается удельное содержание углерода, значительно снижается содержание серы, кислорода. азота, увеличивается теплота его сгорания.

В табл. 9 представлены данные сравне25 ния прочности кокса, полученного по предложенному способу и по прототипу, Шихта состоит из углей, О : уголь марки

Ж-23,7, марки à — 15,1; марк и К 57,6.

Таким образом, использование предло30 женного изобретения позволяет получить кокс или полукокс, применение которого способствует шлакообразованию и снижению загрязнения окружающей среды вредными продуктами сгорания, из

35 мелкодисперсных отсевов коксующихся и значительного количества низкосортных, в том числе, бурых углей.

Формула изобретения

40 1, Способ получения кокса, включающий составление шихты, смешение ее с оксидом кальция в количестве 3-47; и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности кокса, в

45 шихту вводят воду в массовом соотношении

1. 0,5.

2. Способ поп.1,отлича ющийся тем, что шихту готовят из мелкодисперсных фракций менее 0,5 мм отсевов углей, содер50 жащих 40-60 неспекающихся, в том числе

3,0 — 50 g бурых углей.

1663015

Таблица 1

Элементный анализ, % daf

) Теплота

Технический анализ, %

Исследуемый уголь, марка сгорания Q+, кДж/кг

А V

С Н S N О

Бурый уголь

"Б"

47, 1 14, 6 57,5 67, 1 5, 7 4,0 О, 6 22, 6 23323

Кок сующий уголь "К"

1 0 3 6 22 3 89 2 5 1 1 8 2 0 1 ° 9 34398

2,5 2,5 1,9 95,5 1,9 0,9 1,4 0,7 34841

Антрацит "А"

Таблица 2

Состав шихты, % Добавляемое вещество

Внешний вид твердого остатка (визуально) Степень

Выход продуктов, % к ОМУ превращения

ОМУ, %

Исале- Состав СаО Н О дуемые угли

Газ о- Жидкие Полуобраз- кокс ные

100 +

100 +

100 +

100 +

40+50+10—

40+50+10—

40+50+10 +

40+50+10 +

36,5

30,3 6,2 63,5

36,1 6,2 57,7

Неспекшийся

42,3

Слабоспекшийся

6,0 58,8

7,6 49,8

3,9 84,9

3,4 83,9

3,8 82,8

1,0 96,2

1,2 96,0

41,2

35,2

Неспекшийся

Спекшийся

Слабоспекшийся

42,6

50,2

11,2

15,1

12,7

16,1

17,2

13,4

Спекшийся

Неспекшиися

2,8

3,8

2,8

4,0

1,4 95,4

4,8 74,0

3,2

21,2

4,6

26,0

К+Б+А

К+Б+А

К+ Б+А

К+Б+А

5,6 70,7

5,1 72,7

5,8 68,7

23,7

22,2

29,3

Слабоспекшийся

Неспекшиися

Спекшийся

27,3

31,3

25,5

П р и м е ч а н и е. Б — бурый уголь; К вЂ” коксующийся уголь; А — антрацит

1663015

Состав шихты, X

Выход продуктов, от ОМУ

Степень превращения

ОМУ, Иссле- Состав дуемые угли

Газообразные кокса,

50+50+0 25,7

50+45+5 24,5

50+40+10 24,0

50+35+15 20,0

50+30+20 17,6

6,9

67,4

32,6

19,0

69,5

6,0

30,5

50,8

4,8

71,2

4,0

76,0

24,0

44,5

3,4

79,0

21,0

32,4

К+Б+А 50+20+30 15,5

3,1

81,4

18,6

Слабоспекшийся

К+В+А 50+10+40 10,5

К+В+А 50+0+50 8,9

2,0

87,5

12,5

1,7

88,4

11,6

Выход продуктов, от ОМУ

Состав шихты, Степень

Структурная прочность кокса, . превращения

ОМУ, Газообразные

Иссле- Состав дуемые угли

К+В+А

1 00+ 0+ 0 1 3, 4

82,8

3,8

17,2

19,8

2,3

85,3

14,7

К+Б+А 90+0 10 12, 4

18,8

80+10+10 14, 8

82,4

17,6

2,8

22,9 К+Б+А

К+В+А 70+20+10 19,5

48,5

77,4

74,4

22,6

3,1

К+Б+А

55,8

60+30+10 22,2

25,6

3,4

71,2

К+В+А 50+40+10 24,0

К+В+А 40+50+10 25,5

4,8

28,8

55, 8.

68,7

55,2

5,8

31,3

66,4

42,1

30+60+10 27,8

5,8

33,6

К+ В+А

30,2

62,9

К+Б+А 20+70+10 31,2

5,9

37,1

41,4

10+80+10 35,2

0+90+10 37, О

6,2

58,6

20,3

44,1

14,5

7,1

55,9

42 6

49,8

50,2

14,0

О+1 00

7,6

К+Б+А

К+В+А

К+ В+А

К+ В+А

К+В+А

К+Б+А

К+В+А

К+В+А дкие Полукокс

Жидкие По лукокс

Таблица 3

Структурная прочность

28,8 55,2

Таблица 4

1663015

Таблица 5

Выход продуктов, 7 от OMY

Степень

Количество превращения

ОМУ, 7

Газооб- Жидкие Полукокс разные

21,2

26,3

73,7

Не спекается

5,6

27,6

22,0

72,4

19,2

28,5

22,8

5,7

71,5

52,8

5,4

28,4

23,0

71,6

55,8

24,0

4,8

71,2

28,8

28,8

67,2

4,0

32,8

57,1

67,5

30 5

66,2

33,8

3,3

34,4

57,5

31,3

65,6

3,1

34,0

58,2

2,8

63,2

36,8

2,6

38,0

59,4

40,6

58,5

П р и м е ч а н и е. Состав шихты: 507 K+40X Б+10% А.

Та блиц а 6

Степень превращения

ОИУ, %

Структурная прочность, X.

Жидкие Полукокс или кокс

Газообразные

450

9,6 16,4 74,0

26,0

18,0

17,9 10,0

500

72,1

27,9

20,2

6,6

71,2

550

22,2

28,8

25,0

600

5,8

68,7

25,5

31,3

55,2

650

2,9

67,1

30,0

32,9

65,4

700

33,2

1,4

36,6

62,6

750

0,8

72,0

60,3

0 5

39,2

800

44,8

55,2

900.

П р и м е ч а н и е. Состав шихты 40Х К+50%

В+10% А. оксида кальция, 7 (от массы шихты) С Выход продуктов, 7 от ОМ о

34,6

37,4

39,7

44,8

62,3

90,5

74,5

74,0

Структурная прочность, 7.

1663015

Таблица 7

Состав газа, 7.

КоличеВысшая теплота ство газа, м из 1 т

ОМУ

СО СО СН с н, с н сгорания, кДж/ м

450 3,6 1,0 47,3

500 3,7 1,4 39,3

35,4 7,8 5,9

380 1053 7 3

83

123

170

223

263

340

433

800 16,4 4,8 24,4

900 22,5 14,5 16,7

52,9 1,0

46,3

667

П Р и м е ч а н и е. Состав шихты, 40Ж K+507o Б+10Ж А. теблнпе 8

Со с те в ш яхты

Элементньв> енелнэ, Х daf

ыхок Технический внппиэ> 2.

Высшня

Тве рлость по

Гннсбургу

Структурн aa прочность олутеплот

О сгореннн, кЛв/е r

W Л +СнО

d d

7>la

cl

Аь,„

СеО

S N

С Н илн кокс с

ОИУ, кп

> по

Гряэнову

600 850 l >1

600 680 1,2

1 007. К

50Х K+502 Б

10,0 10 ° О 91,6 3,3 1,7 1,8

7,0

О 9 35600 9>5 19 8

15,1

34400 9,5 19>0

34600 35 0 55,2

° 1,6

2 7

1,3

3,0 1,3

2>6; 1,3

2,4 1,4

9,0 8,6 91,7

40Х К+502 Б+10Х А 600

720 1,2 13,2

1,7 34800 37 О 70 5

1 0 35000 38,0 74 5

110 6>2 93 6 1,3

12>7 2 ° О 93>9 1,3

16>9

18>7. 660 1>7

630 1,7

700

40Х+К+50ХБ+10ХА

40ХК+50ХБ+ 1ОХЛ

800

Т а блица 9

До 6авляе мое в еще ств î, X

Структурная. нрочнОсть по

Гряз нову, Ж

СаО

Вода

Исходная шихта

83,9

Шихта (извест> ная) 82,1

3,0

Шихта (предлагаемая) 89,8

3,0

550 40 09 348 412 122 69

600 5,7 1,5 30,7 44,7 12,5 4,8

650 6,0 1,0 29,0 49,5 12,2 2,3

700 10,2 1,2 27,9 56,3 4,0 0,4

750 13 3 2 О 26 б 55 7 2 0 0 4

23100