Способ получения полукокса

 

Изобретение относится к области получения полукокса и попутного горючего газа для металлургической промышленности. Получение полукокса включает стадии нагрева, сушки и карбонизации твердого углеродсодержащего сырья с использованием воздушного дутья, к которому добавляют горючий газ, имеющий температуру выхода из аппарата, в концентрации, не превышающей нижний предел воспламенения газа. Предпочтительно количество добавляемого газа составляет 8-10% от объема получаемого горючего газа. Температура карбонизации составляет 920-950°С. Технический результат - повышение качества полукокса за счет снижения выхода летучих в продукте, увеличение выхода полукокса примерно на 5-6%, сокращение времени обработки сырья. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам получения полукокса с одновременным производством попутного горючего газа для металлургической промышленности.

Известен способ переработки твердого углеродсодержащего сырья (бурого угля) с использованием газообразного теплоносителя с подачей водяного пара, включающий подогрев, коксование и охлаждение. Газы, циркулирующие на каждой из соответствующих стадий, представляют собой топочные газы, образующиеся при коксовании (патент США N 4231844, 04.11.80 г.).

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения полукокса из углеродсодержащего кускового или сбрикетированного сырья, представляющий собой разновидность способа газификации твердого топлива. Способ предполагает образование засыпки исходного кускового сырья в вертикальном автотермическом аппарате шахтного типа. По мере продвижения сверху вниз сырье последовательно нагревается, просушивается и подвергается карбонизации, а затем частичной активации. Выгрузка готового полукокса производится на нижнем уровне вертикальной камеры. Исходное сырье добавляют в камеру сверху для поддержания постоянного уровня засыпки.

Воздушное дутье движется сверху вниз через засыпку и, последовательно вступая в реакцию окисления газообразных продуктов пиролиза, а затем восстановления в процессе активации, превращается в низкокалорийный горючий газ, который отбирается на расстоянии, равном примерно 1,5 диаметрам засыпки от ее верхнего уровня. Газ подвергается многоступенчатой очистке, охлаждению и компримированию перед подачей потребителю (патент США N 4883499, 28.11.89 г. ).

Недостатком известного способа получения полукокса является повышенное содержание остаточных летучих веществ в конечном продукте, обусловленное относительно невысокой температурой во фронте карбонизации (не более 850-870oC), что снижает качество полукокса как продукта, предназначенного для введения в металлургические расплавы.

В известном способе регулирование максимальной температуры во фронте карбонизации обеспечивается только путем изменения расхода дутьевого воздуха. При этом с увеличением расхода воздуха и соответствующим возрастанием температуры во фронте увеличивается угар полукокса (повышается зольность) и снижается удельный выход продукции.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении качества полукокса (снижение остаточного выхода летучих при сохранении минимальной зольности продукта) и производительности процесса его получения.

Поставленная задача решается способом получения полукокса путем переработки твердого углеродсодержащего сырья в вертикальном автотермическом аппарате шахтного типа с использованием воздушного дутья, включающий стадии нагрева, сушки и карбонизации сырья, выгрузку полученного полукокса снизу и отбор горючего газа, в котором согласно изобретению к воздушному дутью добавляют продуктовый горючий газ, имеющий температуру выхода из аппарата, в концентрации, не превышающей нижний предел воспламенения газа.

Предпочтительно к воздушному дутью добавляют примерно 8-10% от объема получаемого горючего газа, температура карбонизации составляет 920-950oC, воздушное дутье подают с противоположной розжигу угля стороны с удельным расходом 100-400 м32ч.

Способ осуществляют следующим образом.

В вертикальный аппарат загружают уголь. После заполнения на всю высоту подают воздушное дутье, и слой угля разжигают с противоположной подаче воздуха стороны. При удельной подаче воздуха 100-400 м32ч фронт горения смещается навстречу потоку воздуха, а за фронтом горения остается твердый остаток - полукокс. При движении фронта горения через слой уголь последовательно проходит стадии нагрева, сушки и карбонизации. Продукты карбонизации, содержащие в числе прочих горючие компоненты, такие как оксид углерода, водород, жидкие и газообразные углеводороды, вместе с твердым углеродом реагируют с кислородом воздуха, образуя фронт горения, температура в котором достигает 750-900oC и в котором реагирует весь кислород воздуха. За фронтом горения находится восстановительная зона, в которой продукты горения (углекислый газ и водяной пар) путем восстановления на углеродной поверхности превращаются в горючие компоненты попутного газа. Для обеспечения повышенной температуры во фронте карбонизации угля и исключения выгорания части образующегося полукокса к воздушному дутью подмешивают часть продуктового горючего газа (примерно 8-10% от объема производимого газа). При этом концентрация горючего газа в дутье не достигает нижнего предела воспламенения. Подвод во фронт горения дополнительного количества горючего газа повышает температуру до 920-950oC, обеспечивая более глубокую карбонизацию угля без сгорания части готового полукокса.

В примерах, иллюстрирующих способ, использован вертикальный шахтный аппарат диаметром 0,5 м, высотой 1,5 м. В качестве сырья использован уголь фракции 5-20 мм марки Б2 (разрез "Березовский" Канско-Ачинского угольного бассейна), имеющий следующий технический и элементный состав: Wtr = 33,3% Ad = 5,0% Vdaf = 48% Qir = 3800 ккал/кг Cdaf = 71,7% Hdaf = 4,9% Ndaf = 0,8% Odaf = 22,3% Sdaf = 0,3%
Пример 1
В вышеописанный аппарат загружают 206 кг угля. Снизу подается воздушное дутье с расходом 25 м3/ч (128 м32 ч), а розжиг угля производится сверху. Через 10 часов фронт карбонизации угля достигает уровня подвода воздуха и аппарат разгружается. Выход полукокса составил 63,8 кг или 31% от исходного угля. Его параметры следующие:
Wa = 2,0%
Ad = 11,3%
Vdaf = 8,5%
Cdaf = 92,2%
Hdaf = 1,7%
Sd = 0,13%
Ndaf = 0,3%
Odaf = 5,65%
Выход газа составил 42,5 м3/ч, а калорийность 795 ккал/м3, смолы нет, унос менее 1 г/м3. Максимальная температура в движущемся фронте карбонизации 780oC.

Пример 2
Способ проводят в аналогичных примеру 1 условиях.

В вертикальный реактор так же загружается 206 кг угля. Снизу подается воздушное дутье с расходом 25 м3/ч (128 м32ч), а розжиг угля производится сверху. Для увеличения температуры в зоне карбонизации дополнительно к дутью подают 4,5 м3/ч газа с калорийностью 770 ккал/м3, отбираемого на выходе из реактора, имеющего температуру не ниже 300oC. Через 8,9 часа фронт карбонизации угля достигает уровня подвода дутья и аппарат разгружается. Выход полукокса составил 67,7 кг или 32,8% от исходного угля. Его параметры следующие:
Wa = 1,7%
Ad = 11,6%
Vdaf = 4,4%
Cdaf = 96,1%
Hdaf = 1,1%
Sd = 0,12%
Ndaf = 0,2%
Odaf = 2,5%
Выход газа после отбора составил 46 м3/ч, а калорийность 770 ккал/м3, смолы нет, унос менее 1 г/м3. Максимальная температура в движущемся фронте карбонизации 920oC.

Как видно из представленных примеров, за счет отбора части газа и подмешивания его к дутью достигается:
1) повышение качества полукокса за счет снижения выхода летучих в продукте;
2) увеличивается выход продукта (примерно на 5-6%);
3) сокращается время обработки угля в аппарате за счет увеличения скорости движения фронта карбонизации.


Формула изобретения

1. Способ получения полукокса путем переработки твердого углеродсодержащего сырья в вертикальном автотермическом аппарате шахтного типа с использованием воздушного дутья, включающий стадии нагрева, сушки и карбонизации сырья, выгрузку полученного полукокса снизу и отбор горючего газа, отличающийся тем, что к воздушному дутью добавляют продуктовый горючий газ, имеющий температуру выхода из аппарата, в концентрации, не превышающей нижний предел воспламенения газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к воздушному дутью добавляют примерно 8-10% от объема получаемого горючего газа.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что температура карбонизации составляет 920-950oC.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что воздушное дутье подают с противоположной розжигу угля стороны с удельным расходом 100-400 м32 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки отходов, обладающих теплотворной способностью, независимо от любой степени влажности, путем термической обработки, посредством которого отходы помещаются в поток горячего теплостойкого материала - теплоносителя, температура которого выше 100oC, посредством чего материал охлаждается вследствие теплообмена, отходы высушиваются и не испарившиеся компоненты отходов нагреваются, посредством которого охлажденный материал-теплоноситель затем отделяется от высушенных компонентов, по крайней мере часть отделенных высушенных компонентов отходов соединяется по крайней мере с частью отделенного материала-теплоносителя и посредством которого материал-теплоноситель нагревается перед использованием для сушки отходов

Изобретение относится к производству электродной продукции, а именно к прокалке углеродистых материалов для получения графитированных электродов электродуговых печей

Изобретение относится к способу благоприятной пассивации и повторной гидратации реакционноспособного полукокса

Изобретение относится к методам переработки горючих отходов, таких как изношенные шины и подобные полимерные отходы, содержащие каучук, путем пиролиза полимерной составляющей шин с тем, чтобы получить углеводородные продукты пиролиза и топливный газ

Изобретение относится к непрерывной перегонке в реторте углеродсодержащих материалов с различным размером частиц и обеспечивает удешевлениеаппаратурного оформления

Изобретение относится к области переработки твердых углеродосодержащих материалов

Изобретение относится к способу непрерывной термохимической переработки различных видов углеродсодержащего сырья (в том числе твердых, жидких и пастообразных)

Изобретение относится к экстракции легких фракций нефти и/или топлива из природного битума из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков. В способе природный битум экстрагируют путем водной сепарации из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков при образовании твердого остатка, летучие углеводороды отгоняют из природного битума перегонкой, при этом остается нерастворимый нефтяной кокс, включающий до 10% серы, газообразные углеводороды от перегонки разделяют путем фракционной конденсации на легкие фракции нефти, сырую нефть и различные топлива. Способ отличается тем, что твердые остатки из водной сепарации и/или нефтяной кокс используют термически, при этом их превращают путем субстехиометрического окисления кислородсодержащим газом (26) в противоточном газификаторе (19), взаимодействующим с подвижным слоем сыпучего материала (21), при добавлении щелочных веществ при температурах <1800°C в газообразные продукты расщепления с низким содержанием серы, эти продукты расщепления затем преобразуются путем субстехиометрического окисления в физическое тепло, которое применяют для генерирования нагретой водной технологической среды для физического измельчения нефтеносных песков и/или нефтеносного сланца (А) и/или для отделения природного битума из массива горных пород и/или в качестве технологического тепла для тепловой разбивки природного битума, и путем добавления щелочных веществ при восстановительных условиях, газообразные серосодержащие соединения, появляющиеся в противоточном газификаторе (19), преобразуются при температурах выше 400°C из ингредиентов углерод- и серосодержащих остатков путем химической реакции с щелочными веществами в твердые серосодержащие соединения, и эти твердые серосодержащие соединения, по меньшей мере, частично обрабатывают с газообразными продуктами реакции и удаляют из газовой фазы посредством отделения мелкозернистых материалов при температурах выше 300°C. Технический результат - улучшение энергетического баланса, преодоление угрозы окружающей среде. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх