способ получения полукокса
Классы МПК: | C10B49/04 по мере перемещения коксуемого материала |
Автор(ы): | Исламов С.Р. |
Патентообладатель(и): | ЗАО "Карбоника-Ф" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-07-06 публикация патента:
20.06.2001 |
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.
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 м3/м2 ч.Описание изобретения к патенту
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 м3/м2ч. 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 м3/м2ч 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 м3/м2 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 м3/м2ч), 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.
Класс C10B49/04 по мере перемещения коксуемого материала