способ получения полукокса и устройство для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ получения полукокса путем переработки твердого углеродсодержащего сырья в вертикальном аппарате шахтного типа, включающий подачу воздуха в слой угля, розжиг, сушку, карбонизацию, выгрузку полученного полукокса и отбор горючего газа, отличающийся тем, что подачу воздуха в слой угля производят сверху и снизу, а розжиг угля и отвод горючего газа осуществляют в среднем сечении слоя.

2. Устройство для получения полукокса, содержащее вертикальный аппарат шахтного типа, отличающееся тем, что аппарат содержит верхнюю и нижнюю рабочие камеры, выполненные с возможностью подачи воздуха сверху в верхнюю камеру и снизу в нижнюю камеру и разделенные в среднем сечении слоя аппарата для обеспечения розжига угля и отвода горючего газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения полукокса и может быть использовано в металлургии, энергетике и химической промышленности.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения полукокса путем перегонки твердого углеродосодержащего сырья в вертикальном автотермическом аппарате шахтного типа с использованием воздушного дутья, включающий стадии нагрева, сушки и карбонации сырья, выгрузку полученного полукокса снизу и отбор горючего газа, причем к воздушному дутью примерно 8-10% газа от объема получаемого горючего газа с температурой карбонизации 920-950 градусов С, а воздушное дутье подают с противоположной розжигу угля стороны с удельным расходом 100-400 куб.м/кв.м.ч (RU 2169166 С1, кл. С 10 В 49/04, 20.06.2001 г.).

По вышеописанному способу загружают 206 кг угля. Снизу подается воздушное дутье с расходом 25 м³/ч (128 м ³/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.

Но этот способ производства низкой производительности.

Наиболее близким к заявляемому устройству является вертикальный автотермический аппарат шахтного типа, состоящий из рабочей камеры, содержащей зоны карбонации и активации с подачей перерабатываемого сырья и воздуха в верхней части камеры через отверстия в люках прямотоком вниз по шахте. При этом имеются добавочные вводные патрубки для подачи водяного пара в массовом соотношении 0,05-0,5 от подачи сырья в верхней части аппарата и нижней его части с массовым соотношением (пар : исходное сырье) от 0,1 до 0,4 с отводом горячих газов через патрубок, вмонтированный на расстоянии 1,5 диаметра от верхнего уровня засыпки. Газ подвергается многоступенчатой очистке, охлаждению и компримированию перед подачей потребителю (патенты США №4883499, 28.11.89 г. и №096463, 17.03.92 г.).

Недостатком данного устройства является сравнительно низкая производительность.

Изобретение решает задачу увеличения производительности при получении полукокса или адсорбента.

Технический результат при использовании изобретения заключается в удвоении производительности процесса получения переработки дробленого угля в вертикальном аппарате шахтного типа новой конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что подачу воздуха в слой угля производят сверху вниз, а розжиг угля и отвод горючего газа осуществляют в среднем сечении слоя, причем аппарат содержит верхнюю и нижнюю рабочие камеры, выполненные с возможностью подачи воздуха сверху в верхнюю камеру и снизу - в нижнюю камеру аппарата для обеспечения розжига угля и отвода горючего газа.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа в виде вертикального аппарата шахтного типа, состоящего из верхней рабочей камеры 1 и нижней рабочей камеры 2 со средним сечением 1 для розжига и отвода газа.

Предлагаемый способ получения полукокса осуществляется следующим образом.

При удельной подаче воздуха, например 100-400 м³/м²·ч, сверху и снизу слоя угля в аппарате шахтного типа, разделенного на две рабочие камеры 1 и 2, фронт горения, сформированный в результате розжига в среднем сечении 3, разделяется на два фронта и движется в противоположных направлениях навстречу соответствующим потокам воздуха. При прохождении фронта горения через слой исходного угля последующий последовательно подвергается стадиям сушки и карбонации. В камерах горения 1 и 2 продукты карбонизации угля и часть твердого углеродного остатка сгорают до полного исчезновения кислорода воздуха. Далее за фронтом горения продукты сгорания (СО₂ и Н₂O) подвергаются восстановлению на раскаленной углеродной поверхности до оксида углерода и водорода. Потоки горючего газа от двух камер движутся навстречу друг другу и соединяются в среднем сечении слоя, где предусматривается отбор газа для последующей технологической переработки и использования.

Пример.

В вертикальный аппарат шахтного типа диаметром 0,35 м и высотой 3 м загружается 275 кг угля фракции 5-20 мм марки Б2 (бородинский уголь Канско-Ачинского бассейна). С верхней и нижней стороны слоя угля подается воздушное дутье с удельным расходом 350 м³/м²·ч, а розжиг угля осуществляют в среднем сечении слоя (на расстоянии примерно 1,5 м от нижнего сечения). Образуется два фронта горения, движущихся навстречу соответствующим потокам воздуха. Образующийся горючий газ отбирается на уровне среднего сечения слоя (на расстоянии 1,5 м от нижнего сечения). Через 7,5 часов фронты горения достигают соответственно верхнего и нижнего сечений слоя и процесс переработки угля завершается. Полученный твердый продукт охлаждается и выгружается из аппарата. Выход твердого продукта составил 85,6 кг. Его физико-химические характеристики полностью соответствуют характеристикам продукта, получаемого в соответствии с известным способом получения полукокса. Удельная производительность процесса составила 119 кг/м² ·ч.

Для сравнения в этом же аппарате был осуществлен процесс переработки угля этой же марки по известному способу с подачей воздушного дутья только в нижнем сечении (удельный расход воздуха 350 м³/м²·ч) и розжигом угля только в верхнем сечении. Удельная производительность процесса составила 61 кг/м²·ч, что примерно в два раза ниже, чем в способе, заявленном в качестве изобретения.