способ получения активных углей из шихт коксохимического производства

Формула изобретения

Способ получения активного угля на каменноугольной основе, включающий выделение фракции 1-3 мм из шихты для высокотемпературного слоевого коксования (сырье) и последовательно выполняемые операции окисления кислородом воздуха при температуре 250°C со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°C/мин с выдержкой при конечной температуре в течение 2,5 ч, карбонизации окисленного сырья подъемом температуры со скоростью 5°C/мин до температуры 550-650°C с выдержкой при этой температуре в течение 60 мин, активирования полученных продуктов водяным паром до обгара 35-40% при температуре 950°C со скоростью подъема температуры от температуры карбонизации до температуры активации 10°C/мин с выдержкой при конечной температуре 40 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения активного угля из шихт коксохимического производства, используемых при производстве металлургического кокса по технологии высокотемпературного слоевого коксования, без введения любых дополнительных компонентов и может быть использовано для очистки газов и жидкостей.

При составлении шихт для слоевого коксования коксохимического производства используют угли коксующихся марок рекомендованных ГОСТ 25543-88: ДГ, Г, ГЖ, ГЖО, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС, СС, ТС в различных соотношениях, как с использованием добавок, улучшающих спекаемость угольных шихт, так и без. Примеры составления таких шихт без применения добавок приведены в патенте RU 2305122 C1, научные основы составления шихт приведены в «Справочнике коксохимика», Харьков 2010 г., том 1, стр.117÷120. Одними из основных принципов составления угольных шихт для коксования является получение показателя «спекаемость» шихт y=16÷18 мм. (по ГОСТ 1186) и выход летучих веществ из шихты V^daf =27÷28% (по ГОСТ 7303). Данные показатели предопределяют доли углей различных марок при составлении шихт для высокотемпературного слоевого коксования коксохимического производства.

Данным изобретением предусматривается получение активного угля из шихт для слоевого коксования коксохимического производства используемых при производстве металлургического кокса по технологии высокотемпературного слоевого коксования без использования добавок, улучшающих спекаемость угольных шихт.

Известен способ получения активного угля (см. а.с. SU 1836289 A3, кл. C01B 31/08) из измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование смеси, карбонизацию гранул, их активацию.

Для приготовления смеси берут:

35% (масс.) каменного угля марки СС (ГОСТ 10 355-76),

35% (масс.) каменноугольного полукокса длиннопламенного угля марки Д (ГОСТ 10 355-76),

30% (масс.) лесохимической смолы (ТУ 13-4000-77-160-84).

Данная технология получения активного угля осложнена необходимостью использования спекающей добавки, усложняющей технологию изготовления и повышающей затраты на получение шихты для получения активированных углей, а также использование узкоспециализированных марок углей марки СС (y=0÷1) и марки Д (y=0÷4) практически не применяемых при составлении коксовых шихт для высокотемпературного слоевого коксования.

Известен способ получения активного угля (см. а.с. SU 1789505A1, кл. C01B 31/08) включающий получение активных углей из каменных газовых углей марки Г6 (ГОСТ 8162-79) с содержанием летучих веществ 39,4%.

Негативной стороной известного способа можно отнести использование узкоспециализированной марки каменных углей марки Г6, мало используемого при составлении коксовых шихт (V^daf=39,6%).

Известен способ получения активного угля (см. а.с. SU 689090 A кл. C01B 31/08) включающий получение активного угля в том числе, из слабоспекающегося каменного угля марки 2СС с выходом летучих 17-25%.

Данный известный способ осложнен необходимостью использования узкоспециализированной марки каменных углей марки 2СС, мало используемой при составлении коксовых шихт (y=0÷1).

Целью настоящего изобретения является создание технологии получения активного угля из шихт для слоевого коксования коксохимического производства без введения любых дополнительных добавок в целях использования как для нужд собственно коксохимического производства, как пример - для очистки собственных производственных и производственно-ливневых стоков, так и для смежных целей.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание технологии активных углей из производственных шихт для слоевого коксования коксохимического производства без введения дополнительных добавок.

Поставленная задача достигается в ходе подготовки активных углей из шихт для слоевого коксования коксохимического производства без введения дополнительных компонентов. При этом, используют инфраструктуру коксохимического производства по стадию окончательного дробления без внесения каких-либо изменений.

Пример 1. Берут предварительно дозированную и измельченную до степени крупности - содержание класса менее 3 мм. не менее 75% смесь углей подаваемых на коксование (шихту). Затем шихту рассевают с извлечением фракции 1-3 мм.

Далее все процессы ведут во вращающихся электропечах, или печах с обогревом дымовыми газами через стенку. Отобранную фракцию 1-3 мм. подвергают предварительному окислению кислородом воздуха в печи № 1 (печь предварительного окисления) при температуре 250°C со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°C/мин. с выдержкой при конечной температуре в течении 2,5 часов.

При данной температурной выдержке, за счет окисления кислородом воздуха шихта теряет свои спекающиеся свойства.

Далее, продукт передают в вращающуюся печь № 2 (печь карбонизации), в которой производят подъем температуры со скоростью 5°C/мин до температуры карбонизации 550°C, с выдержкой при температуре карбонизации в течении 60 минут, с отводом парогазовых продуктов коксования и получением карбонизата - материала с высоким содержанием углерода.

Определенная скорость нагревания углеродсодержащего материала с выдержкой при заданной температуре позволяет сформировать первичную пористость карбонизованного продукта, вскрываемую и развиваемую при проведении активации. При температурах карбонизации (550-650°C) происходит интенсивное газовыделение летучих веществ с образованием в угле всех видов пор, включая переходные и макропоры, обеспечивающие подвод активирующего агента на стадии активации.

Полученный карбонизат активируют водяным паром. Активацию проводят в печи № 3 (печь активации) при температуре 950°C со скоростью подъема температуры от температуры карбонизации 10°C/мин, с выдержкой при конечной температуре 40 мин. (в зависимости от достижения требуемой величины обгара, равной 35-40%, которую определяют взвешиванием периодически отбираемых проб зерен определенного объема). В печь подают острый водяной пар с расходом 6-7 кг на 1 кг получаемого активного угля. Последний по достижении необходимой степени обгара выгружают из печи и охлаждают до температуры менее 40-50°C в специальной герметичной емкости.

Пример 2. Проведение процесса как в примере 1 до стадии карбонизации. Карбонизацию осуществляют во вращающейся печи при температуре 600°C. Режимы после стадии активации те же, что и в примере 1.

Пример 3. Проведение процесса как в примере 1 до стадии карбонизации. Карбонизацию осуществляют во вращающейся печи при температуре 650°C.Режимы после стадии активации те же, что и в примере 1.

Пример 4. Проведение процесса до как в примере 1 по стадию предварительного окисления, далее - нагрев до 650°C со скоростью 2,5°C/мин. Температурная выдержка при 650°C и далее по стадию активации - как в примере № 1.

Пример 5. Проведение процесса до как в примере 1 по стадию предварительного окисления, далее - нагрев до 650°C со скоростью 7,5°C/мин. Температурная выдержка при 650°C и далее по стадию активации - как в примере № 1.

Характеристики полученных активных углей из шихт для высокотемпературного слоевого коксования коксохимического производства приведены в таблице:

№ примера	VSH2O, см 3/г	VSC6H6, см 3/г	VSCCL4, см3 /г	V H2O, см3/г	V H2O VSC6H6	VSH2O- VSC6H6+ VSCCL4
Пример 1	0,0714	0,0198	1,65-10 -3	0,537	0,466	0,050
Пример 2	0,0540	0,0380	2,22-10-3	0,397	0,343	0,014
Пример 3	0,0755	0,0309	2,38-10 -3	0,287	0,212	0,042
Пример 4	0,0711	0,0202	2,62-10-3	0,314	0,243	0,048
Пример 5	0,0630	0,0298	2,20-10 -3	0,328	0,265	0,031

Составы шихт, использованных для приготовления активных углей, приведенных в примерах:

Пример № 1: ГЖО 5,2%, ГЖ 19,2%, Ж 17,8%, КО 26,2%, КС 28,0%, КСН 3,6%.

Пример № 2: ГЖ 13,9%, Ж 31,6%, КО 3,1%, КС 44,4%, ОС 7%.

Пример № 3: Ж 48,5%, КС 18,1%, ОС 33,4%.

Пример № 4: ГЖО 8%, ГЖ 12,4%, Ж 31,3%, КО 18,5%, КС 14,3%, ОС 14,0%, Т 1,5%.

Пример № 5: ГЖ 19,8%, Ж 31,4%, КО 31,8%, ОС 17,0%.

Где марки углей приведены в соответствии с ГОСТ 25543-88, а именно:

ГЖО - газовый жирный отощенный; ГЖ - газовый жирный; Ж - жирный;

КО - коксовый отощенный; КС - коксовый слабоспекающийся; КСН -коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный; ОС - отощенный спекающийся; Т - тощий.

Адсорбционная способность полученных активных углей по нефтепродуктам полученных по прототипу, составляет 80-90% таковой от промышленно выпускаемых марок активных углей на каменноугольной основе (АГ-3) и древесной основе (БАУ).