AT515261A1 - Verfahren zur Verbesserung der Mahleffizienz von Petrolkoks - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Verbesserung der Effizienz des Trockenmah1ens von Petrolkoks umfassend das Zugeben von Zusatzstoffen zum Petrolkoks und Trockenmahlen des Petrolkoks zusammen mit den Zusatzstoffen, werden als Zusatzstoffe eine Kombination aus mindestens einem organischen Zusatzstoff und mindestens einem anorganischen Zusatzstoff verwendet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Effizienz des Trockenmahlens von Petrolkoks, umfassend die Zugabe von Zusatzstoffen zum Petrolkoks und Trockenmahlen des Petrolkoks zusammen mit den Zusatzstoffen.
Petrolkoks ist ein kohlenstoffhaltiger Feststoff, der aus Öl-Raffinerie-Kokern oder andere Krackverfahren gewonnen wird. Es ist ein Nebenprodukt von Ölraffinerien und besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff. Als Kraftstoff verwendeter Petrolkoks besitzt auch einen hohen Gehalt an Schwefel. Es besteht seit vielen Jahren ein beträchtliches Interesse an Petrolkoks, weil es in der Regel billiger als Kohle ist und einen sehr hohen Brennwert besitzt. Es gibt drei Arten von Petrolkoks, die abhängig vom Herstellungsprozess entstehen. Es gibt die verzögerte, flüssige und Flexi-Verkokung, wobei das Verfahren der verzögerten Verkokung über 90% der Gesamtproduktion darstellt. Alle drei Arten von Petrolkoks haben höhere Brennwerte als Kohle und weniger flüchtige Bestandteile und Asche.
Die Hauptanwendungen von Petrolkoks sind als Energiequelle für die Zementproduktion, Energieerzeugung und die Eisen-und Stahlproduktion. Es gibt eine Vielzahl an Einschränkungen für die effektive Nutzung von Petrolkoks als Brennstoff in der Zementindustrie. Eine dieser Einschränkungen ist die Härte des Petrolkoks, die größer ist als die Härte von Kohle, und daher der Energieverbrauch der Mahlsysteme zunimmt. Aufgrund seines geringen Gehalts an flüchtigen Bestandteilen hat Petrolkoks schlechte Entzündungs- und Abbrandeigenschaften. Daher muss Petrolkoks in einer viel höheren Feinheit als herkömmliche Kraftstoffe gemahlen werden, um als Brennstoff in Zementöfen oder Kalzinierungsöfen verwendet werden zu können. Allerdings ist Petrolkoks vor allem wegen seines hohen Kohlenstoffgehalts, der eine Schmierwirkung bedingt, schwierig zu mahlen, so dass Petrolkoks eine geringere Tendenz hinsichtlich Zerkleinerung durch Abrieb und Abschleifen besitzt.
Ein weiteres Problem, das mit dem Verfeuern von Petrolkoks in Zementöfen oder Kalzinatoren verbunden ist, ist dessen hoher Schwefelgehalt. Aufgrund des hohen Luftüberschusses, der für die Verbrennung von Petrolkoks benötigt wird, ist die S02-Emission relativ hoch. Im Zuge des Klinkerprozesses wird S02 in der Form von Sulfaten in den Zementklinker aufgenommen. Aufgrund des hohen Schwefelgehalts können Betriebsprobleme auch während der Feuerung von Petrolkoks in Zementöfen auftreten, wie beispielsweise Verstopfung an Ofeneinlässen und in Vorwärmer- und Vorkalzinierer-Zyklonen. US 4,162,044 offenbart ein Verfahren zum Mahlen von Kohle oder Erzen in einem flüssigen Medium unter Verwendung eines Mahlhilfsmittels, umfassend ein anionisches Polyelektrolyt, das aus Polyacrylsäure gewonnen wird, um die Mahlleistung zu erhöhen. US 4,136,830 offenbart ein Verfahren zum Mahlen von Kohle oder Erzen, die Metallbestandteile aufweisen, umfassend die Durchführung des Mahlvorgangs in einem flüssigen Medium und mit einem Mahlhilfsmittel, das Co-Polymere oder Salze von Co—Polymeren von Styrol mit Maleinsäureanhydrid umfasst, um die Mahlleistung zu erhöhen.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Effizienz des Trockenmahlens von Petrolkoks zu verbessern. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab den Energieverbrauch für das Mahlen von Petrolkoks auf eine bestimmte Feinheit zu verringern und/oder den Mahlgrad mit dem gleichen Energieverbrauch zu erhöhen.
Um diese Aufgabe zu lösen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Zugeben von Zusatzstoffen zu Petrolkoks und das Trockenmahlen des Petrolkoks zusammen mit den Zusatzstoffen, wobei als Zusatzstoffe eine Kombination aus wenigstens einem organischen Zusatzstoff und wenigstens einem anorganischen Zusatzstoff verwendet wird. Somit verwendet die Erfindung die kombinierten und synergistischen Wirkungen von organischen Mahlhilfsstoffen und anorganischen Zusatzstoffen. Der organische Mahlhilfsstoff wird verwendet, um die Re-Agglomeration der gemahlenen Petrolkokspartikel während und nach dem Mahlprozess zu verhindern. Die meisten organischen Mahlhilfsstoffe, wie Alkanolamine, sind polare organische Verbindungen, deren Dipole so angeordnet sind, dass die Ladungen auf der neu gebildeten Partikeloberfläche gesättigt sind, was eine Reduktion der Re-Agglomeration bedingt.
Bevorzugt ist der wenigstens eine organische Zusatzstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkanolaminen, wie beispielsweise Tripropanolamin, Polyalkoholen, wie beispielsweise Diethylenglykol, Polyamiden, Polyestern, Polyethern, Polycarbonsäureestern, Polycarboxylatethern, Polyoxyalkylenalkylether Natriumcarbonat, Salzen von Aminen, Salzen von Polyalkoholen und Kombinationen davon.
Bevorzugt ist der wenigstens eine anorganische Zusatzstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Dolomit-
Kalkstein, Flugasche, Schlacke, Ton, Laterit, Bauxit, Eisenerz, Sandstein und Kombinationen davon. Der anorganische Zusatzstoff sorgt für eine Abriebwirkung im Mahlprozess, wodurch die Mahleffizienz verbessert wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung umfasst der anorganische Zusatzstoff Kalkstein. Kalkstein hat den Effekt den Schwefelgehalt des Petrolkoks bei der Verbrennung (in situ der Flamme) zu binden, sodass verhindert wird, dass S02 in den Zementklinker aufgenommen wird.
Bevorzugt umfasst der anorganische Zusatzstoff eine erste Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Dolomit-Kalkstein und Kombinationen davon und eine zweite Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Flugasche, Schlacke, Ton, Laterit, Bauxit, Eisenerz, Sandstein und Kombinationen davon.
Bevorzugt werden die Zusatzstoffe dem Petrolkoks in einer Menge von 0,51 bis 10 Gew.-% im Verhältnis zum Petrolkoks zugesetzt. Somit ist das Gesamtgewicht der zugegebenen organischen und anorganischen Zusatzstoffe 0,51 bis 10 Gew- o, o ·
Der größte Teil der Zusatzstoffe wird von anorganischen Zusatzstoffen gebildet. Bevorzugt wird(werden) der(die) anorganische(n) Zusatzstoff(e) dem Petrolkoks in einer Menge von 0,5% bis 9,99 Gew.-%, insbesondere 6-8 Gew.-% im Verhältnis zum Petrolkoks, zugesetzt.
Der(die) organische(n) Zusatzstoff(e) werden dem Petrolkoks bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-% im Verhältnis zum Petrolkoks zugesetzt.
Die vorliegende Erfindung kann zum Mahlen von Petrolkoks allein oder in Kombination mit Kohle verwendet werden.
Im Prinzip kann jede Art von Mühlendesign im Rahmen der Erfindung für den Mahlprozess verwendet werden. In bevorzugter Weise kann eine Walzenmühle verwendet werden, die für das Mahlen von Petrolkoks vorteilhaft ist, da diese in der Lage ist, Petrolkoks zu einer feineren Größe bei niedrigerem Energiebedarf zu zermahlen. Aber auch Kugelmühlen und E-Mühlen Systeme können verwendet werden.
Die beste Mahlleistung kann bei der Verwendung von Petrolkoks mit folgender Zusammensetzung erreicht werden:
Flüchtige Bestandteile 7,5 - 10,5 Gew.-%
Asche 1-5 Gew.-%
Gebundener Kohlenstoff 83 - 93 Gew.-%
Feuchtegehalt 0,3 - 1,5 Gew.-%
Schwefel 5,0 - 6,5 Gew.-%
Brennwert (GOD) 8150 - 8250 cal/gm
Hardgrove Mahlbarkeits-Index 45 - 55
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben werden. Die Referenzbeispiele 1-4 zeigen Mahltests mit Petrolkoks in Kombination mit lediglich organischen Zusatzstoffen. Die Referenzbeispiele 5-8 zeigen Mahltests mit Petrolkoks in Kombination mit lediglich anorganischen Zusatzstoffen. Die Beispiele 9-12 zeigen Mahltests, die entsprechend der gegenständlichen Erfindung mit Petrolkoks in Kombination mit anorganischen und organischen Zusatzstoffen durchgeführt wurden.
Beispiele 1-4
Es wurde Petrolkoks mit folgender Zusammensetzung verwendet:
Flüchtige Bestandteile 8,1 Gew.-%
Asche 1/5 Gew.-%
Gebundener Kohlenstoff 90,4 Gew.-%
Feuchtegehalt 0,3 Gew.-%
Schwefel 5,3 Gew.-%
Hardgrove Mahlbarkeits-Index 48,3
Der Petrolkoks wurde gemischt mit keinem Zusatzstoff (Beispiel 1) 0,06 Gew.-% Polyalkoholen (Glycol) (Beispiel 2) 0,04 Gew.-% Amin (Triethanolamin) (Beispiel 3) 0,1 Gew.-% Polyether (Poly-Carbon(Acryl-oder Oxalsäure)ether) (Beispiel 4)
Die Mischung wurde in einer vertikalen Kugelmühle gemahlen. Die Energie am Mühlenschaft wurde als Funktion des Mahlgrads gemessen. Die entsprechenden Graphen sind in Fig. 1 gezeigt. Die erwünschte Feinheit wurde als 4% Rückstand auf einem 90 Mikrometer Sieb definiert, wobei Fig. 1 eine entsprechende horizontale Linie zeigt. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Beimischung von 0,1% Polyether erreicht.
Beispiele 5-10
Die gleiche Art von Petrolkoks wie in den Beispielen 1-4 wurde verwendet. Der Petrolkoks wurde gemischt mit keinem Zusatzstoff (Beispiel 5) 5 Gew.-% Sandstein (Beispiel 6) 7.5 Gew.-% Bauxit (Beispiel 7) 10 Gew.-% Hochofenschlacke (Beispiel 8) 7.5 Gew.-% Kalkstein (Beispiel 9) 10 Gew.-% Flugasche (Beispiel 10)
Die Mischung wurde in einer vertikalen Kugelmühle gemahlen. Die Energie am Mühlenschaft wurde als Funktion des Mahlgrads gemessen. Die entsprechenden Graphen sind in Fig. 2 gezeigt. Die erwünschte Feinheit wurde als 4% Rückstand auf einem 90 Mikrometer Sieb definiert, wobei Fig. 2 eine entsprechende horizontale Linie zeigt. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Beimischung von 5-s Sandstein erreicht.
Beispiele 11 - 16
Die gleiche Art von Petrolkoks und anorganischen Zusatzstoffen wie in den Beispielen 5—10 wurde verwendet. Der Petrolkoks wurde zusätzlich gemischt mit keinem Zusatzstoff (Beispiel 11) 0,06 Gew.-% Polyalkohole (Glycol) und 5 Gew.-% Sandstein (Beispiel 12) 0,06 Gew.-% Polyalkohole (Glycol) und 7,5 Gew.-% Bauxit (Beispiel 13) 0,06 Gew.-% Polyalkohole (Glycol) und 10 Gew.-% Hochofenschlacke (Beispiel 14) 0,06 Gew.-% Polyalkohole (Glycol) und 7,5 Gew.-% Kalkstein (Beispiel 15) 0,06 Gew.-% Polyalkohole (Glycol) und 10 Gew.-% Flugasche (Beispiel 16)
Die Mischung wurde in einer vertikalen Kugelmühle gemahlen. Die Energie am Mühlenschaft wurde als Funktion des Mahlgrads gemessen. Die entsprechenden Graphen sind in Fig. 3 gezeigt. Die erwünschte Feinheit wurde als 4% Rückstand auf einem 90 Mikrometer Sieb definiert, wobei Fig. 3 eine entsprechende horizontale Linie zeigt. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Beimischung von 0,06 Gew.-% Polyalkohol (Glycol) und 5 Gew.-% Sandstein erreicht, wobei eine signifikante Verbesserung im Vergleich zur Beimischung von lediglich anorganischen Zusatzstoffen erreicht wurde.
Beispiele 17 - 22
Die gleiche Art von Petrolkoks und anorganischen Zusatzstoffen wie in den Beispielen 5-10 wurde verwendet. Der Petrolkoks wurde zusätzlich gemischt mit keinem Zusatzstoff (Beispiel 17) 0,04 Gew.-% Amin (Polyamin) und 5 Gew.-% Sandstein (Beispiel 18) 0,04 Gew.-% Amin (Polyamin) und 7,5 Gew.-% Bauxit (Beispiel 19) 0,04 Gew.-% Amin (Polyamin) und 10 Gew.-% Hochofenschlacke (Beispiel 20) 0,04 Gew.-% Amin (Polyamin) und 7,5 Gew.-% Kalkstein (Beispiel 21) 0,04 Gew.-% Amin (Polyamin) und 10 Gew.-% Flugasche (Beispiel 22)
Die Mischung wurde in einer vertikalen Kugelmühle gemahlen. Die Energie am Mühlenschaft wurde als Funktion des Mahlgrads gemessen. Die entsprechenden Graphen sind in Fig. 4 gezeigt. Die erwünschte Feinheit wurde als 4% Rückstand auf einem 90 Mikrometer Sieb definiert, wobei Fig. 4 eine entsprechende horizontale Linie zeigt. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Beimischung von 0,04 Gew.-%
Amin (Polyamin) und 10 Gew.-% Flugasche erreicht, wobei eine signifikante Verbesserung im Vergleich zur Beimischung von lediglich anorganischen Zusatzstoffen erreicht wurde.
Beispiele 23 - 28
Die gleiche Art von Petrolkoks und anorganischen Zusatzstoffen wie in den Beispielen 5-10 wurde verwendet. Der Petrolkoks wurde zusätzlich gemischt mit keinem Zusatzstoff (Beispiel 23) 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 5 Gew.-% Sandstein (Beispiel 24) 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 7,5 Gew.-% Bauxit (Beispiel 25) 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 10 Gew.-% Hochofenschlacke (Beispiel 26) 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 7,5 Gew.-% Kalkstein (Beispiel 27) 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 10 Gew.-% Flugasche (Beispiel 28)
Die Mischung wurde in einer vertikalen Kugelmühle gemahlen. Die Energie am Mühlenschaft wurde als Funktion des Mahlgrads gemessen. Die entsprechenden Graphen sind in Fig. 5 gezeigt. Die erwünschte Feinheit wurde als 4% Rückstand auf einem 90 Mikrometer Sieb definiert, wobei Fig. 5 eine entsprechende horizontale Linie zeigt. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Beimischung von 0,1 Gew.-% Polyether [Poly-Carbon(Acryl- oder Oxalsäure)ether] und 7,5 Gew.-% Kalkstein erreicht, wobei eine signifikante Verbesserung im Vergleich zur Beimischung von lediglich anorganische Zusatzstoffe erreicht wurde.
Claims (7)
- Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verbesserung der Effizienz des Trockenmahlens von Petrolkoks umfassend das Zugeben von Zusatzstoffen zum Petrolkoks und Trockenmahlen des Petrolkoks zusammen mit den Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoffe eine Kombination aus wenigstens einem organischen Zusatzstoff und wenigstens einem anorganischen Zusatzstoff verwendet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine organische Zusatzstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkanolaminen, wie beispielsweise Tripropanolamin, Polyalkohole wie beispielsweise Diethylenglykol, Polyamide, Polyester, Polyether, Polycarbonsäureester, Polycarboxylatether, Polyoxyalkylenalkylether Natriumcarbonat, Salze von Aminen, Salze von Polyalkoholen und Kombinationen davon.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine anorganische Zusatzstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Dolomit-Kalkstein, Flugasche, Schlacke, Ton, Laterit, Bauxit, Eisenerz, Sandstein und Kombinationen davon.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Zusatzsto.ff eine erste Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Dolomit-Kalkstein und Kombinationen davon und eine zweite Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Flugasche, Schlacke, Ton, Laterit, Bauxit, Eisenerz, Sandstein und Kombinationen davon enthält.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe dem Petrolkoks in einer Menge von 0,51 bis 10 Gew.% im Verhältnis zum Petrolkoks zugesetzt sind.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der(die) anorganische(n) Zusatzstoff(e) dem Petrolkoks in einer Menge von 0,5% bis 9,99 Gew.%, insbesondere 6-8 Gew.% im Verhältnis zum Petrolkoks, zugesetzt sind.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der(die) organische(n) Zusatzstoff(e) dem Petrolkoks in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.% im Verhältnis zum Petrolkoks zugesetzt sind. Wien, am 14. Jänner 2014 Anmelder durch:
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