DE1219439B - Verfahren zur Erzeugung von festem Stueckkoks aus festen Brennstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

ClOb

Deutsche Kl.: 10 a -18/01

Nummer: 1219 439

Aktenzeichen: E 18293 VI b/10 a

Anmeldetag: 25. September 1959

Auslegetag: 23. Juni 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von festem Stückkoks aus festen Brennstoffen.

Für die Erzeugung fester, stückiger Kokse werden im allgemeinen Fettkohlen oder überwiegend aus Fettkohlen bestehende Kohlengemische eingesetzt. Fettkohlen und teilweise auch Gaskohlen sind in der Lage, bei der Verkokung nicht erweichende Kohle und Koksgrus in beschränktem Umfange einzuschließen und in einen ausreichend festen Koks zu überführen.

Es ist bekannt, daß Mischungen aus Pech und nipht verkokbaren Steinkohlen, Koksgrus und Anthrazit bei der Verkokung einen festen, großstückigen und zum Teil qualitativ sehr hochwertigen Koks bilden. Durch eine der Verkokung vorausgehende Brikettierung lassen sich gegebenenfalls höhere Festigkeiten bzw. eine Verminderung des notwendigen Pechzusatzes erzielen. Zur Verbesserung schlecht backender Kokskohle werden gelegentlich auch geringe Teerzusätze verwendet. Im allgemeinen ist jedoch ein größerer Dickteer- oder Weichpechzusatz nicht anwendbar, da sich diese Produkte bereits bei niedriger Temperatur verflüssigen, wodurch im Koksofen eine Entmischung eintritt.

Die Herstellung von Lösungen aus Teeren und Steinkohlen gehört ebenfalls zum derzeitigen Stand der Technik. Als Lösungsmittel werden im allgemeinen Steinkohlenteere und Teeröle verwendet. Die Verwendung von Erdöl bzw. Erdöldestillaten scheitert in der Praxis an der mangelnden Löslichkeit der Steinkohle. Die geringsten Schwierigkeiten bereitet die Herstellung von Lösungen aus Fettkohlen und höhersiedenden Steinkohlenteeren bzw. -ölen. Bei einer Temperatur von 270 bis 310° C lassen sich etwa 80% der Kohlensubstanz in Lösung bringen. Der Rückstand besteht überwiegend aus den mineralischen Begleitstoffen der Kohle und aus Faserkohle.

Schließlich ist es auch bereits bekannt, Steinkohlelösungen zu verkoken. Hierbei sollten die niedrigsiedenden Bestandteile vor der Verkokung weitgehend auf destillativem Wege abgetrennt werden, Diesem Vorschlag lag die Absicht zugrunde, ttö sich verkokbare, jedoch stark verunreinigte Kohle durch Abtrennung der mineralischen und schwefelhaltigen Begleitstoffe über die Lösung für die Kokserzeugung verwendbar zu machen. Bei diesem Vorschlag, der bisher zu keiner praktischen Verwendung führte, wurden offensichtlich die koksbildenden Eigenschaften der Kohlelösungen nicht erkannt. Der Hinweis auf die Möglichkeit, Fremdstoffe in feinverteilter Form in der Kohlelösung zu suspendieren, Verfahren zur Erzeugung von festem Stückkoks
aus festen Brennstoffen

Anmelder:

Eschweiler Bergwerksverein,
Kohlscheid (Kr. Aachen)

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Franz Beckmann,

Helmut Hennigfeld, Aisdorf-Ost

zielt ausschließlich darauf ab, diese Stoffe innig mit der Kohle zu vermischen.

Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, daß den Brennstoffen vor der Verkokung in an sich bekannter Weise hergestellte Kohlelösungen zugesetzt werden. Dieser Zusatz kann zu an sich nicht verkokbaren festen Brennstoffen erfolgen, um einen brauchbaren Koks zu erzeugen. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Kohlelösungen zu Steinkohlen oder Steinkohlengemischen, die an sich verkokbar bzw. noch verkokbar sind, zur Verbesserung der Koksstückigkeit und -festigkeit in geringen Mengen zuzusetzen.

Die Zusammensetzung der in die öfen einzusetzenden Gemische hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. So kann z. B. ein Gemisch aus 10 Teilen Eßkohle oder einem Steinkohlengemisch» dessen flüchtige Bestandteile im Eßkohlenbereich liegen, und 1 bis 3 Teilen Kohlelösung eingesetzt werden.

Die bei der Verkokung anfallenden flüssigen Pyrolyseprodukte können .zur Herstellung weiterer Kohlelösung verwendet und — gegebenenfalls im Kreislauf — in den Verkokungsprozeß zurückgeführt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, dem zur Verkokung gelangenden Einsatzgut Erdöl oder Erdölprodukte zuzusetzen, wodurch die durch die Rückführung der Pyrolyseprodukte in den Verkokungsprozeß eintretende Verminderung an frischen Lösungsmitteln ganz oder zum großen Teil kompensiert wird.

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Selbstverständlich besteht in allen Anwendungsfällen die Möglichkeit, dem zu verkokenden Einsatzgut Koksgrus zuzusetzen. Im übrigen kann das Einsatzgut vor der Verkokung in an sich bekannter Weise brikettiert werden. Dabei dient die Kohlelösung — wie ebenfalls bekannt — zugleich als Bindemittel. -

Schließlich kann das Einsatzgut auch geschwelt werden. .... ...

Die vorteilhaften-Ergebnisse- des Verfahrens gemäß der Erfindung lassen sich wie folgt erklären:

Kohlelösungen, die beispielsweise je zur Hälfte aus Kohle und einem Steinkohlenteer, dem die unter etwa 300° C siedenden Bestandteile entzogen wurden, bestehen, umschließen die nicht oder wenig erweichenden Körner der an sich nicht oder schlecht verkokbaren Bestandteile des Einsatzgutes und verbinden sie bei der Verkokung zu einem festen stückigen Koks. -■--■-■---.-

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Kokses lassen sich über das Schüttgewicht der Füllkohle, das durch den Wassergehalt und die Körnung oder durch vorhergehende Brikettierung einstellbar ist, beeinflussen. Ein weiterer Έίηταιβ wird durch den Zusatz von Erdöl bzw. Erdölprodukten ausgeübt.

Im folgenden sind einige Beispiele zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung angeführt:

a) Koks aus Eßkohle mit 14% flüchtigen
Bestandteilen und Kohlelösung

Die Kohlelösung wird aus 3 bis 6 Teilen Fettkohle und 5 Teilen Steinkohlenteer hergestellt, der zuvor bis etwa 300° C abdestilliert wurde. Die Kohle wird soweit wie möglich von anhaftendem Wasser befreit, fein aufgemahlen und anschließend in den auf 290 bis 300° C erhitzten Teer eingerührt. Die Dauer des Lösungsvorganges hängt von der Feinheit der Kohle und der Intensität der Bewegung des Lösungsmittels durch Rührer, Umpumpen od. dgl. ab. Der ungelöste Rest, der überwiegend die in der Kohle enthaltenen Ascheträger enthält, kann durch Absitzen, Zentrifugieren oder Filtrieren in bekannter Weise aus der Lösung entfernt werden. Im vorliegenden Beispiel .dürfte.sich dieser Arbeitsgang allerdings erübrigen. Die heiße, flüssige Losung wird abgekühlt und erstarrt zu einer "bei Raumtemperatur hartpechartigen Masse. . '■' _ . . -.

Die zur Verkokung verwendete Eßkohle wird durch entsprechende Zerkleinerung auf eine Körnung von 80% unter 2 mm gebracht. Die Einstellung eines sehr niedrigen Wassergehaltes ist besonders vorteilhaft, da hierdurch das Schüttgewicht auf 810 bis 830kg/m³-ansteigt'. Zur Staubbindung wird die Eßkohle mit einem ·Heizölzusatz versehen. Zu diesem Zweck genügen bereits 0,2 bis 0,4% leichtes Heizöl.

Als.Füllkohle werden 10 Teile Eßkohle mit 1 bis 3 Teilen der beschriebenen zerkleinerten Kohlelösung versetzt und gut miteinander vermischt. Diese Füllkohle wird in der üblichen Weise in- normale Koksofen gefüllt und verkokt. Das geringe Schwinden des gebildeten Kokses kann es unter Umständen (Konizität des Ofens, Füllhöhe usw.) erforderlich machen, den bereits äusgegarten Koks.noch über die normale Garungszeit hinaus-in der Ofenkammer stehen zu lassen. Wegen des höhen Teeranfalles bei der Verkokung kann sich die Einrichtung einer zweiten Vorlage auf der Koksseite als besonders vorteilhaft erweisen. Durch die Abscheidung des übergehenden Teeres bei erhöhter Temperatur kann die Rückführung des Teeres in den Verkokungsprozeß erheblich erleichtert werden. In diesem Fall verbleiben nämlich die niedrigsiedenden Teeranteile, insbesondere das Leichtöl und das Naphthalinöl, weitgehend im Gas. Der anfallende Dickteer kann ganz oder teilweise ohne weitere destillative Aufbereitung für die Her-ίο stellung neuer Kohlelösung eingesetzt werden.

Die Rückführung des Teeres in den Verkokungsprozeß vermindert die erforderliche Frischteermenge auf etwa 1,5 bis 2,5 % der zu verkokenden Eßkohle. Dieser geringe Frischteerzusatz wird durch den Zusatz von Erdöl bzw. Erdölprodukten zur Füllkohle noch weiter eingeschränkt oder im Extremfall ganz überflüssig. Die gleichzeitig mit der Verkokung einhergehende Pyrolyse-der Erdölprodukte führt unter anderem zu einem Ölteer, der nach der Verkokung in dem homogenen Teergemisch enthalten. ist.- Die Menge dieses -Ölteeres richtet sich naturgemäß nach Art und Umfang desr zugesetzten Öles und der Verkokungstemperatur. Da der Ölteer, · in 'ähnlicher Weise wie Kohlenteer, Steinkohlen zu lösen'imstande ist, wird die Verwendbarkeit des anfallenden Teeres durch den Ölzusatz zur Kohle nicht beeinträchtigt..

Der gemäß diesem Verfahrensbeispiel hergestellte Koks hatdie.folgenden Eigenschaften: ..

1. Er ist besonders großstückig. . · - /

2. Seilte .Trommelfestigkeit liegt im· allgemeinen . über der- eines - Hochofenkokses aus üblichen

3. Bei einer höheren scheinbaren und' wahren Dichte hat er einen etwas geringeren Pörenraüm als normaler Hochofenkoks.

Diese Eigenschaften machen den nach diesem Verfahrensbeispiel hergestellten Koks zu einem qualitativ hochwertigen Gießereikoks.

b) Koks aus Magerkohlen, Anthrazit bzw. Köksgrus " und KohlelÖ'sung ^v

Die Herstellung ernes großstückigen, festen Kokses aus Anthrazit bzw. Koksgrus und Kohlelösung erfordert einen höheren Prozentsatz Kohlelösung. Dieser Prozentsatz kann durch einen Zusatz von Fettkohlen vermindert werden. Es empfiehlt sich in diesem Fall besonders, auf 10 Teile Anthrazit bzw. Koksgrüs mindestens 1 bis 4 Teile Gas-, Fett- oder Eßkohlen zuzusetzen. · , .■■-.-

Im übrigen verfährt man analog der im Beispiel a) angegebenen Arbeitsweise. Dabei kann eine Verminderung des erforderlichen Zusatzes an Kohlelösung durch Brikettierung . des fertigen Gemisches erzielt werden. Die Kohlelösung dient hier, gleichzeitig als Bindemittel. Es sei erwähnt, daß die Kohlelösung auch in flüssiger Form in die Kohle gesprüht werden kann, erne Technik, die in der Brikettierung bereits bekannt ist. Man verwendet hierbei zweckmäßiger^ weise eine Kohlelösung mit geringerem" Kohlenanteil und entsprechend geringerer Viskosität.

Bei der Verkokung' von Anthrazit nach de.m beschriebenen Verfahren wird ein Koks" außerordentlich

hoher Dichte und mit geringem Porenraum erzielt. Der Koks ist besonders reaktionsträge und daher gut für die Fertigung von Elektroden und Kohlenstoffsteinen geeignet.

c) Koks aus niedrigflüchtigen feinkörnigen Steinkohlen und Kohlelösung

Bei der Verkokung feinkörniger Kohlen, beispielsweise Anthrazit-, Magerkohlen- oder Eßkohlen-Flotationskonzentraten, geht man im Gegensatz zu der im Beispiel a) gegebenen Anweisung zweckmäßigerweise von einem höheren Wassergehalt aus. Dieser Wassergehalt bedingt ebenfalls ein hohes Schüttgewicht. Im übrigen wird analog dem Beispiel a) und b) verfahren. Die Mischung der Kohle mit der Kohlelösung wird in den gebräuchlichen Mischaggregaten (Mischschnecken, Speichermischer usw.) durch eine vorherige Beölung der Kohle bzw. ein Eindüsen von Öl in das Mischaggregat sehr er- ao leichtert. Außerdem wird die Mischgüte verbessert.

d) Verbesserung der Stückigkeit und Koksgüte durch Zusatz von Kohlelösung zu an sich verkokbaren Kohlen ²S

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Verkokung an sich verkokbarer Kohlengemische sei an Hand des folgenden Beispieles erläutert:

Eine Kohle, deren Zusammensetzung und Eigenschaften aus den Angaben der Zahlentafel 1 hervorgehen, wurde mit 16stündiger Garungszeit in der üblichen Weise verkokt, und zwar einmal ohne und einmal mit einem Zusatz von 2% Kohlelösung. Die Kohlelösung wurde aus dem Teer der gleichen Kohle und Fettkohle mit 19% flüchtigen Bestandteilen im Verhältnis 1:1 in der schon beschriebenen Weise hergestellt. Das Füllkohlengemisch wurde über einen Speichermischer gut durchmischt.

Zahlentafel 1

Zusammensetzung und Eigenschaften der Füllkohle (ohne Kohlelösungzusatz)

a) Zusammensetzung

»/0 Fl. Best.; _waf »/0 der Füllkohle

Eßkohle 14 bis 19 31

Fettkohle 19 bis 23 37

Gaskohle 28 bis 32 32

b) Analysendaten der Füllkohle

Fl. Best._iwaf 22,6%

Asche 7,8Vo

Wasser 9,7%>

Kornanteil unter 2 mm 81,0 %

Dilatation +5

Kontraktion —21

Erweichungspunkt 392° C

	Ohne Kohlelösung	Ohne Kohlelösung	Kokses
Zahlentafel 2	57,1 »/0	81,5%
Stückigkeit und Festigkeit des	12,0%	11,4%	Mit Kohlelösung
a) Stückigkeit (Körnung)	18,8%	1,0%	64,2%
Kornklasse	5,5%	6,1%	12,3%
über 80 mm .	1,7%		12,9%
80 bis 60 mm .	4,9%	5,1%
60 bis 40 mm .	b) Micum-Trommelprobe	1,4%
40 bis 20 mm .		4,1%
20 bis 10 mm .	über 40 mm .
unter 10 mm .	40 bis 20 mm .	Mit Kohlelösung
20 bis 10 mm .	83,6%
unter 10 mm .	10,2%
0,7%
5,5%

40

45

55 Der durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielte technische Fortschritt ist außerordentlich groß. Die Kokskohlenbasis wird ganz erheblich verbreitert, da solche Kohlenarten, die für die Verkokung bisher nur in beschränktem Umfange zu benutzen waren, nunmehr in den Kokereien durchgesetzt werden können, und zwar bei gleichbleibender oder sogar noch besserer Koksqualität. Diese Möglichkeit wirkt sich auch insofern vorteilhaft aus, als für manche Kohlensorten oder -arten ein neuer Verwendungszweck aufgezeigt wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von festem Stückkoks aus festen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß den Brennstoffen vor der Verkokung in an sich bekannter Weise hergestellte Kohlelösungen zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlelösungen zu an sich nicht verkokbaren festen Brennstoffen zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlelösungen zu Steinkohlen oder Steinkohlengemischen, die an sich verkokbar bzw. noch verkokbar sind, in geringen Mengen zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus 10 Teilen Eßkohlen oder Steinkohlengemischen, deren flüchtige Bestandteile im Eßkohlenbereich liegen, und 1 bis 3 Teilen Kohlelösung bestehendes Einsatzgut verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzgut zusätzlich Erdöl oder Erdölprodukte zugemischt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzgut Koksgrus zugesetzt wird.

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Die Auswirkung des Zusatzes von 2% Kohlelösung auf den bei der Verkokung dieser Füllkohle anfallenden Koks geht aus der Zahlentafel 2 hervor:

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 220 056, 320 056, 607,741586;

französische Patentschrift Nr. 718 966; belgische Patentschrift Nr. 411757; britische Patentschrift Nr. 457 971; USA.-Patentschrift Nr. 2 453 544.

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