DE2416337A1 - Verfahren zur herstellung von briketts - Google Patents

Description

ⁿ Verfahren zur Herstellung von Briketts " Priorität: 9. April 1973, V.St.A., Nr. 349 294

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Briketts.

In der US-PS 3 140 241 und der US-PS 3 140 242 werden Verfahren zur Herstellung von Briketts beschrieben, die als Ersatz für Hüttenkoks sogar in Hochöfen verwendet werden können. Nach die-.sen Verfahren wird zerkleinerte Kohle getrocknet und in Gegenwart von Sauerstoff auf eine bei mindestens 121⁰C und unter der Teerbildungstemperatur liegende Temperatur erhitzt. Der Sauerstoff kann dem Gas, in dem sich die Kohle befindet, zugemischt werden (US-PS 3 140 241) oder bereits in der Kohle vorliegen (US-PS 3 140 242).

Zur Abtrennung aller im Dampf vorhandenen kondensierbaren Bestandteile, wie Teer, werden die erhaltenen Kohleteilchen in einer oder mehreren in Reihe geschalteten V/irbelschicht-Verko-

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kungsanlagen schlagartig auf Teerbildungstemperaturen von im allgemeinen 260 bis 465°C erhitzt. Zur Abtrennung nichtkondensierbarer flüchtiger Bestandteile im Dampf und zur Herstellung eines Calcinierungsproduktes, das vorzugsweise höchstens 3 Prozent flüchtige Bestandteile, aber mindestens 1 Prozent Wasserstoff enthältj wird der so erhaltene teerfreie Koks auf noch höhere Temperaturen von im allgemeinen 760 bis 870⁰C Gasaustrittstemperatur erhitzt. Anschließend wird das erhaltene Calcinierungsprodukt in einer inerten Atmosphäre so weit abgekühlt, daß es an der Luft gehandhabt werden kann, mit einem bituminösen Bindemittel vermischt und zu Briketts geformt. Das Bindemittel wird vorzugsweise aus dem in- der Verkokungsanlage gewonnenen Teer hergestellt, der solange nit Luft geblasen wird, bis sich ein bei Raumtemperatur festes Pech gebildet hat. Die Härtung der Briketts erfolgt in Anwesenheit von Sauerstoff in· einer exothermen Reaktion, die offers''-htuch zwischen dem Sauerstoff und dem CaIcinierungsprodukt «Peeh-Genisch stattfindet und eine Verschmelzung von Calciiiierungsprodukt und Bindemittel bewirkt. Lufttemperaturen von etwa 190 bis 235°C in einem zur Härtung verwendeten Ofen erzeugen während des HärtungsVorgangs im Innern der Briketts Temperaturen von 260 bis 290⁰C. Anschließend v/erden die Briketts tis zu einem. Gehalt, von höchstens etwa 3 Prozent an flüchtigen Bestandteilen verkokt.

Eines der Hauptprobleme bei diesem Verfahren ist die Einstellung des Mengenverhältnis= ses von Calcinierungsprodukt zu Bindemittel, um feste Briketts zu erhalten. Einige Köhlesorten spalten zu wenig Teer ab, der zur Herstellung des Bindemittels verwendet wird. In diesen Fällen muß zusätzlich Bindemittel zugeschlagen werden.

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In einigen Fällen ist die Te'erauobeute so gering, daß es zweckraäßig ist, das TGcr~¥iedergcwinnungßsystem ganz zu beseitigen und Bindemittel aus anderen Quellen zu beziehen. Dadurch werden einerseits die Kosten für das Teer--V,^riedergewinriungs system gespart, andererseits erhöht sich der Brennwert der Toerdämpfe im v/eiteren Verfahren, wodurch die Anschaffungskosten des Bindemittels ausgeglichen werden.

Die im Handel erhältlichen Bindemittel wirken sich oft nachteilig auf das Verfahren und die Br.il;ettquaIitat aus. N ie de Tempora tür-Steinkohlenpeche und einige andere Pechsorten können problemlos verwendet werden. Jedoch bereiten die in normalen Destillationsöfen gewonnenen handelsüblichen billigen Hochtemp-sratur-Peche in der Weiterνt■'farbeitun;;; erhebliche Schwierigkeiten, dies gilt auch für nicohungen von Calcinierungcprodukten mit hohem Pechanteil. Me η ohr. el ist es sogar unr-öglioh, auf herkömmliclHij.1 Walzen«Brikett!einlagen Briketts zufriedenstellender-Qualität herzustellen. In den Fällen, in d&ncn dies dennoch möglich ist, werden die M&;Khinen ρ bork beansprucht und unterliegen hohem Verschleiß. ])o;;halb war es bis jetzt unwirtschaftlich _f normale Deßtillatiom-cfsnpeche als Bindemittel für reaktionsfähige Calcinierungspro-'3ukte zu verv;enden.

AufgabG der Erfindung ist or=, ein Verfahren zur Herstellung von Briketts zu schaffen, das die Verwendung von Bestillationsofenpechen als Bindemittel zur Brikettierung von reaktionsfähigen Kohle-Calcinier·.' !^!.sprodukton ermöglicht, die nach den in den US-Patontschrif-t-n 3 IAO ?Jr\ und 3 140 242 beschriebenen Verfah«

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gelöst«

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Briketts aus reaktiven Calcinierungsprodukten und 'bituminösen Bindemitteln, bei dem

(1) durch Erhitzen von zerkleinerter Kohle auf eine bei mindestens 120⁰C und unter der Teerbildungstemperatur liegende Temperatur in Gegenwart von Sauerstoff Kohleteilchen hergestellt werden, die

(2) zur Abtrennung aller kondensierbaren Dampfbestandteile in einem oder mehreren in Reihe geschalteten .Wirbelschicht-Verkokungsanlagen schlagartig auf Teerbildungstemperaturen von 260 bis 485⁰C erhitzt und

(3) zur Abtrennung nicht-kondensierbarer flüchtiger Bestandteile und zur Herstellung des reaktionsfähigen Calcinierungsprodukts, das wenigstens 1 Prozent Wasserstoff und vorzugsweise höchstens 3 Prozent flüchtige Bestandteile enthält, noch höheren Temperaturen, entsprechend Gasaustrittstemperaturen von 760 bis 870⁰C, ausgesetzt werden,

(4) das erhaltene Calcinierungsprodukt in einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es an der Luft gehandhabt werden kann, unter Luftzutritt mit einem bituminösen Bindemittel zu einer verpreßbaren Masse vermischt wird, diese zu grünen Briketts verarbeitet und zur Überführung in feste Briketts .in einer sauerstoff haltigen Atmosphäre gehärtet werden und gegebenenfalls die gehärteten Briketts bis zu einem Gehalt von unter 3 Prozent an flüchtigen Bestandteilen verkokt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem Calcinierungsprodukt Wasser in Mengen von etwa

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3 Prozent, "bezogen auf das Gewicht des Calcini erungsprodukt es, bis zur Sättigungsmenge zusetzt und als Bindemittel ein
Destillationsofenpech verwendet.

Die Sättigungsmenge des zugesetzten Wassers ist erreicht, wenn
das Calcinierungsprodukt kein weiteres V/asser mehr aufnimmt, was bei etwa 100 Prozent, bezogen auf das Gewicht des Calcinierungsproduktes, der Fall ist. Das Calcinierungsprodukt kann vor oder nach, vorzugsweise vor, dem Zusatz.von Bindemittel mit Wasser
versetzt werden. Nach gründlichem Mischen des angefeuchteten
Calcinierungsproduktes mit Bindemittel wird die Mischung zu grünen Briketts verarbeitet. Diese werden in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre zu festen Briketts gehärtet, die vorzugsweise bis zu einem Gehalt von 3 Prozent an flüchtigen Bestandteilen verkokt werden. · ■

Die Calcinierungsprodukte können aus jeder Kohlesorte, von Braunkohle bis Anthrazit, gemäß den US-Patentschriften 3 14O 241
und 3 14O 242 erhalten werden.

Zur Herstellung fester Briketts wird das Calcinierungsprodukt
mit Bindemittel, im allgemeinen 12 bis 25 Prozent des Brikettgesamtgewichtes, vermischt und auf einer Brikettieranlage, im all-, gemeinen einer Walzenbrikettieranlage, zu grünen Briketts verpreßt. Diese müssen bereits so fest sein, daß mit ihnen der Härtungsofen beschickt werden kann, in dem sie in Gegenwart von
. Sauerstoff in einer Reaktion zwischen dem reaktionsfähigen Calcinierungsprodukt und dem Bindemittel su einem homogenen Produkt gehärtet werden. Die Gastemperatur im Härtungsofen wird genügend

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hoch gewählt, damit eine exotherme Reaktion beginnt, die im Innern der Briketts Temperaturen von etwa 260 bis 290⁰C, maximal etwa 1300⁰C, erzeugt. Die gehärteten Briketts können direkt verwendet oder verkokt werden, um sie durch Verminderung ihres Gehalts an flüchtigen Bestandteilen den Erfordernissen beim Einsatz in Hochöfen anzupassen.

Überraschenderweise zeigte sich, daß nach Zusatz von 3 oder mehr Gewichtsprozent Wasser zum reaktionsfähigen Calcinierungsprodukt, vorzugsweise vor dem Vermischen mit Bindemittel, Mis chungen aus Calcinierungsprodukt und Destillationsofenpech erhalten werden, die auf Walzenbrikettieranlagen ohne Schwierigkeit brikettiert werden können. Eine Mischung, in der das Calcinierungsprodukt nicht genügend Wasser enthält, führt entweder wegen des erforderlichen hohen Preßdrucks zur Überbeanspruchung der Brikettieranlage oder ergibt keine Briketts ausreichender Festigkeit, während eine wasserhaltige Mischung sich gut verarbeiten läßt und grüne Briketts liefert, die sich härten lassen und zum gewünschten Endprodukt führen.

Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Mischungen ist ein Zusatz von wenigstens 3 Prozent Wasser, bezogen auf das Gewicht ■ " des Calcinierungsproduktes, nötig. Gute Ergebnisse v/erden bis zu einem Wassergehalt von 50 Prozent erhalten. Ein typisches Calcinierungsprodukt absorbiert Wasser in Mengen bis etwa in Höhe des eigenen Gewichts. Ein.Wassergehalt im Bereich der Sättigungsmenge führt entweder beim Vermischen des Calcinierungsprodukt s mit Bindemittel oder im Brikettiervorgang zur Abscheidung von Wasser, das zwar das Verfahren nicht beeinträchtigt, _j

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aber auch keinen Vorteil bringt und deshalb vermieden werden sollte.

Erfindungsgernäß können Destillationsofenpeche aus einem breiten Bereich der Erweichungspunkte verwendet werden. Bevorzugt werden handelsübliche Destiülationsofenpeche mit Erweichungspunkten von etwa 35 bis 100⁰C, bestimmt mit Ring und Kugel nach ASTM D 36-11.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Mengenangaben beziehen sich auf das Gewicht, soweit nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

Nach der Kohlepyrolyse gemäi3 US-PS 3 14O 241 wird eine 27 Prozent flüchtige Bestandteile enthaltende, stark gesinterte. Kohle mit einem Wert 6 bis 7 nach ASTM D 720-19 in einer Hammermühle zu Kohleteilchen zerkleinert, die ein Sieb der lichten Maschenweite 2,38 mm passieren, aber zu wenigstens 95 Prozent von einem Sieb der lichten Maschenkelte 44 Mikron zurückgehalten werden. Die Kohleteilchen werden stufenweise in drei V/irbelschichten unter folgenden Bedingungen erhitzt.

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Gesamtlaufzeit in Stunden Beschickung mit Trockenkohle Katalysierur-gs stufe:

Innendurchmesser des Katalysators Temperatur im Wirbelbett Verweilzeit in Minuten ¥irbelbettmedium: Oberflächengeschwindigkeit Zusammensetzung in Volumprozent:

Sauerstoff Stickstoff Dampf

Verkokung stufe :_{m i}

Innendurchmesser der Verkokungsanlage . Temperatur im Wirbelbett Kreislauf in Minuten Wirbelbettmedium: Oberflächengeschwindigkeit Zusammensetzung in Volumprozent:

Sauerstoff Stickstoff Dampf

Calcinierunp;.? stufe:

Innendurchmesser der Calcinierungsanlage

Temperatur im Wirbelbett Verweilzeit in Minuten Wirbelbettmedium: Oberflächengeschwindigkeit ■ Zusammensetzung in Volumprozent Sauerstoff Stickstoff

	2416337	kg	keiner	cm
48		cm	20,.32
1900,6		5100C
24,4		13	cm/sec
427°C	cm/sec	3,05
26		8,5
2,29		31,9
11,5	59,6
88,5

20,32	cm
8710C
18
3,81	cm/sec
21,0
79,0

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Nachfolgend wird das Calcinierungsprodukt in einer Wirbelschicht mit Stickstoff als Wirbelschichtmedium gekühlt und in verschlossenen Behältern bis zur Verwendung gelagert.

Aus dem Calcinierungsprodukt können mit Pechen, die beim Brennen von Kohle bei niederen Temperaturen erhalten wurden, Briketts guter Qualität hergestellt werden, während bei Verwendung von üblichem Destillationsofenpech als einzigem Bindemittel nur schlechte Ergebnisse erzielt werden.' Zwar kann man eine ty-· pische Mischung aus 85 Prozent Calcinierungsprodukt und 15 Prozent Destillationsofenpech vom Erweichungspunkt 57⁰C, bestimmt mit Ring und Kugel nach ASTM-D 36-11, als Bindemittel problem-.los herstellen, doch lassen sich aus der Mischung in einer üblichen Valzenbrikettieranlage, selbst bei einem Druck bis zu 1430 kg/cm, keine Briketts formen. Auch mit höherem Bindemittelanteil, bis zu 20 Prozent auf 80 Prozent Calcinierungsprodukt, lassen sich auch bei hohen Preßdrucken in der Brikettieranlage keine Briketts herstellen.

Bei der Wiederholung des Verfahrens unter Zusatz von 10 Prozent Wasser zum Calcinierungsprodukt und anschließendem Mischen von.38,56 kg (Trockengewicht) Calcinierungsprodukt mit 6,8 kg des gleichen Destillationsofenpechs als Bindemittel läßt sich die Mischung auf der gleichen Brikettieranlage bereits bei mäßigen Preßdrucken gut verarbeiten. Die erhaltenen grünen Briketts werden 120 Minuten bei einer Temperatur von -215 bis 220⁰C in einer 19 Prozent Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre gehärtet und anschließend 20 bis 30 Minuten bei 885 bis 905°C verkokt. Es werden sehr gute Briketts in Kissenform der Größe ,

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3,81 χ 3|81 χ 2,54 cm-'⁾ mit einer Druckfestigkeit von 612,36 kg erhalten.

Entsprechende Versuche mit geringeren Wassermengen von 5, 3 und

2 Prozent ergeben, daß bei 5 Prozent Wasser die Brikettieranlage zufriedenstellend arbeitet und gute Briketts liefert, bei

3 Prozent Wasser die -Anlage bereits unter erhöhter Belastung fährt, aber noch gute Briketts herstellt, und bei 2 Prozent Wasser nur unter sehr hohem Preßdruck Briketts formen kann.

Beispiel 2

Ähnliche Ergebnisse wie nach Beispiel 1 werden bei Verwendimg anderer Kohlesorten, v/ie

a) Moorkohle B, 43 Prozent flüchtige Bestandteile, Wert 0 nach ASTM D 720-19 oder

b) Kohle mit niedrigem Sinterwert, 33 Prozent flüchtige Bestandteile, Wert 1 bis 1,5 nach ASTM D 720-19

erhalten.

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Claims (3)

Pat e η t a η s ρ r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung von Briketts aus reaktiven CaI-cinierungsprodukton und bituminösen Bindemitteln, in dem

(1) durch Erhitzen von zerkleinerter Kohle auf eine bei mindestens 12o°C und unter der Teerbildungstemperatur liegende Temperatur in Gegenwart von Sauerstoff Kohleteilchen hergestellt v/erden, die

(2) zur Abtrennung aller kondensierbaren Darerpfbestandteile in einem oder mehreren in Reihe geschalteten Wirbelschicht» Verkokungsanlagen schlagartig auf Tgerbildungstemperatüren γόη 260 bis 485°C erhitzt und

(3) zur Abtrennung nicht-kondensierbarer flüchtiger Bestandteile und zur Herstellung des-reaktionsfähigen Calcini^rungsprodukts, das wenigstens 1 Prozent Wasserstoff und vorzugsweise höchstens 3 Prozent flüchtige Bestandteile enthält, noch höhere Tempera türen, entsprechend Ga saustritt sternperaturen von 760 bis 870⁰C, ausgesetzt werden,

(4) das erhaltene Calcinierungsprodukt in einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es an der Luft gehandhabt werden kann, unter Luftzutritt mit einem bituminösen Bindemittel zu einer verpreßbaren Masse vermischt wird, diese zu grünen Briketts verarbeitet und zur Überführung in feste Briketts in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gehärtet v/erden und gegebenenfalls die gehärteten Briketts bis zu einem Gehalt von unter 3 Prozent an flüchtigen Bestandteilen verkokt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß man dem Calcinierungsprodukt Wasser in Mengen ve"ι jtwa 3 Prozent, bezogen _J

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auf das Gewicht des Calcinierningsproduktes, Ms zur Sättigurigsmenge zusetzt und als Bindemittel ein Destillationsöfenpech verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ man das Calcinierungsprodukt mit Wasser versetzt bevor man das Bindemittel zumischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Destillationsofenpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 35 und 1ÖO°C, bestimmt mit Ring und Kugel nach ASTM D 35-11, verwendet.

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