DE2444066A1

DE2444066A1 - Verfahren zur erzeugung von festem koks aus kohlen mit geringen verkokungseigenschaften

Info

Publication number: DE2444066A1
Application number: DE2444066A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Bernt; Heinrich Wilhelm Dr In Gudenau; Werner Prof Dr Ing Wenzel
Original assignee: 5100 AACHEN
Current assignee: 5100 AACHEN
Priority date: 1974-09-14
Filing date: 1974-09-14
Publication date: 1976-03-25
Also published as: DE2444066B2; BE833321A

Description

"Verfahren zur Erzeugung von festem Koks aus Kohlen mit geringen Verkokungseigenschaften" Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Verbesserung der Koksfestigkeit bei solchen Kohlen, die bei der Verkokung unter normalen Verkokungsbedingungen, insbesondere in Verkokungskammern, nur Kokse mit geringen Festigkeiten ergeben. Solche Bedingungen liegen unter anderem bei der Verkokung von relativ niedrig flüchtigen Kokskohlen, wie bei einem Gehalt von etwa 16% an flüchtigen Bestandteilen vor. Die aus solchen Kohlen gewinnbaren Kokse sind normalerweise kleinstückig und neigen bei der Beanspruchung stark zum Zerfall.
Es wurde gefunden, daß man aus solchen Kohlen mit geringen Verkokungseigenschaften Kokse mit guter Festigkeit bei der Verkokung, insbesondere bei der normalen Kainmerverkokung erhalten kann, wenn man der Kohle größere Mengen an Schweröl, Teer oder anderen höher siedenden Kohlenwasserstoffen vor der Verkokung beigibt.
Ansich ist es seit längerer Zeit bekannt, Gemische von Kohle und öl zu verkoken und es hat sich hierbei gezeigt, daß unter normalen Verkokungsbedingungen eine nennenswerte Verfestigung des erzielten Kokses nicht erreicht wird.
Die erfindungsgem.;ße Maßnahme, um aus Kohleölmischungen feste Kokse zu erzeugen besteht darin, daß die feinkörnige Kohle mit dem beizumischenden öl als Pelletierflüssigkeit zu Kohle-Ol-Pellets umgewandelt wird, wobei der ölgehalt der Pellets bei etwa 5 - 30 Gewichtsprozent liegt, vornehmlich bei etwa 20 - 25%.
Um die Pelletierung der feinkörnigen Kohle mit dem Schweröl, Teer oder anderen höher siedenden Kohlenwasserstoffen zu ermöglichen, erfolgt diese Sei erhöhter Temperatur wie bei etwa 80 bis loooc.
Die Heißpelletierung wird in normalen Pelletiereinrichtungen wie Pelletiertellern oder Pelletiertrortineln durchgeführt, wobei das öl vor dem Pelletieren auf eine Temperatur von etwa 120° erhitzt wird und diese Erhitzungstemperatur von den viskosen Eigenschaften des öles beeinflußt ist. Die Kohle wird entweder mit Normaltemperatur oder ebenfalls wenig erhitzt, wie bei 50 - 50tC,in den Pelletierteller gegeben.
Die auf diese Weise erzeugten Kohle-öl-Pellets lassen sich nach dem Erkalten ohne Zubruchgehen bunkern, transportieren und umschütten, so daß günstige Voraussetzungen für die Handhabung eines solchen Zwischenproduktes im Kokereibetrieb gegeben sind.
Bei der Verkokung solcher Kohleölpellets auf dem Wege der normalen Kammerverkokung ergibt sich ein fester Stückkoks, dessen Festigkeit und Abriebwerte wesentlich über denen bei der Verkokung nicht pelletierter Kohle-öl-Miischungen lieaen. Eine Weiterausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß nach ansich bekannten Methoden aus den Kohle-öl-Pellets Formkoks hergestellt wird. Hierbei kann es sich um kontinuierliche Verkokungsverfahren handeln, wie die Sandbettverkokung oder die Schachtofenverkokung mit Spülgaserhitzung. Besonders vorteilhaft erscheint es aber, hierfür die normalen Kammerverkokungsanlagen heranzuziehen und diese für die Formkoksherstellung nutzbar zu machen. Im Falle der Kokserzeugung mit der normalen Kainmerverkokung, d.h. also bei indirekter Beheizuna,l.erden die Kohle-öl-Pellets vor der Verkokung mit Trennschichten versehen, die das Zusamnenbacken, bzw. Zusammenfließen der einzelnen Kohlepellets bei der Erhitzung verhindern. Als solche Trennschichten haben sich anpelletierte Schichten aus feinkörnigen Stoffen mit einer Dicke von eta 0,2 bis etwa 2 mm, vornehmlich bei etwa 0,5 mm als zweckmäßig erwiesen. Diese anpelletierten Schichten bestehen aus feinkörnigen Stoffen, wie Hamaçiterzt Kalk, Feinkoks u.a.
Die Schichtdicke hängt hierbei von der Art des Stoffes ab, indem Hämatiterz durch ihren oxidierenden Einfluß auf das Backbitumen besonders wirksam sind und deshalb in sehr dünnen Schichten angewandt erden können, während beispielsweise Kalk lediglich physikalisch als Trennschicht wirkt und in dickeren Schichten verwendet werden muß.
Solche Trennschichten haben bei der Verkokung von Kohle-Öl-Pelles desweiteren die Aufgabe, entschwefelnd zu wirken. Schweröle enthalten oft größere Mengen an Schwefel, insbesondere wenn in erwünschter Weise billige Schweröle eingesetzt werden und es ist deshalb erforderlich nach Möglichkeit eine Entschwefelunq des Kokses während des Verkokungsvorganges zu erreichen. Diese Entschwefelung ist u.a. bei der Verwendung von Kalk gegeben, indem unter den vorliegenden reduzierenden Bedingungen bei der Verkokung der Kalk in Kalzium-Sulfid umgesetzt wird.
Anstelle von Kohle-Öl-Pellets können auch andere Kohle-öl-Agglomerate wie mit öl gebundene Kohlebriketts Verwendung finden.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es auch, einem weiteren Entwicklungsziel der Kohleverkokung näher zu kommen, das ist die Abkürzung der Verkokungszeit bei der Kammerverkokung. Während normalerweise bei einer Schnellerhitzung der Kohle ein sehr rissiger und relativ kleinkörniger Koks bei der Verkokung entsteht, findet die Schnellerhitzung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich günstigere Bedingungen vor. Auch bei einer Verringerung der Verkokungszeit um etwa 33% sinkt die Festigkeit der nach dem Verfahren der Erfindung in Verkokungskammern erzeugten Formkoksstücke kaum ab.
Die Tatsache, daß bei der Verkokung von Kohle-bl-Pellets in der Beschickung der Verkokungskammer bis zum Weichwerden der Beschickuna im Bereich von etwa 450 - 5000C ein großes regelmäßiges Lückenvolumen besteht, ermöglicht eine sehr vorteilhafte Schnellerhitzung des Kammerinhaltes. Erfindungsgemäß wird nach dem Einfüllen der Beschickung in die Rammer bis zum Zeitpunkt der Zusetzung des Zwischenraumes durch Aufschmelzen der Kohle heißes Gas durch die Kohlebeschickung hindurchgeführt und hiermit die Kohle relativ schnell auf Temperaturen bei etwa 350 - 400°C aufgeheizt. Die weitere Erhitzung erfolgt dann in ansich bekannter Weise auf indirektem Wege durch die Kammerwandung hindurch.
Als Aufheizgas kann Rauchgas verwendet werden. Hierbei besteht aber die Notwendigkeit, aus dem Abgas der Verkokungskammer während der direkten Aufheizperiode die verdampften Kohlenwasserstoffe zurückzugewinnen. Vorteilhafter ist es deshalb als Aufheizgas direkt das Abgas aus bereits bei entsprechend hoher Temperatur befindlichen Verkokungskammern zu entnehmen und dieses am Boden von solchen Kammern einzublasen, die sich noch im Stadium der direkten Aufheizung befinden. In diesem Pall kann das Abgas der letzteren Kammern direkt wieder dem Produktgas der Kokerei beigegeben werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden vier Beispiele weiter erläutert: Beispiel 1: Eine Steinkohle mit 15,1 % flüchtigen Bestandteilen (wasser- und aschefrei) und mit einer Korngröße unter 1 mm wurde in eine runde Verkokungsretorte mit einem Innendurchmesser von 25 cm bei einer Höhe von 60 cm eingefüllt. Die Erhitzung der Kohle erfolgte durch die Wände der Retorte hindurch und zwar derart, daß eine maximale Verkokungstemperatur in der Mitte der Retorte von 1000° C in 6 Std. erreicht wurde.
Der erzeugte Koks hatte eine Korngröße über 30 mm von 23,6% bei einem Anteil an Feinkoks unter 10 mm von 45%. Der Koks über 30>m wurde in einer Normtrommel (MIKUM) kalt beansprucht und zwar ueber 100 Umdrehungen während 4 Minuten. Die Koksfestigkeit M 30, d.h. die Menge, des mit über 30 mm Korngröße in die Probetrommel eingefüllten Kokses, die nach erfolgter Probe noch über 30 mm Korngröße aufwies, betrug 0%. Der Abrieb M 10, d.h. die Korngröße unter 10 mm nach dem Trommeln betrug 90%.
Der Schwefelgehalt betrug 0,84%.
Beispiel 2: Die gleiche Kohle wie in Beispiel 1 wurde mit 24,5% Gewichtsprozent Schweröl bei einer Temperatur von 80°C vermischt. Das Schweröl hatte einen Gehalt an fixem Kohlenstoff von 15%, sein Gesamtkohlenstoffgehalt lag bei 90%, der Wasserstoffgehalt betrug 88. Der SuWefelaehalt des Schweröls lag bei 2,8%.
Die Kohle-öl-4ischung wurde in der gleichen Retorte wie unter Beispiel 1 mit derselben Verkokungstemperatur und derselben Verkokungszeit verkokt.
Die Korngröße des ausgebrachten Kokses lag mit 60,8% über 30mm, der Feinanteil kleiner 10 mm lag bei 13,8. Der Schwefelgehalt des Kokses lag bei 1,08%.
Beispiel 3: Die gleiche Kohle wie in den Beispielen 1 u. 2 wurde auf eine Korngröße unter 1 mm zerkleinert. Die zerkleinerte Kohle wurde auf einem Pelletierteller mit Schweröl pelletiert, wobei es sich um das gleiche Schweröl wie in Beispiel 2 handelt. Das Schweröl wurde vor dem Pelletieren auf eine Temperatur von 120CC erhitzt; es wurde eine Menge von 24,8 Gewichtsprozent Oel zugegeben. Die erzeugten Kohle-Ol-Pellets hatten einen Durchmesser bei etwa 40 mm.
An die Kohle-öl-Pellets wurde eine ca. 2 mm starke Schicht aus gebranntem Feinkalk anpelletiert.
Die mit einer Kalkschale versehenen Kofrle-öl-Pellets wurden in die gleiche Verkokungsretorte eingefüllt, die auch bei den Beispielen 1 und 2 benutzt wurde. Die Verkokungszeit betrug 6 Stunden bis zum Erreichen der maximalen Verkokungstemperatur von 1000° C in der Mitte der Verkokungskammer. Der ausgebrachte Kokskuchen fiel zu einzelnen etwa gleichgroßen Koksstücken auseinander, deren Größe durch die eingesetzten Kohle-bl-Pellets gegeben ist. Der größte Teil der Kalkschale fiel bereits bei einem Auseinandernehmen des Kokskuchens von den Koksstücken ab. Er konnte durch Absieben praktisch restlos von dem Koks getrennt werden. Bei diesem Siebvorgang zerfielen die Kalkschalen so weitgehend, daß ein Xalkpulver vorlag, das durch Absieben oder Windsichtung von dem Feinkoks getrennt werden konnte.
Der erzeugte Koks hatte eine Korngröße von 90,5% über 30 mm bei einer Feinkoksmenge unter 10 mm von 2,4%. Die Trommelfestigkeit M 30 betrug 77,2%, der Abrieb M 10 lag bei 12,2.
Der Schwefelgehalt des erzeugten Kokses lag bei 0,92%. Der Schwefelgehalt in dem - nur einmal verwendeten Kalk - lag bei 1,55%.
Beispiel 4 Die gleiche Kohle wurde mit dem gleichen öl unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 behandelt mit den folgenden Abänderungen: 1. Durch Löcher im Boden der Verkokungskammer wurde von Verkokungsbeginn bis zum Erreichen einer Temperatur von 3800 in der Kammermitte heißes Rauchgas eingeblasen und am Kammerkopf abgeführt. Die Anfangstemperatur des Rauchgase betrug 6500C 2. Die Gesamtverkokungszeit betrug 4 Std. Der erzeugte Koks hatte eine Korngröße von 88,6% über 30 mm bei einer Feinkoksmenge unter 10 mm von 3,8%. Die Trommelfestigkeit.M 30 betrug 76,8%, der Abrieb M 10 lag bei 12,9%.
Derschwefelgehalt des erzeugten Kokses lag bei 0,918.
Das Verhalten des Kokskuchens bei im Ausbringen aus der Kammer war gleichartig wie bei Beispiel 3.

Claims

Patentansprüche

"Verfahren zur Erzeugung von festem Koks aus Kohlen mit geringen Verkokungseigenschaften" 1. Verfahren für die Verbesserung der Koksfestigkeit insbesondere bei der Verkokung von Kohlen mit geringen Verkokungseigenschaften, bei dem der zu verkokenden Kohle Sshweröl, Teer oder andere höher siedende Kohlenwasserstoffe beigefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Kohle mit dem öl als Pelletierflüssigkeit zu Kohlepellets angewandt wird, wobei der ölgehalt der Pellets bei etwa 5 - 30 Gewichtsprozent liegt, vornehmlich bei etwa 20 bis 25 Gew.%, wobei die Pelletierung bei erhöhter Temperatur erfolgt, wie bei 80 bis 1000C, und wobei die Kohle/öl-Pellets in einem ansich bekannten Verkokungsprozeß zu Koks umgewandelt werden, vornehmlich unter Anwendung der normalen Kammerverkokung.
2. Verfahren nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Kammerverkokung die Pellets vor der Verkokung mit einer anpelletierten Trennschicht versehenwerden xton etwa 0,2 bis etwa 2 mm Stärke - vornehmlich etwa 0,5 mm -aus einem das Zusammenbacken verhindernden Stoff wie Hämatiterz, Kalk, Feinkoks u.a.
3. Verfahren nach Anspruch 1) und 2) dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Kohle/öl-Pellets andere Kohle/öl-Agglomerate wie Briketts aus derartigem Material Verwendung finden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit Kohle/bl-Pellets gefüllten Verkokungskammer der Leerraum zwischen den Pellets dafür ausgenutzt wird, nach dem Einfüllen bis zum Zeitpunkt der Zusetzung des Zwischenraumes durch Aufschmelzen der Kohle heiße Gase durch die Kohlebeschickung hindurchzuführen zum Zwecke der schnellen direkten Aufheizung.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 4) dadurch gekennzeichnet, daß als Aufheizgas Gas aus bereits bei entsprechend hoher Temperatur befindlichen Verkokungskammern Verwendung findet.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizgas durch öffnungen im Kammerboden oder durch dicht darüber liegende öffnungen in den Kammerwänden in die Verkokungskammern eingedrückt wird.