DE434724C

DE434724C - Process for the production of hard coke from coal with a high content of volatile components

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Publication number: DE434724C
Application number: DEI21286D
Authority: DE
Original assignee: ILLINGWORTH CARBONIZATION CO
Current assignee: ILLINGWORTH CARBONIZATION CO
Priority date: 1920-02-28
Filing date: 1921-02-27
Publication date: 1926-10-02
Also published as: DE442964C

Description

Verfahren der Erzeugung von hartem Hüttenkoks aus Kohle mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verkoken von Kohlen und hat zum Zweck, eine bessere und gleichmäßigere Koksqualität zu liefern.Method of producing hard metallurgical coke from coal with a high volatile content. The invention relates to a method for coking coals and has the purpose of a better and more uniform coke quality to deliver.

Bei der bisher üblichen Herstellung von Koks wird eine bituminöse Kohle benutzt, die etwa 17 bis 35 Proaent flüchtiger Substanzen bei goo° C enthält; der erhaltene Koks ist nicht von gleichmäßiger Beschaffenheit und in manchen Fällen von einer Art, die nicht immer für metallurgische Zwecke benutzbar "ist.In the previously customary production of coke, a bituminous coal is used which contains about 17 to 35 percent of volatile substances at goo ° C; the coke obtained is not of uniform quality and in some cases of a type which is not always useful for metallurgical purposes.

Zur Herstellung von Gas ist eine bituminöse Kohle erforderlich, die etwa 3o bis 4o Prozent flüchtiger Produkte bei goo° C enthält.For the production of gas a bituminous coal is required, which contains about 3o to 4o percent volatile products at goo ° C.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kohle vor dem eigentlichen Verkoken einer Vorerhitzung zu unterziehen; die Erfindung bezieht sich auf die Bedingungen, unter denen diese Vorerhitzung ausgeführt werden soll.It has already been suggested to use coal before the actual coking subject to preheating; the invention relates to the conditions under which this preheating is to be carried out.

Es ist nun gefunden worden, daß alle Kohlen, mit Ausnahme der sogenannten »dry steamg Kohle und des Anthracits, also alle Steinkohlen, die mehr als 1a bis 14 Prozent flüchtiger Substanzen bei goo° C enthalten, in derartige Vorbehandlung genommen werden können, jedoch nach einem ganz bestimmten Verfahren, so daß gleichmäßig guter und harter Hüttenkoks erhalten wird. Voraussetzung ist, daß die Kohlensorten Harzbestandteile in genügender Menge enthalten. Die für eine derartige Behandlung geeigneten Kohlensorten können in drei Typen eingeteilt werden, je nach der Menge und der Beständigkeit desjenigen Teiles der Kohle, welcher unterhalb 5oo° C zersetzt wird; dieser Teil besteht hauptsächlich aus Harz-, Cellulose-und Humussubstanzen. Es ist gefunden worden, daß die Cellulose- und Harzsubstanzen nach den Temperaturen unterschieden werden können, bei welchen sie sich zersetzen.It has now been found that all coals, with the exception of the so-called »Dry steamg coal and anthracite, i.e. all hard coals that are more than 1a to Contains 14 percent of volatile substances at goo ° C in such pretreatment can be taken, but according to a very specific procedure, so that evenly good and hard metallurgical coke is obtained. The prerequisite is that the types of coal Contains sufficient resin components. The one for such treatment Suitable types of coal can be classified into three types, depending on the amount and the durability of that part of the coal which decomposes below 500 ° C will; this part consists mainly of resin, cellulose and humus substances. It has been found that the cellulosic and resinous substances depend on the temperatures it is possible to distinguish which ones they decompose.

Harzsubstanzen sind diejenigen Teile einer Steinkohle oder eines Kohlenrückstandes, die in kochendem Pyridin und auch in Chloroform löslich sind.Resin substances are those parts of a hard coal or a coal residue, which are soluble in boiling pyridine and also in chloroform.

Cellulosesubstanzen sind diejenigen Teile einer Steinkohle oder eines Kohlenrückstandes, die in Pyridin, nicht aber in Chloroform löslich sind.Cellulosic substances are those parts of a bituminous coal or a Carbon residue that is soluble in pyridine but not in chloroform.

Humussubstanzen sind diejenigen Teile der Kohle, die in Ätznatron oder Ätzkali löslich sind. Die Kohlen können also wie folgt eingeteilt werden: Type I, bei der sich die Humus-, Cellulose-und Harzsubstanzen bei oder unterhalb 300° C zersetzen, Type 1I, bei der sich diese Substanzen bei oder unterhalb 35o° C zersetzen, Type III, bei oder unterhalb d.00° C, Type IV, bei oder unterhalb .I50° C.Humus substances are those parts of the charcoal that are in caustic soda or caustic potash are soluble. So the coals can be classified as follows be: Type I, in which the humus, cellulose and resin substances are at or below Decompose 300 ° C, Type 1I, in which these substances are at or below 35o ° Decompose C, Type III, at or below d.00 ° C, Type IV, at or below .I50 ° C.

Die besten Typen der Kokskohlen enthalten verhältnismäßig geringe Mengen der Type II, größere Mengen der Type III und kleinere Mengen der Type IV. Gaskohlen enthalten ebenfalls diese Typen, aber die Menge der Type II ist größer als bei den Kokskohlen; die gasreicheren Kohlen enthalten erhebliche Mengen der Type I. Weiln daher Gaskohlen unter Abschluß von der Luft bei 350° C erhitzt werden, «-erden Kohlen der Type l und II ausgeschaltet; diese Typen hinterlassen bei der Behandlung einen Rückstand entsprechend den Typen III und IV, und dieser Rückstand ist für die Koksgewinnung geeignet.The best types of coking coals contain relatively small amounts Type II quantities, larger quantities of Type III and smaller quantities of Type IV. Gas coals also contain these types, but the amount of Type II is greater than with the coking coals; the more gas-rich coals contain considerable amounts of the Type I. Because gas coals are therefore heated at 350 ° C in the absence of air, «- type I and II coals are switched off; these guys leave with the Treatment of a residue according to types III and IV, and this residue is suitable for coke production.

Die Geschwindigkeit, mit der sich die obenerwähnten Körper zersetzen, sobald sie eine gewisse Temperatur erreicht haben, die oberhalb ihrerMindestteniperatur liegt, hängt von dei Anzahl der Grade ab, um die diese Temperatur oberhalb der Mindesttemperatur liegt; die zersetzte Menge hängt von der Zeit ab, während welcher die Körper auf dieser Temperatur gehalten werden.The rate at which the above-mentioned bodies decompose as soon as they have reached a certain temperature, which is above their minimum temperature depends on the number of degrees this temperature is above the minimum temperature lies; the amount decomposed depends on the time during which the body is on this temperature can be maintained.

Die Temperatur und Zeitdauer der Erhitzung von Kohlen verschiedener Art können daher so eingestellt werden, daß aus den Kohlen die Typen geringerer Beständigkeit entfernt werden, zum Zwecke, Typen größerer Beständigkeit zu erhalten; die Temperatur und Erhitzungsdauer hängt dabei voll der Art der benutzten Kohle und den gewünschten Eigenschaften des Produktes ab.The temperature and time of heating coals of various Kind can therefore be set so that the types are lesser from the coals Persistence are removed for the purpose of obtaining grades of greater persistence; the temperature and duration of heating depend entirely on the type of charcoal used and the desired properties of the product.

Nach der Erfindung wird Steinkohle unter Abschluß von der Luft erhitzt, so daß die in der Kohle enthaltenen ß-Cellulose- und Harzsubstanzen soweit als möglich zerstört werden, wobei aber nicht alle Harzsubstanzen zu zerstören sind. Die Harzsubstanzen werden mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Nichtharzkörper zerstört, und die Menge der in dem Produkt noch enthaltenen Harzsubstanzen soll nicht unterhalb 5 Prozent vom Gewicht des Produktes fallen. Dabei wird das Verfahren bei einer Temperatur unterhalb der Mindesttemperatur durchgeführt, bei welcher die Kohle eine zusammenhängende Masse bildet, gewöhnlich also tmterhalb d.oo° C, so daß ein nicht zusammenhängende. Produkt erzielt wird, das unmittelbar in den Koksofen zur Entgasung ` bei goo° bis iooo° C überg-eführt werden kann. Die Anwendung höherer Temperaturen, bei denen sich Koksstruktur bildet, ist, solange nicht die unter 500° C sich zersetzenden Anteile bis auf einen Rest an harzigen Bestandteilen zersetzt sind, der sich der unteren Grenze von rund 5 Prozent des Gewichtes des Zwischenerzeugnisses stark nähert, zu vermeiden.According to the invention, coal is heated to the exclusion of the air, so that the ß-cellulose and resin substances contained in the coal as far as possible be destroyed, but not all resin substances are to be destroyed. The resin substances are destroyed at a slower rate than the non-resin bodies, and the amount of resin substances still contained in the product should not be below 5 percent fall from the weight of the product. The process is carried out at one temperature performed below the minimum temperature at which the coal is a coherent Mass forms, usually below 100 ° C, so that a non-coherent. Product is obtained, which is directly in the coke oven for degassing `at goo ° bis iooo ° C can be transferred. The application of higher temperatures at which coke structure is formed, as long as it does not decompose below 500 ° C Fractions are decomposed to a residue of resinous constituents, which is the approaches the lower limit of around 5 percent of the weight of the intermediate product, to avoid.

Ferner ist die Vorbehandlung so auszuführen, daß das Zwischenerzeugnis ohne Zus ätze liochternperaturverkokungsfi äll ig bleibt.Furthermore, the pretreatment must be carried out in such a way that the intermediate product without additives, it remains subject to perforation temperature coking.

Beispiel. Eine Steinkohle von d.o Prozent flüchtiger Bestandteile, «-elche als Nichtkokskohle anzusehen ist, da sie sintert oder bei der Entgasung zu kleinen Stücken zusammenbackt, wird auf 35o° C erhitzt. Das erhaltene Produkt stellt eine Kohle dar, die für die Gasgewinnung geeignet ist und dann die gewöhnlichen Typen von Gaskoks liefert. Wenn dieselbe Kohle bei d.oo° C so lange erhitzt wird, claß etwa 6 Prozent Harzsubstanz in dem Produkt zurückbleiben, so wird ein dichter Koks erhalten, der für metallurgische Zwecke geeignet ist.Example. A bituminous coal with a percent volatile content, «-Which is to be regarded as non-coking coal because it sinters or during degassing Baked into small pieces, heated to 35o ° C. The product obtained represents a coal that is suitable for gas extraction and then the ordinary ones Types of gas coke supplies. If the same coal is heated at d.oo ° C for so long, If about 6 percent resin substance remains in the product, it becomes denser Obtain coke that is suitable for metallurgical purposes.

Die Bildung von Koks beruht darauf, daß die Kohle zuerst plastisch wird und darauf einer Zersetzung unterworfen. ist. Die Porosität des Koks wird bestimmt durch die Menge von flüchtigen Körpern, die entwickelt werden, wenn die Kohle im zähflüssigsten Zustande ist. Eine Verbesserung der Qualität des Koks entstellt dadurch, daß die %i-Cellulosekörper aus Kohlensorten, welche Harz-und /i-Celltilosekörper enthalten, vor dein Verkoken entfernt werden, so daß die Menge der flüchtigen Körper sich verringert, welche sich entwickeln, wenn die Kohle in ihrem zähflüssigen Zustand sich befindet.The formation of coke is based on the fact that the coal is first plastic is subjected to decomposition. is. The porosity of the coke is determined by the amount of volatile matter evolved when the coal is in the viscous state is. An improvement in the quality of the coke disfigures that the% i-cellulose bodies made from types of coal, which resin and / i-cellulose bodies be removed before your coking, so that the amount of volatile matter diminishes which develop when the coal is in its viscous state located.

Jede Kohle ist durch eine bestimmte Mindestteinperatur gekennzeichnet, bei welcher die Koksbildung beginnt, wobei diese Teinperattir oberhalb der Temperatur der anfänglichen Wärmezersetzung der Kohle liegt. Nach dem Verfahren kann also dien Temperatur der anfänglichen Erhitzung der Kolile planmäßig ausgewählt werden, so daß die Kohle nicht während des Verlaufs der Vorbe@andlung verkokt. So kann eine Kohle, welche bei doo° verkoken würde, vorerhitzt werden, ohne daß das Produkt verkokt wird; man kann dann die Temperatur des Produktes steigern, welches die erforderliche Menge all Harzsubstanz enthält, und hierdurch Koks erzeugen.Every coal is characterized by a certain minimum temperature, at which coke formation begins, this temperature being above the temperature the initial thermal decomposition of the coal. So after the trial you can serve The initial heating temperature of the colile should be selected according to schedule that the coal does not coke during the course of the preparation. So can a Coal, which would be coked at doo °, can be preheated without coking the product will; you can then increase the temperature of the product, which the required Amount of all resin substance, and thereby generate coke.

Da man sogar durch Einstellung auch niederer Temperaturen die Harzkörper in der Weise fraktioniert zersetzen kann, daß Koks, selbst welin die Endtemperatur iooo° C erreiclit, keinesNvegs entstellt, so muß man die ieweilig richtigen Vorbehandlungsternperatutren ermitteln und einhalten, außerdem aber auch so arbeiten, daß das Zwischenerzeugnis hochtemperaturverkoktingsfähig bleibt.Since you can even set the resin body by setting lower temperatures can fractionally decompose in such a way that coke, even at the final temperature Iooo ° C reached, not distorted, so you have to intermittently Determine and adhere to the correct pre-treatment parameters, but also work in such a way that the intermediate product remains capable of high temperature coking.

Für die bekannten Vorerhitzungsverfahren gelten als Richtlinie und Maßstab die Verringerung des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen.For the known preheating methods, and apply as guidelines Scale the reduction in the volatile content.

Wie wenig aber Zahlen über den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen einen Anhalt für das Verhalten des Rückstandes bei der Entgasung bieten, ergibt sich aus den folgenden Zahlen. Diese wurden erhalten, indem eine Gaskoliie bei 40o° C erhitzt wurde, die 37.e6 Prozent bei goo° C flüchtige Bestandteile cnthielt und deren elementare Zusaniinenset7ung, berechnet auf aschenfreies trockenes Grundmaterial, folgende war: C = 82,87 H= 5,8o O= 7,76 = 1,49 S = 2,08. Die benutzte Temperatur betrug .15o° C. Die Erhitzung wurde unter strengem Luftabschluß 11 @, 31--, und 51:2 Stunden fortgesetzt. / Gehalt Zwischenerzeugnis . Gehalt an äbdestillier- des Zwischen- Beschaffenheit des nach Stunden baren Bestandteilen erzeugnisses an harzigen bei Hochtemperatur er- Körpern haltenen Enderzeugnisses 1 1 2 24,30 7,37 dicht und hart - 31; 2 24,00 5,6 sehr schwach viel Koksklein 5'/2 24.1O 5,35 kaum verkokt zusammenhängend Diese Ergebnisse zeigen, daß der Gehalt de; Zwischenerzeugnisses an überhaupt abdestillierbaren Bestandteilen keinen bestimmten Anhalt für ihre Eigenschaften bei der Verkokung gibt.However, how little figures on the content of volatile constituents offer an indication of the behavior of the residue during degassing can be seen from the following figures. These were obtained by heating a gas foil at 40 ° C, which contained 37.6 percent volatile constituents at 0 ° C and whose elemental composition, calculated on ash-free dry base material, was the following: C = 82.87 H = 5.8 ° O = 7.76 = 1.49 S = 2.08. The temperature used was 150 ° C. The heating was continued under strict exclusion of air for 11 °, 31 °, and 51: 2 hours. / salary Intermediate product. Content of distilling intermediate quality of after hours of free components of resinous at high temperature Solids holding finished product 1 1 2 24.30 7.37 dense and hard - 31; 2 24.00 5.6 very weak a lot of coke 5 '/ 2 24.10 5.35 hardly coked coherent These results show that the salary de; Intermediate product does not give any specific reference to its properties during coking in terms of components that can be distilled off at all.

Null bilden sich die bei goo° C bestimmten, aus einer Kohle entwickelten flüchtigen Bestandteile durch die Zersetzung einer komplexen Mischung verschiedener Stoffe, und jede Verminderung des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen durch Erhitzung kann dadurch entstehen, daß einer oder alle der anwesenden Stoffe eine Zersetzung erleiden. Bei Temperaturen unterhalb 50o° C sind die in Betracht kommenden Stoffe die Ulmin-oder Huminverbindungen, die f-Celltilosekörper und die harzigen oder y-Verbilldungen.Zero are those determined at goo ° C, developed from a coal volatile constituents due to the decomposition of a complex mixture of different Substances, and any reduction in the volatile matter content due to heating can result from decomposition of one or all of the substances present suffer. At temperatures below 50o ° C are the substances in question the ulmin or humin compounds, the f-cell silose bodies and the resinous or y compounds.

tim ist es seit ]angeln bekannt, daß die harzigen Körper das Bindemittel im Koks bilden, nicht aber, daß die harzigen Bestandteile der Kohle in verschiedenem Maße gegen Erliitztliig beständig sind. Ebensowenig war es bis zu den Untersuchungen der Erfinder bekannt, claß die ß-Celltilosekörper einen verschiedenen Grad der Widerstandsfähigkeit gegen Erhitzung haben, und daß es diese Verbindungen und die unterhalb 30o° C zersetzten harzigen Körper sind, die eine hefeartige Einwirkung auf die plastische Kohle haben und infolge der aus ihnen entwickelten flüchtigen Stoffe die plastische ]lasse zu einem porösen Koks aufblähen.It has been known since fishing that the resinous body is the binder form in coke, but not that the resinous constituents of coal in various ways Dimensions are resistant to unnecessary amounts. Nor was it until the investigations the inventor known that the ß-cell silose body had a different degree of resistance against heating, and that it decomposes these compounds and those below 30o ° C are resinous bodies that have a yeast-like effect on the plastic charcoal and as a result of the volatile substances developed from them, plastic] admit puff a porous coke.

Die hier liegende Schwierigkeit wird dadurch gelöst, daß die Menge der harzigen Körper der unteren Grenze von rund fünf Gewichtsprozent der vorhandenen Beschikkung genähert wird.The problem here is solved by the fact that the set the resinous body of the lower limit of around five percent by weight of the existing Loading is approached.

Bei jeder Kohle sind eine oder mehrere Arten von harzigen Bestandteilen typisch, wir bereits auseinandergesetzt ist. Die geniachten Angaben ermöglichen es, die Vort' so zu führen, daß die an ihrem Schluß vorhandenen harzigen Bestandteile von einem T3-pus sind und mit einer iuöglichst geringen Menge von nicht als Bindemittel wirkenden Körpern vergesellschaftet sind, die die vorher erwähnte hefeartige oder aufblähende Wirkung haben. Die Beschrälikung des Gehalts an harzigen Stoffen an sich begrenzt diese aufblähende Wirkung noch weiter, weil infolge der Verminderung des Gehalts all Harzstoffels auf ein möglichst kleines 'Maß auch die Menge der daraus entwickelten flüchtigen Stoffe die denkbar geringste ist. Es ist zu bemerken, daß, wenn man harzige Stoffe für sich allein eiltgast, stets ein außerordentlich poröser Koks erhalten wird, weil eine große Menge flüchtiger Stoffe entwickelt wird. Daher ist es nötig, in der zu entgasenden Kohle die am Schluß der Vorerhitzung vorhandene Menge all Harzstoffen möglichst zu begrenzen und andere Körper, wie die ß-Verbindungen und die Huminkörper, die eine aufblähende Wirkung haben, zu vermeiden. Die Erfinder haben nun gezeigt, daß die ß-Verbindungen eine geringere Stabilität als die charakteristischen Harzstoffe einer Kohle haben. Infolgedessen kann man durch richtige Auswahl der Temperaturen das gewünschte Ergebnis erhalten.Every coal has one or more types of resinous constituents typical, we already dealt with it. Allow the information given it is to conduct the presentations in such a way that the resinous constituents present at their end are of a T3-pus and with the smallest possible amount of not as a binding agent acting bodies are associated with the aforementioned yeast-like or have a puffing effect. The limitation of the content of resinous substances this inflating effect is further limited because of the diminution the content of all Harzstoffel to the smallest possible 'measure also the amount of it developed volatile substances is the lowest imaginable. It should be noted that, when resinous substances are hurried to themselves, they are always extraordinarily porous Coke is obtained because a large amount of volatile matter is evolved. Therefore it is necessary to use the coal to be degassed at the end of the preheating Limit the amount of all resin substances as possible and other bodies, such as the ß-compounds and to avoid the humic bodies, which have a bloating effect. The inventor have now shown that the ß-compounds are less stable than the characteristic ones Have resin substances of a coal. As a result, by properly selecting the Temperatures get the desired result.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of hard metallurgical coke from coal with a high content of volatile, including resinous components using a preparatory distillation at low temperatures, characterized in that the preheating is carried out at such low temperatures and in such a way, depending on the type of coal, That the parts that decompose below 500 ° C are decomposed to a residue of resinous constituents, which comes close to the lower limit of around 5 percent of the weight of the intermediate product, and on the one hand the formation of coke structure is avoided until then, on the other hand the intermediate product remains capable of high temperature coking without additives.