DK160366B

DK160366B - Fremgangsmaade til fremstilling af koks og halvkoks og anlaeg til brug ved fremgangsmaaden

Info

Publication number: DK160366B
Application number: DK269780A
Authority: DK
Inventors: Gustave Leyendecker
Original assignee: Lorraine Houilleres
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1991-03-04
Also published as: JPS5645980A; ATE2439T1; YU41719B; YU164580A; BR8003929A; EP0022018A1; DE3061892D1; NO150723C; US4366026A; FR2459824B1; DK160366C; JPH0113514B2; NO801873L; DK269780A; EP0022018B1; NO150723B; FR2459824A1

Description

i

DK 160366 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af koks eller halvkoks ved hjælp af en roterende ovn, og opfindelsen angår tillige et anlæg til brug ved fremgangsmåden.

5 Fra fransk patentansøgning nr. 74 22402 (offentligjort under nr. 2 284 662) kendes en fremgangsmåde, ved hjælp af hvilken man kan fremstille reaktive, men tilstrækkeligt godt brændte koks med et indhold af flygtige bestanddele, som almindeligvis er under 8%. Ved den be-10 skrevne fremgangsmåde benyttes de flygtige bestanddele til in situ at tilvejebringe den nødvendige varme til forkoksningen, og den fri varme såvel som de tilbageværende brændbare gasser kan benyttes til fremstilling af damp. En sådan fremgangsmåde er næsten fuldstændig 15 autotermisk og fører i praksis til opnåelse af koks med et indhold af flygtige bestanddele på mellem 1 og 8%.

En sådan fremgangsmåde er velegnet til opnåelse af. mere eller mindre reaktive koks med et ringe indhold af flygtige bestanddele, men det er ikke muligt uden omfatten-20 de modifikationer at opnå koks eller halvkoks, som er brændt ved en relativ lav temperatur, f.eks. under 600°C, og som har et temmelig stort indhold af flygtige bestanddele, f.eks. op til 20%.

Sådanne koks eller halvkoks har et større antal direkte 25 eller indirekte anvendelsesmuligheder. De kan f.eks.

forbedres, således at de kan anvendes inden for elektro-metallurgi og elektrokemi eller til gasfremstilling. De kan endvidere medvirke ved fremstillingen af støbte koks eller indgår i carboniserede koksmasser i ovnfyldnings-30 processer, som gør brug af forvarmning og/eller kompakt sammenpresning.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe 'en ny fremgangsmåde og: ét nyt anlæg,, som med' stor 2

DK 160366 B

fleksibilitet gør det muligt at opnå et stort antal forskellige kokstyper, der afviger fra hinanden ved indholdet af flygtige bestanddele, f.eks. inden for området fra 1 til 20% flygtige bestanddele. Et andet formål med 5 opfindelsen er at undgå forbrændingen af biprodukter in situ, således at man kan genvinde en maksimal mængde toaere og gas.

Disse formål opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af koks eller halv-10 koks med et indhold af flygtige bestanddele på mellem 1 og 20% ud fra kulkorn eller kulsmuld med et indhold af flygtige bestanddele på mere end 15% og et porøsitetsindeks på mindre end 8. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved det i krav l’s kendeteg-15 nende del anførte, indfører man kulkornene eller kulsmuldet foroven i en rørformet roterende ovn, som er anbragt let skrånende og opvarmet ved hjælp af en gasgenerator. Under opholdet i ovnen glider produktet, som består af koks eller halvkoks, fra den øverste til den ne-20 derste ende af ovnen, hvor det udtages. Gasgeneratoren reguleres således, at der opnås neutraliserende eller reducerende varme gasser. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen. er ejendommelig ved, at der opretholdes et let . overtryk af gas i det indre af ovnen i forhold til atmos-25 færetrykket, og dette opnås ved reguleret indsprøjtning af et gasformigt hjælpestof.

Gasgeneratoren kan i praksis være eksempelvis en gasbrænder anbragt for enden af den roterende ovn, således som det i sig selv er kendt.

30 Når man ser bort fra den partielle forbrænding af kullet in situ, bevarer man biprodukterne, specielt tjæreproduk-terne. Ved at anvende et overtryk og samtidig undgå enhver tilstedeværelse af oxiderende gas bidrager man ligeledes til at beskytte biprodukterne mod nedbrydning. Eta- 3

DK 160366B

bleringen af et overtryk skal naturligvis ledsages af de sædvanlige forholdsregler, dvs. at man må sikre en god tæthed i anlægget, ikke mindst i den roterende ovns samlinger. Varmeskærmene og ovnens fødeanordning er 5 forsynet med zig-zag-formede sammenføjninger for at undgå udslip af tjæreholdig gas til atmosfæren.

For at opnå en regulering til den ønskede forkoksnings-temperatur, f.eks. til en valgt temperatur på mellem 450 og 1100°C, fastlægges varmemængden fra gasgenerato-10 ren i intervallet imellem temperaturen af koksene eller halvkoksene i enden af ovnen og den valgte brændingstemperatur. På denne måde opnår man, at forkoksningen sker ved den valgte temperatur, hvilket indirekte gør det muligt at opnå det ønskede indhold af flygtige bestanddele.

15 At kunne beherske forkoksningstemperaturen er et væsentligt træk ved den foreliggende opfindelse.

Overtrykket i det indre af ovnen kan reguleres ved påvirkning af en ventil anbragt øverst på udpumpningsanordningen for den dannede gas. En finere regulering kan desuden op-20 nås ved at indsprøjte et gasformigt hjælpestof, såsom vanddamp og/eller dampe fra forbrænding af recirkulerede, mindre værdifulde gasser fra forkoksningen og/eller nitrogen, direkte ind i den roterende ovn.

Ved en foretrukken udførelsesform for den foreliggende op-25 findelse afkøles koksene eller halvkoksene ved overførsel til et roterende, hældende rør forsynet med vandforstøvere, og koksene eller halvkoksene afkøles umiddelbart efter, at de er udtaget fra den roterende ovn. Fremgangsmåden fører, ved passende reguleringer, til halvkoks, som er 30 særdeles let genantændelige, og den øjeblikkelige afkøling af disse halvkoks udgør således et væsentligt træk ved fremgangsmåden.

For at begrænse dannelsen af klumper af sammenklæbende 4

DK 160366 B

koks, kan man under forkoksningen af de klæbrige kul sætte en recirkuleret del af de opnåede finere koks eller halvkoks til kulkomene og/eller kulsmuldet. Ved således at begrænse dannelsen af sådanne klumper, som 5 er vanskelige at slukke, undgår man genantændelse af halvkoksene. Forsøg har vist, at den oven for foreslåede metode fører til en betragtelig reduktion i mængden af klumper.

Formålene med den foreliggende opfindelse kan ligeledes jO opnås ved hjælp af et anlæg, som omfatter: - en roterende ovn, som er anbragt i en svagt hældende stilling, og som i sit øverste punkt er forsynet med i det væsentlige tætte- anordninger til indføring af kulkorn og/eller kulsmuld samt tætte anordninger til ud-15 ledning af gassen fra ovnen, hvilken ovn i sit nederste punkt er forsynet med anordninger til indføring eller degenerering af varme gasser samt i det væsentlige tætte anordninger til udtagning af de fremstillede koks eller halvkoks, og 20 - en anordning til afkøling af de fremstillede koks eller halvkoks ved hjælp af overrisling med vand, idet mundingen af denne afkølingsanordning er forbundet med det punkt på den roterende ovn, hvor de fremstillede koks eller halvkoks udtages.

25 Den roterende rørformede ovn er tæt og forsynet med anordninger til indføring af damp samt en anordning til regulering af den tilførte dampmængde, hvilken anordning er forbundet med en måler til bestemmelse af gastrykket i ovnen.

30 Systemet til afkøling af de fremstillede koks eller halvkoks består af anordninger til påsprøjtning af vand. Afkølingsanordningen kan have form som et hældende, roterende rør, som er åbent i den ende, hvor materialet udtøm- 5

DK 160366 B

mes.

Andre karakteristika og fordele ved den foreliggende opfindelse fremgår af det efterfølgende eksempel, som illustrerer en udførelsesform for opfindelsen. I denne 5 forbindelse henvises til den medfølgende figur, som viser det omhandlede anlæg til udførelse af fremgangsmåden.

Et anlæg til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen består af en roterende rørformet ovn 1, som er tæt, og som danner en vinkel på 2° i forhold til vandret ni-10 veau med den venstre ende på figuren-liggende lavest.

I de to ender er den roterende ovn ved hjælp af drejelige tilslutninger 2 og 3 forbundet med henholdsvis en fø-deanordning 4 og en opvarmningsanordning 5· En fødetragt 6 gør det muligt at indføre kul i den øverst liggende del 15 af ovnen ved hjælp af en hældende rende 7 forsynet med en cellefordeler 8. De varme gasser i den roterende ovn udtages igennem fødeanordningen 4, hvis vægge overrisles med vand for at undgå enhver tilstopning. Gasserne ledes igennem et rør 9 og føres til et første vaskeanlæg 20 10 og derfra til et andet vaskeanlæg 11, som hver er for synet med vandforstøvere 12. Ved udgangen af vaskeanlægget 11 suges gasserne ved hjælp af en pumpe 13 ind i et rør 14 forsynet med en ventil 15» som gør det muligt helt eller delvist at føre gasserne videre til opbevaring i 25 beholdere og/eller føre dem til et recirkulationsrør 16. Vandet fra afvaskningen af .gasserne opsamles i en dekanteringsbeholder 17, som står i forbindelse med en overfaldsbeholder 18, hvorfra en pumpe 19 leder vaskevandet tilbage til vandforstøverne 12.

50 I den lavest liggende del af den roterende ovn 1 udmunder opvarmningsanordningen 5 i en rende 20, som fører direkte ind i den omgivende kappe 21 af et roterende afkølingsrør 22, som danner en vinkel på 2° med vandret niveau, idet den venstre ende af røret ligger højest på figuren. Det-

DK 160366 B

6 te rør 22 er forbundet med en række vandforstøvere 23.

Røret 22 er åbent i den lavest liggende ende, og de fremstillede koks, som er afkølet i røret, kan falde ned på en sigte 24, hvorefter de koks, som passerer igennem 5 sigten, falder ned på et transportbånd 25.

Opvarmningen af den roterende ovn 1 sikres ved hjælp af en brænder 26, som igennem et rør 27 fødes med et væskeformigt eller gasformigt brændstof, samtidig med, at der tilføres luft igennem et rør 28. Ved hjælp af en regula-10 tor 29 sikres et støkiometrisk forhold imellem brandstof og luft eller om ønsket en blanding med et mindre indhold af luft. Mængden af brændstof reguleres ligeledes ved hjælp af regulatoren 29, som ved hjælp af et kredsløb 30 holdes ved en fast temperatur, som sikrer, at massen af 15 koks eller halvkoks er glødende, idet den faktiske temperatur måles ved hjælp af en termosonde 31 anbragt i ovnen i nærheden af opvarmningsanordningen 5. Man kan ligeledes indføre vanddamp i ovnen ved hjælp af et rør 32, som udmunder i opvarmningsanordningen 5. Mængden af vanddamp 20 kan reguleres ved hjælp af en pressostat 33, som ved hjælp af et kredsløb 34 sikrer et fastlagt tryk i det indre, af ovnen, idet det faktiske tryk måles ved hjælp af en trykmåler 35, som er anbragt i ovnen, f.eks. i et punkt nær den øverst liggende ende heraf.

25 Be varme gasser, som recirkuleres igennem røret 16, kan genindføres i brænderen 26, enten direkte eller i blanding med et brændstof tilført igennem røret 27, forudsat at dette brændstof er gasformigt.

Tætheden af ovnen sikres ved indsprøjtning af vanddamp 30 ved hjælp af dyserne 36 i de roterende samlinger 2 og 3.

Trykmåleren 35 tjener til at regulere det tryk, som skabes af pumpen 13, ved hjælp af et logisk kredsløb 37, som desuden kan åbne eller lukke en "by-pass"-ventil 38 og/eller regulere en aftræksventil 39.

7

DK 160366 B

Det omhandlede anlæg betjenes som beskrevet i det følgende :

Kullet føres ind i forkoksningsovnen ved hjælp af føde-tragten 6, som er forsynet med en beskyttelsessigte, og 5 cellefordeleren 8, som forhindrer tilstopning. Dette arrangement gør det muligt at føde anlægget uafhængigt af rotationshastigheden og hældningen af den roterende ovn 1.

Efterhånden som kullet passerer igennem den roterende for-koksningsovn 1, tabes de flygtige bestanddele på grund 1° af de kalorier, som tilføres ved hjælp af brænderen 26, som fødes støkiometrisk.

Den roterende forkoksningsovn 1 arbejder under et let forhøjet tryk (ca. 10 Pa), hvilket skal forhindre indtrængen af uønskede luftarter, som kan forringe kvaliteten af 15 den fremstillede gas ved fortynding eller forbrænding af de flygtige bestanddele. Som følge af udformningen af samlingerne 2 og 3 og damptilførselsdysen 36 undgår man, at der slipper tjæreholdig gas ud i atmosfæren.

Ved hjælp af kanaler til damptilførsel kan man eventuelt 20 kunstigt forøge trykket.

Der findes et mindre luftrum imellem den roterende forkoksningsovn 1 og afkølingsrøret 22, hvori de glødende koks afkøles.

Afkølingen af koksene sker frivilligt imellem rørene 1 25 og 22, idet trykforskellen imellem forkoksningsrøret 1 og kølerøret 22 er mindre end 10 Pa. En kontrol af de varme koks gør det muligt at begrænse efterbehandlingen.

Kontrollen af trykket såvel som målingen og reguleringen af temperaturen i forkoksningsovnen 1 foretages som be-30 skrevet i det foregående.

De glødende koks føres til afkøling via randen 20, som 8

DK 160366 B

har dimensioner og hældning, som gør det muligt at undgå enhver uheldig blokering på grund af sammenklumpning, i afkølingsrøret 22 slukkes de glødende koks ved oversprøjtning med vand. Slukningen favoriseres ved gennem-5 b-læsning af afkølingsrøret med atmosfærisk luft, idet man anvender luften fra vandforstøverne. For at opnå en god afkøling af halvkoks er det formålstjenligt, at halvkoksene under afkølingen binder en passende mængde oxygen.

10 Gassen, som dannes ved forkoksningen, passerer som nævnt ind i fødeanordningen 4, hvis vægge spules med vand for at undgå enhver tilstopning. Derefter føres gassen igennem de sammenhørende vaskeanlæg 10 og 11, hvor den gennemgår en spuling. Praktisk talt hele mængden af tjærestof-15 fer opfanges på denne måde og udtages i bunden af dekanteringsbeholderen 17.

Ved normal drift er der praktisk talt ingen flydende tjærestoffer tilstede i dekanteringsbeholderen 17, og man opnår et udfældet tjærestof med ringe fugtighedsindhold 2o og ringe'tilbøjelighed til støvdannelse.

Med henblik på at opnå den bedst mulige kvalitet af tjæreproduktet er det tilrådeligt at styre opholdstiden af de flygtige bestanddele i ovnen for at undgå termisk disocia-tion af disse bestanddele. Dette opnås ved hjælp af 25 vanddampen, som tjener som gasformigt hjælpestof i ovnen, og ved hjælp af vaskeanlægget til rensning af den dannede gas, hvorved man kan forebygge enhver tilsodning. En god kvalitet opnås også ved at recirkulere røggasserne og bruge disse som gasformigt hjælpestof.

30 Ved fremgangsmåden og anlægget ifølge: .opfindelsen bliver det således muligt at kontrollere forkoksningstemperatu-ren, hvilket er meget væsentligt i betragtning af, at der ved fremstillingen af halvkoks eller reaktive koks er en velkendt risiko for, at processen løber løbsk.

9

DK 160366 B

I den efterfølgende tabel er anført en række eksperimentelle data opnået ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved anvendelse af Wendel-kul (i-ii) med og uden recirkulering af den fineste fraktion af de opnåede koks.

DK 160366B

10

fcc S

P ro

•H

P tO

(D w

H

P ,p ^ \

P bO

H

OH fO S IN CD 00 Ob CM CO CO CD -p- in ·>, Φ ...... ..

_. I 1A (t) (Μ Η n tN ΰ fckO (7\ CO H O IS W Ifl O ΙΛ N

Ό fn Η ΙΛ O P to HH CTi LO CM H

CD CM tO CO Ή CM

S H

+

£ S

S CO

•H »k

^ H

H H

1 i w 2 « £ •H yj g ω Λ

PH to MDCOO^tOvOtOLO-iJ-tO

* *S *» *k #k », »V fs P I LO CO GO I CM to S o W H OD CO N <r in N o

0) tO CM tO CM CO <t H CM oo VO CM Η H

TJ CM tO CD Ti CM

t> H

+ Ό S — cd p

-P H

H ^ 6 •Hr! ·

•P \ P

bO Xi ^

P ,¾ g O CO

S v_^ O o p-ι g -P —v ^ w g

H S P

•H p S Xi P -P O

,¾ CD -P CD CD

X - 4 i! « -P A

^ ,-P i U) Sh ϋ -^. Λ b0 O Ή CD p w 0) -Η v_x -p p, p CD g H-P rasp, .. H =6 cd bo -P cd cd ra ra ω p Ό p CD ,Ρ -P bO X το cd o ra xi ch P ra ra p o xi p, co -*! P CD p bO H X p s CD CO CD H O p p φ p v#

Xi -P Xi p H Cd S <H ί -P Η V

•Hprabo,y-PbOP cd ra ^-h

PhcdppcOxJco bo o = P S S S S S

-prapæ*H-pp!> p ^ & -psssis

*d -p so o p, ra o ^ -p <H /O

S CD CD OPraocdH (D CD COSOOOLOCM

O -P bO -P P 0 bO -P CD ,p bO o <t CM H

HH -HP rapHCD^-PbOH^CDH , \l \f

pra-PtSHpCD p, p -P H -P Opvf\/\/Vv pPbO'HPCDra^lH'O i^-PbOCDbOp Vy V cdPi>,HPp.y!>>iBoIQbOt>).ypcO

ΡθΗ·Ηωί>θΡ·Π)ΡΌΡΗωίΒΡ

OfbhBi!OMEHil!Cbdliilii<gO

11

DK 160366 B

Det fremgår af ovenstående tabel, at recirkuleringen fører til en formindskelse af den dannede mængde "klumper” (3>3% mod 11,8%) og en formindskelse i mængden af finkornet produkt (13,6% med granulometri 0-5 mm mod 17,4%).

Claims

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af koks eller halvkoks med et indhold af flygtige "bestanddele på mellem 1 og 20% ud fra kulsmuld og/eller kulkorn med et indhold af flygtige bestanddele på mere end 15% 5 og et porøsitetsindeks på under 8, ved hvilken fremgangsmåde man indfører kulsmuldet og/eller kulkornene i den øverst beliggende endedel af en roterovn, hvorved produktet under behandlingen bevæger sig fra den øverst beliggende til den nederst beliggende del af ovnen, idet ovnen 10 opvarmes ved hjælp af en gasgenerator, som reguleres således, at den frembringer varme neutrale eller reducerende røggasser, kendetegnet ved, at det indre af ovnen holdes under et let overtryk i forhold til atmosfæretrykket ved reguleret indsprøjtning af et gasfor-15 migt hjælpestof.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det gasformige hjælpestof er vanddamp.

3- Fremgangsmåde ifølge krav 1, ved hvilken forkoks-ningstemperaturen vælges mellem 450 og 1100°C, k e n -20 detegnet ved, at gasgeneratorens varmebidrag fastlægges i området imellem temperaturen af koksene eller halvkoksene i den nederst beliggende del af ovnen og den valgte forkoksningstemperatur.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 3, 25 kendetegnet ved, at man forbedrer ovnens tæthed ved indsprøjtning af et neutralt, gasformigt stof, såsom vanddamp, i ovnens samlinger.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvorved man afkøler koksene eller halvkoksene i et hældende, roterende rør, 30 kendetegnet ved, at det roterende rør er forsynet med forstøverdyser til vandoverrisling, og at koksene eller halvkoksene afkøles umiddelbart efter at de DK 160366B er udtaget fra roterovnen.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man indfører kulsmuldet og/eller kulkornene i roterovnen sammen med en fraktion af finere koks 5 eller halvkoks, som er recirkuleret.

7. Anlæg til udførelse af fremgangsmåden ifølge ethvert af kravene 1 til 6 og bestående af: - en roterovn, der i sin øverst beliggende endedel indeholder i det væsentlige tætte anordninger til indføring 10 af kulsmuld og/eller kulkorn samt tætte anordninger til udtagning af gasser fra ovnen, mens den i sin nederst beliggende endedel indeholder anordninger til indføring eller generering af varme gasser samt i det væsentlige tætte anordninger til udtagning af de fremstillede koks 15 eller halvkoks, og - et kølesystem til afkøling af koksene eller halvkoksene, idet tilførselsmundingen i dette kølesystem er forbundet med roterovnens udløbsåbning, for koksene eller halvkoksene, kendetegnet ved, at roterov- 20 nen (1) er tæt, at den indeholder anordninger til indføring af damp (32), og en anordning (33) til regulering af dampmængden, hvilken anordning er forbundet med en trykmåler (35) anbragt i ovnen (1).

8. Anlæg ifølge krav 7> kendetegnet ved, at 25 kølesystemet (22) til afkøling af de fremstillede koks eller halvkoks omfatter anordninger (23) til vandoverrisling.

9. Anlæg ifølge krav 8, hvori kølesystemet består af et hældende, roterende rør, kendetegnet ved, 30 at det roterende rør (22) er åbent i sin udløbsende. DK 160366 B

10. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det indeholder et pumpesystem (13) til kontrolleret udpumpning af gas fra ovnen (1), hvilket pumpesystem er forbundet med trykmåleren (35), som måler overtrykket i ovnen (l).

11. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det indeholder indsprøjtningsdyser (36) til indsprøjtning af en neutral gasformig forbindelse, såsom vanddamp, i roterovnens (l) samlinger (2 og 3).