EP0074977A1 - Procede pour fabriquer du coke metallurgique - Google Patents
Procede pour fabriquer du coke metallurgiqueInfo
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- EP0074977A1 EP0074977A1 EP19820900927 EP82900927A EP0074977A1 EP 0074977 A1 EP0074977 A1 EP 0074977A1 EP 19820900927 EP19820900927 EP 19820900927 EP 82900927 A EP82900927 A EP 82900927A EP 0074977 A1 EP0074977 A1 EP 0074977A1
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- EP
- European Patent Office
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- coking
- coke
- gases
- binder
- preheating
- Prior art date
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
Definitions
- the present invention relates to a process for manufacturing metallurgical coke of good quality, from coke pastes in which the so-called coking coals have been replaced, in whole or in part, by so-called low or non-coking coals.
- metallurgical coke which can be used in particular as a feedstock for blast furnaces, is generally manufactured by charging raw materials, mainly so-called coking coal, in carbonization cells and by heating these materials which, by distillation and agglutination, give a product having the well known properties of coke used in steel plants.
- the generally used carbonization cells are made of refractory bricks and are heated externally by hot fumes. These carbonization cells do not are never completely waterproof. Consequently, in order to avoid any entry of air into the ovens, while limiting gas losses to the outside, the pressure of the distillation gases must be constantly maintained at a value slightly higher than atmospheric pressure (overpressure of a few millimeters of water column).
- the material used in conventional metallurgical coke manufacturing processes is generally used in the pulverulent state, which has the well-known drawbacks of such a state from the point of view of atmospheric pollution and the healthiness of the material. work to which staff are assigned.
- the manufacture of metallurgical coke according to conventional methods is carried out in an extremely rigid framework with the possibility of action on a very limited number of parameters.
- the manufacture of coke according to the conventional process can only be done from certain so-called coking coals having good properties. determined.
- These coals are becoming increasingly rare, their cost increases and the cost price of coke produced from these coals increases.
- the reduction in the supply of so-called coking coals can make it difficult, if not impossible, to regularly supply production facilities.
- the process which is the subject of the present invention is essentially characterized in that after having prepared the coke paste by one or more of the following operations: grinding, drying, preheating and addition of a binder-solvent, this coke paste is subjected to compacting in a selected form, preferably followed by surface cooking, then to coking under a gas pressure substantially higher than atmospheric pressure, by means of the distillation gases which are preferably recycled and drawn through the aggregate bed and whose temperature and pressure are maintained at adequate predetermined values, and finally by extinction of the coke thus obtained.
- the possible forms are as follows: balls (ovoids, spheroids, pads, bananas, orange wedges, horse saddles etc.), splits, granules, etc. Preference is given to shapes which give a high vacuum index to the bulk material after compaction.
- the necessary heat supply is ensured by bringing the distillation gases to high temperature in an external heat exchanger before their recycling and their pulsation through the bed of aggregates.
- the gas pressure in the enclosure is maintained at the appropriate value depending in particular on the nature of the coal and the quality of coke sought.
- the coking operation is carried out in two stages, the first of which with circulation of low-quality distillation gases, that is to say containing various products, which may or may not be harmful, such as for example tar, benzol, etc. These latter products are preferably extracted from the distillation gases before their recycling which takes place after reheating and partial evacuation.
- the second step we circulate gases noble distillation, that is to say rich in H 2 and CO. With such gases, the fraction recycled after reheating does not require any purification treatment, while the fraction removed to maintain the pressure at an adequate value can be used in particular as synthesis gas for the chemical industry.
- coke quenching operation it can be carried out wet with water or dry (gas).
- this operation can be carried out following the second coking step, by means of an inert gas from which the therms are preferably recovered to carry out other phases of the process such only drying, preheating, external cooking and coking.
- a first part of the dry extinction is carried out by means of distillation gases produced during the first stage of the coking operation, as follows: these gases, preferably purified, heat up on the incandescent coke before being recycled and transfer the accumulated heat to the aggregates being carbonized.
- the carbon intended for coking must be at an adequate particle size, always less than 10 mm, preferably less than 5 mm, and all the finer that said carbon contains inert materials.
- the carbon is dried using one of the many known methods (rotary kiln, fluidized bed, multitubular dryer, etc.).
- the coal is then preheated to a temperature below its softening temperature.
- the coal is then intimately mixed with a suitable solvent-binder such as, for example: coal pitch, petroleum pitch, tar, bitumen, oils, etc. . .
- a suitable solvent-binder such as, for example: coal pitch, petroleum pitch, tar, bitumen, oils, etc. . .
- This solvent-binder is preferably injected in liquid form, in order to obtain good dispersion in the mass.
- the compacted aggregates are baked superficially in an atmosphere at high temperature (above 500 ° C.) so that only their external surface layer is brought to a temperature higher than the softening temperature of the coal.
- high temperature above 500 ° C.
- the purpose of this cooking is to avoid any subsequent agglutination of the aggregates formed.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Coke Industry (AREA)
Abstract
Apres avoir prepare la pate a coke par une ou plusieurs des operations suivantes: broyage (1), sechage (2), prechauffage (3) et addition d'un liant-solvant (4), on lui donne la forme choisie, par compactage (5), puis on assure de preference une cuisson superficielle (6), on la soumet a une cokefaction (7) sous une pression gazeuse sensiblement superieure a la pression atmospherique, au moyen des gaz de distillation qui sont de preference recycles et pulses a travers le lit d'agregats et dont la temperature et la pression sont maintenues a des valeurs adequates predeterminees. Le coke obtenu est ensuite eteint (8).
Description
Procédé pour fabriquer du coke métallurgique.
La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer du coke métallurgique de bonne qualité, à partir de pâtes à coke où les charbons dits cokefiables ont été remplacés, en tout ou en partie, par des charbons dits peu ou non cokefiables.
Actuellement, le coke métallurgique, utilisable notamment comme constituant de la charge des hauts fourneaux, est généralement fabriqué par enfournement de matières premières, principalement du charbon dit cokefiable, dans des cellules de carbonisation et par chauffage de ces matières qui, par distillation et agglutination, donnent un produit ayant les propriétés bien connues du coke utilisé dans les usines sidérurgiques.
Les cellules de carbonisation généralement utilisées sont faites de briques réfractaires et sont chauffées extérieurement par des fumées chaudes . Ces cellules de carbonisation ne
sont jamais totalement etanches. En conséquence, afin d'éviter toute rentrée d'air dans les fours, tout en limitant les pertes de gaz vers l'extérieur, la pression des gaz de distillation doit être constamment maintenue à une valeur légèrement supérieure à la pression atmosphérique (surpression de quelques millimètres de colonne d'eau).
Un autre inconvénient des cellules de carbonisation fonctionnant suivant le processus classique résulte du chauffage extérieux de ces cellules. En effet, de cette façon, le transfert thermique mis en oeuvre en cours de processus dépend de la nature des paxois. L'efficacité de ce transfert thermique est réduite, ce qui a une répercussion défavorable sur la productivité des fours.
La matière mise en oeuvre dans les procédés classiques de fabrication de coke métallurgique est généralement utilisée à l'état pulvérulent, ce qui présente les inconvénients bien connus d'un tel état aux points de vue de la pollution at.mosphérique et de la salubrité du travail auquel le personnel est affecté.
Les diverses modalités de la fabrication de coke métallurgique suivant les procédés classiques imposent un fonctionnement discontinu avec les ennuis inhérents à un tel genre de fonctionnement : nombreuses répétitions, cadences interrompues, surveillance plus fréquente, frais supérieurs, variation de la qualité du coke produit et surtout moindre rendement énergétique, car l'ouverture des portes au moment du défournement engendre des fortes déperditions calorifiques.
En ce qui concerne le contrôle de l'opération, la fabrication de coke métallurgique suivant les procédés classiques est effectuée dans un cadre extrêmement rigide avec possibilité d'action sur un nombre très limité de paramètres. En consé
quence, la fabrication de coke suivant le processus classique ne peut se faire qu'à partir de certains charbons dits cokéfiables ayant des propriétés bien. déterminées. Ces charbons se font de plus en plus rares, leur coût augmente et le prix de revient du coke fabriqué à partir de ces charbon s'accroît. Dans certains cas, la diminution des réserves de charbons dits cokéfiables peut rendre difficile, voire même impossible, l'approvisionnement régulier des installations de production.
Afin de remédier à ces divers inconvénients, l'industrie a développé, depuis plusieurs années, des modalités telles que le pilonnage, le préchauffage, le briquettage partiel qui permettent, dans certaines conditions, de fabriquer du coke mé- tallurgique dans de meilleures conditions et à partir de charbons de moindre qualité. Cependant, avec tous ces perfectionnements, le processus de cokéfaction se déroule toujours à une pression voisine de la pression atmosphérique.
Dans une telle perspective, le demandeur a également préco- nisé un nouveau procédé de fabrication de coke à partir de charbons dits peu ou non cokéfiables. Ce procédé est notamment fondé sur la constatation que le coke produit dans une cellule à l'intérieur de laquelle on fait régner une pression gazeuse sensiblement supérieure à celle couramment utilisée jusqu'à présent (pression atmosphérique + quelques millimètres de colonne d'eau) est -pratiquement toujours de qualité fortement améliorée.
Les résultats obtenus avec un tel procédé se sont avérés très satisfaisants et la présente invention a pour objet de préciser les modalités opératoires d'une telle fabrication de coke sous pression.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'après avoir préparé la pâte à coke par une ou plusieurs des opérations suivantes : broyage,
séchage, préchauffage et addition d'un liant-solvant, on soumet cette pâte à coke à un compactage sous une forme choisie, suivi de préférence d'une cuisson superficielle, ensuite à une cokéfaction sous une pression gazeuse sensiblement supérieure à la pression atmφsphérique, au moyen des gaz de distillation qui sont de préférence recyclés et puisés à travers le lit d'agrégats et dont la température et la pression sont maintenues à des valeurs adéquates prédéterminées, et enfin à une extinction du coke ainsi obtenu.
En ce qui concerne le compactage, les formes possibles sont les suivantes : boulets (ovoïdes, sphéroïdes, coussinets, bananes, quartiers d'orange, selles de cheval etc.), splits, granulés, etc. La préférence est accordée aux formes donnant un haut indice de vide à la matière en vrac après compactage.
En ce qui concerne l'opération de cokéfaction-, l'apport thermique nécessaire est assuré en portant les gaz de distillation à haute température dans un échangeur de chaleur extérieur avant leur recyclage et leur pulsion à travers le lit d'agrégats.
Comme le demandeur l'a déjà préconisé dans le brevet luxembourgeois Nº 82.773, la pression gazeuse dans l'enceinte est maintenue à la valeur adéquate dépendant notamment de la nature du charbon et de la qualité de coke recherchée.
Suivant une modalité avantageuse de l'invention, on effectue l'opération de cokéfaction en deux étapes, dont la première avec circulation de gaz de distillation peu nobles, c'est-à-dire contenant des produits divers, gênants ou non, tels que par exemple goudron, benzol, etc... Ces derniers produits sont de préférence extraits des gaz de distillation avant leur recyclage qui a lieu après réchauffage et évacuation partielle. Dans la deuxième étape, on fait circuler des gaz
de distillation nobles, c'est-à-dire riches en H2 et CO. Avec de tels gaz, la fraction recyclée après réchauffage ne nécessite aucun traitement d'épuration, tandis que la fraction évacuée pour maintenir la pression à une valeur adéquate peut servir notamment comme gaz de synthèse pour l'industrie chimique.
En ce qui concerne l'opération d'extinction du coke, on peut la réaliser par voie humide à l'eau ou par voie sèche (gaz).
Dans le cas d'une extinction à sec, on peut mettre cette opération en oeuvre à la suite de la deuxième étape de cokéfaction, au moyen d'un gaz inerte dont on récupérerait les thermies de préférence pour réaliser d'autres phases du processus telles que séchage, préchauffage, cuisson externe et cokéfaction.
Suivant une variante particulièrement avantageuse de l'invention, on réalise une première partie de l'extinction à sec au moyen de gaz de distillation produits au cours de la première étape de l'opération de cokéfaction, de la façon suivante : ces gaz, préférentiellement épurés, s'échauffent sur le coke incandescent avant d'être recyclés et de céder la chaleur accumulée aux agrégats en cours de carbonisation.
II est à noter que les pressions des différents circuits gazeux mis en oeuvre au cours de la cokéfaction et éventuellement de l'extinction sont à choisir pour éviter tout mélange excessif de ces différents gaz.
Les opérations préalables éventuelles de broyage, séchage, pféchauffage et d'addition d'un liant-solvant sont reprises en détail ci-après.
Concernant le broyage, il faut tenir compte que le charbon destiné à la cokéfaction doit être à une granulométrie adéquate, toujours inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm, et d'autant plus fine que le dit charbon contient
des matières inertes .
Après le broyage, le charbon est séché en utilisant l' un des nombreux procédés connus (four tournant, lit fluidisé, sécheur multitubulaire, etc.. .) .
Le charbon est ensuite préchauffé jusqu ' à une température inférieure à sa température de ramollissement .
A ce moment, le charbon est alors mélangé intimement avec un liant-solvant adéquat tel que par exemple : brai de houille, brai de pétrole, goudron, bitume, huiles, etc . . . Ce liant-solvant est préférentiellement inj ecté sous forme liquide, afin d ' obtenir une bonne dispersion dans la masse.
Il s'est avéré intéressant, suivant l'invention, d'utiliser comme liant-solvant, lé goudron récupéré des gaz de distillation après traitement éventuel.
Suivant une modalité avantageuse de l'invention, à la sortie de la machine de compactage, les agrégats compactés sont cuits superficiellement dans une atmosphère à haute température (supérieure à 500°C) de telle sorte que seule leur couche superficielle externe soit portée à une température supérieure à la température de ramollissement du charbon. Le but de cette cuisson est d'éviter toute agglutination ultérieure des agrégats formés.
La figure ci-jointe est donnée à titre d'exemple non limi- tatif, pour rappeler les différentes opérations du processus : 1. broyage
2. séchage
3. préchauffage
4. addition d ' un liant-solvant 5 . compactage
6. cuisson externe
7. cokéfaction
8. extinction, seules les opérations de compactage (5), de cokéfaction (7) et d'extinction (8) sont indispensables; les autres sont facultatives, mais néanmoins avantageuses.
Le procédé décrit ci-dessus constitue un moyen de fabriquer du coke métallurgique d'excellente qualité, dans les conditions avantageuses suivantes : 1. fabrication en continu,
2. utilisation de charbons réputés peu ou non cokéfiables, dont l'approvisionnement est plus facile et meilleur marché,
3. meilleur rendement énergétique, 4. meilleure valorisation des gaz de distillation,
5. plus faible pollution,
6. travail moins pénible pour le personnel,
7. conduite souple avec possibilité d'action sur un nombre plus grand de paramètres. 8. prix de revient réduit.
Claims
1. Procédé pour fabriquer du coke métallurgique, caractérisé en ce qu'après avoir préparé la -pâte à coke par une ou plu- sieurs des opérations suivantes : broyage, séchage, préchauffage et addition d'un liant-solvant, on soumet cette pâte à coke à un compactage sous une forme choisie, suivi de préférence d'une cuisson superficielle, ensuite à une cokéfaction sous une pression gazeuse sensiblement supérieure à la pres- sion atmosphérique, au moyen des gaz de distillation qui sont de préférence recyclés et puisés à travers le lit d'agrégats et dont la température et la pression sont maintenues à des valeurs adéquates prédéterminées, et enfin à une extinction du coke ainsi obtenu.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compacte ls mélange sous une forme donnant un haut indice de vide à la matière en vrac après compactage.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et
2, caractérisé en ce que l'on assure l'apport thermique nécessaire à l'opération de cokéfaction en portant les gaz de distillation à haute température dans un échangeur de chaleur extérieur avant leur recyclage et leur pulsion à travers le lits d'agrégats.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que l'on effectue l'opération de coke- faction en deux étapes, dont la première avec circulation de gaz de distillation peu nobles, c'est-à-dire contenant des produits divers, gênants ou non, tels que par exemple goudron, benzol, etc.., et la seconde avec circulation de gaz nobles, c'est-à-dire riches en H2 et CO.
5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les produits divers contenus dans les gaz de distillation peu nobles sont extraits, avant leur recyclage qui a lieu après réchauffage et évacuation partielle.
6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que, dans le cas d'une extinction à sec, on peut mettre cette opération en oeuvre à la suite de la deuxième étape de cokéfaction, a» moyen d'un gaz inerte dont on récupérerait les thermies, de préférence pour réaliser d'autres phases du processus, telles que séchage, préchauffage, cuisson externe et cokéfaction.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise une première partie de l'extinction à sec, au moyen de gaz de distillation produits au cours de la première étape de l'opération de cokéfaction, de la façon suivante : ces gaz, préférentielle- ment épurés, s'échauffent sur le coke incandescent avant d' être recyclés et de céder la chaleur accumulée aux agrégats en cours de carbonisation.
8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendidations 1 à 7, caractérisé en ce que les pressions des différents cir- cuits gazeux mis en oeuvre au cours de la cokéfaction et éventuellement de l'extinction sont à choisir pour éviter tout mélange excessif de ces différents gaz.
9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le broyage préalable éventuel est effectué de telle sorte que le charbon destiné à la cokéfaction soit à une granulαmétrie adéquate, toujours inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm et d'autant plus fine que le dit charbon contient des matières inertes.
10. Procédé suivant l 'une ou l ' autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le préchauffage préalable éventuel est effectué jusqu'à une température inférieure à la température de ramollissement du charbon.
11. Procédé suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu' après préchauffage, on mélange intimement le charbon avec un liant-solvant adéquat, tel que par exemple : brai de houille, brai de pétrole, goudron, bitume, huiles, etc.. .
12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ce liant-solvant est inj ecté sous forme liquide.
13. Procédé suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l' on utilise comme liant-solvant le goudron récupéré des .gaz de distillation après traitement éventuel.
14. Procédé suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à
13. caractérisé en ce qu' à là sortie de la machine de compactage, les agrégats compactés sont cuits superficiellement dans une atmosphère à haute température (supérieure à 500° C) , de telle sorte que seule leur couche super ficielle soit portée à une température supérieure à la températ ure de ramollissement du charbon.
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| JPS58500484A (ja) | 1983-03-31 |
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