FI56549C

FI56549C - Foerfarande foer kontinuerlig koksning av torv brunkol trae och dylikt i partikelform

Info

Publication number: FI56549C
Application number: FI401/74A
Authority: FI
Inventors: Jorma Honkasalo; Jouko Osara; John Relander; Lasse Tarvainen
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1980-02-11
Also published as: IE41468L; SE7501509L; IE41468B1; FI56549B; CA1054088A; FI40174A

Description

0

η-ϋί-ι-Ι γβΊ «hv KUULUTUSJULKAISU

LBJ UTLÄGGN I NGSSKMFT 56549 C., Patentti myönnetty 11 C2 1930 *γ^τ^ Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.ik.’/int.ci.* C 10 B 49/02 0 10 B 53/02

SUOMI—FINLAND (*) Patenttihakemus — Patentanaöknlnj U01/7 U

(22) Hakemlspllv» — Ansttkningsdag 12.02.7^· (23) AlkupiivJ— Glltlghetsdag 12.02.7^· (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentlig 13 · 08.75

Patentti· ja rekisterihallitus .... .... , ,, . , . .....

' (44) NShtSvikaipanon Ja kuuLJulkalsun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansttkan utlagd och utl.skrlften publlcerad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu U, 00100 Helsinki 10,

Suomi-Finlan.d( FI) (72) Jorma Honkasalo, Westend, Jouko Osara, Pori, John Relander, Pori,

Lasse Tarvainen, Pori, Suomi-Finland(FI) (7^) Berggren Oy Ah (5*0 Menetelmä osasmuodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaamiseksi - Förfarande för kontinuerlig koks-ning av torv, brunkol, trä och dylikt i partikelform Tämä keksintö kohdistuu menetelmään osasmuodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaamiseksi, jolloin kuivattuja osasia syötetään reaktiotilan toiseen päähän, osasia sekoitetaan ja koksataan reaktiotilassa kuumentamalla niitä kuumilla kaasuilla ja koksatut osaset poistetaan reaktiotilan toisesta päästä jäähdytystä varten.

Ennestään tunnetaan erittäin suuri lukumäärä erilaisia menetelmiä orgaanisen aineen, pääasiallisesti kivihiilen ja ruskohiilen koksaamiseksi eli kuivatislaamiseksi. Koksaus tapahtuu näissä menetelmissä kuumentamalla palamuodossa olevaa orgaanista ainetta kuumilla kaasuilla, tavallisesti kuumilla savukaasuilla. Nämä menetelmät voidaan siten kaasuilla suoritetun kuumennuksensa suhteen karkeasti jakaa kahteen ryhmään, nimittäin sellaisiin menetelmiin, joissa kuumennus tapahtuu epäsuoralla ja sellaisiin, joissa kuumennus tapahtuu suoralla lämmönyaihtokosketuksella kuumien savukaasujen ja palamuodossa olevan hoksattavan aineen kesken.

Siten on ennestään tunnettua koksata kivihiiltä rumpu-uunis- C 10 F 5/06 »· 2 56543 sa saattamalla rumpu-uunissa oleva kivihiili vastavirrassa epäsuoraan lämmönvaihtoon rumpu-uunin ja sen ulkopuolella olevan kiinteän vaipan väliin johdettujen kuumien savukaasujen kanssa. Tämän menetelmän suurimpana haittana on pidettävä epäsuorasta lämmönvaihdosta johtuvaa huonoa lämmönsiirtotehoa, mikä edellyttää suuren lämpötilaeron kuumien savukaasujen ja hoksattavan kivihiilen välillä. Lisäksi kaksoisvaip-pa kestää korkean lämpötilan johdosta huonosti. On myös huomattava, että tällainen kaksoisvaipalla varustettu uuni on paljon kalliimpi kuin tavallinen rumpu-uuni.

Tunnetaan myös menetelmiä, joissa hoksattavaa ainetta syötetään reaktiokuilun yläpäähän ja poistetaan sen alapäästä, jolloin reaktiokuilussa laskeutuvan aineen läpi puhalletaan kuumia kaasuja reaktiokuiluun työntyvien suulakkeiden avulla. Näin kaasut kuumentavat tehokkaasti koksattavaa ainetta. Nämä menetelmät kuluttavat kuitenkin paljon hiiltä, joten koksisaalis jää suhteellisen pieneksi varsinkin korkeissa lämpötiloissa. Kuumissa kaasuissa oleva hiilidioksidi ja vesihöyry joutuvat kaasujen sekä hoksattavan aineen välisen hyvän kosketuksen johdosta reagoimaan koksin kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja vetykaasua, mikä tietenkin alentaa koksisaalista huomattavasti.

Eräässä toisessa samantapaisessa menetelmässä lastataan öl-liusketta vaunuihin, joita siirretään pitkänomaisen vaakasuoran tunnelin läpi, jonka lattiasta puhalletaan ylöspäin kuumia kaasuja, jotka virtaavat vaunujen ja niissä olevan kuorman läpi alhaalta ylöspäin. Tässä esiintyvät samat epäkohdat kuin edellisessäkin menetelmässä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä osas-muodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaainiseksi. Menetelmässä lämmönsiirto kuumien kaasujen ja hoksattavan aineen välillä on hyvä ilman että kuumennuskaasut silti olisivat liian tehokkaassa kosketuksessa koksattavan aineen kanssa, jolloin koksisaalis samalla saadaan korkeaksi. Keksinnön tarkoituksena on toisin sanoen aikaansaada tehokas lämmönsiirto kuumennuskaasun ja kiintoaineen välillä siten että kuumennuskaasut silti pääsisivät reagoimaan kiintoaineen kanssa.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Yllä mainituista tunnetuista suoralla lämmönsiirrolla toimivista menetelmistä ja laitteista keksinnön mukainen menetelmä eroaa 3 ψ 56543 siinä suhteessa, että siinä kuumia savukaasuja ei johdeta koksatta-van ainepatjan läpi vaan sen yli. Tällöin hoksattavasta aineesta vapautuvat hiiltokaasut kykenevät tehokkaasti suojaamaan kiintoaine-patjaa hapettumiselta. Kaasun kokoomus patjassa ja hieman sen yläpuolellakin on siten toinen kuin uunin kaasutilassa, jossa on hiiltä kuluttava atmosfääri. Kiintoainepatjasta vapautuvat hiiltokaasut toimivat suojakaasuna, joka estää koksin hapettumisen.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan hyvä koksisaalis siitä huolimatta, että savukaasut saatetaan suoraan lämmönvaihtokos-ketukseen koksattavan kiintoainepatjan kanssa. Lämmönsiirto kuumista savukaasuista kiintoaineeseen on erittäin tehokas. Palavista kaasuista säteilee lämpöä sekä kiintoainepatjaan että uunin seinämiin ja uunin seinämistä lämpöä siirtyy johtumalla kiintoainepatjaan ja aivan erityisen tehokkaasti mikäli uunina käytetään rumpu-uunia, jossa säteilyn ja konvektion kautta lämmennyt seinäosa siirtyy kiintoaine-patjan alle luovuttaen lämpöä siihen samalla saattaen kiintoainepat-jan pieneen kiertoliikkeeseen.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviomaista kuvantoa turpeen koksaamisek-si keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kuivattu turve kuivatislataan rumpu-uunissa 4 vastavirtaperi-aatteella. Rumpu-uuniin liittyy apupoltin 5, jossa voidaan polttaa joko kuivauksen lentopölyä, koksipölyä, jyrsinturvetta tai kuumaa turvekoksia. Sopivan erillisen polttimon käytöllä saadaan pääosa syntyvästä tuhkasta pois. .

Kuumat polttimon savukaasut johdetaan rumpu-uunin 4 kuumaan päähän. Tällöin kuivatislattavasta materiaalista vapautuu palavia -aineita, joita poltetaan lisäilmapuhalluksella. Kaasuvirta etenee rumpu-uunissa 4 luovuttaen lämpöä vastakkaiseen suuntaan kulkevalle kiintoaineelle. Lämpö siirtyy kuivatislattavaan aineeseen osittain uunin seinämän välityksellä ja osittain säteilyn välityksellä kuumista koksauskaasuista.

Rumpu-uunissa 4 ainoastaan turvekerroksen pinta on tekemisissä savukaasujen ja hiiltokaasujen seoksen kanssa. Lisäksi vapautuvat hiiltokaasut suojaavat kiintoainepatjaa_hapettumiselta. Koksi- saalis muodostuu tämän vuoksi korkeaksi.

Suoralla kuumennuksella varustetun uunin 4 lämpötilaa ja lämpötilaprofiilia voidaan säätää nopeasti ja suurissa rajoissa apu-polttimolla 5 ja lisäilmapuhalluksella. Näin voidaan valmistaa eri 56543 tarkoituksiin sopivaa tuotetta samassa yksikössä. Kierroslukua ♦ säätämällä ja valitsemalla uunin kallistuskulma suureksi saadaan iso .lämmitysnopeus, jolloin osa muodostuvista tervois ta krakkautuu ja koksisaalis kasvaa. Tunnetut turvekoksin valmistusmenetelmät eivät ole yhtä joustavia.

Kok.sausrummun tuote joutuu tämän jälkeen jäähdytysyksi.kköön 6, missä lämpötila saadaan laskemaan esim. vesiruiskutuksclla tai inerttikaasulla.

Rumpu-uunista 4 tulevat kaasut, jotka sisältävät pölyä ja tervaa, poltetaan kaasupolttimossa 3. Samalla saadaan kaasuista hävitettyä myrkylliset fenolit. Kallista pölyn- ja tervanerot.uksen laitteistoa ei tarvita. Muodostuva lämpö käytetään kuivauksessa.

Koksattava materiaali kuivataan jollakin sopivalla yksiköllä esim. rumpukuivaimella tai arinakuivaimella 1. Syklonissa 2 erottuvia lentopölyjä käytetään koksausuunin apupolttimon polttoaineena.

Esimerkki 1

Palaturve sisälsi 1,5 % tuhkaa, 71 % haihtuvia, analyysin ollessa C - 56 i, H - 6 O - 34 $, N - 2¾. Turve murskattiin pala-kokoon alle 50 nun. Palat saavat olla suurempiakin (100 mm saakka) , mutta tällöin hiiltyminen ottaa enemmän aikaa. Materiaali kuivattiin niin että siihen jäi 4,3 % kosteutta. Kosteus kannattaa poistaa erillisessä kuivausyksikössä ainakin arvoon alle 20 $ koksauksen lämmöntarpeen pienentämiseksi ja hiiltokaasujen polttolämpötilan nostamiseksi.

Turvesyöttö oli 209 kg/h, joka kuivatislattiin 12 m pitkässä sisähalkaisijaltaan 0,77 m:n rumpu-uunissa vastavirtaperiaatteella. Materiaalin keskimääräinen viipymisaika uunissa oli 2 h 34 min uunin pyörimisnopeudella 0,5 rpm. Uuniin johdettiin erillisestä turve-polttimosta 125 Nnr/h savukaasuja lämpötilassa 1000°C. Pääosa lämmöstä kehitettiin kuitenkin puhaltamalla uunin kuumaan päähän 75 Nm /h ilmaa, jolloin osa haihtuvista aineista ja korsista paloi.

Kuuman pään lämpötilaksi säädettiin 750°C. Sopiva lämpötilan vaih-telualue on 550-1000°C.

Turvepolttimm savukaasujen ja uunissa syntyneiden savuja hiiltokaasujen seos poistui uunin kylmemmästä päästä lämpötiloissa 200°C. Kaasut, joiden analyysiksi (vesi puuttuu) saatiin H2 - 6,8 t, CO-CC^ - 7 %, CH4 - 4,5 %, N2 - 61,4 %, Ar + 02 - 5,3 t, C02 - 11 \t poltettiin uunin jälkeen.

Koksia saatiin 62,8 kg/h mikä on 31,5 % syötön kuivapainosta. Koksin analyysi oli tuhka - 4,8 %, haihtuvat < 5,9 I, Cf.

1 1. X

89,3 %.

Claims

56543 5 Esimerkki 2 Puun hiilto Lastumaista puuhaketta, jonka kosteus oli 11 %, syötettiin edellisessä esimerkissä kuvattuun koelaitteistoon. Apupoltin oli tällä kertaa kiinnitetty uunin päätyyn ja siinä poltettiin 6 kg/h butaania. Ilmapuhallus oli 110 Nm /h, uunin pyörimisnopeus 0,7 rpm ja vastaava viipymisaika 2 h 10 min. Kun syötettävän hakkeen kuivapaino oli 93 kg/h, saatiin puuhiiltä 26 kg/h uunin kuuman pään lämpötilan ollessa 585°C. Puuhiilen analyysiksi tuli: tuhka 1,4 %, haihtuvia 11,9 %, 86,5 %. Uunista tulevat kaasut johdettiin tervanerotusyksikköön.

1. Menetelmä osasmuodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaamiseksi, jolloin kuivattuja osasia syötetään reaktiotilan toiseen päähän, sekoitetaan ja koksataan reaktiotilassa kuumentamalla niitä kuumilla kaasuilla ja koksatut osaset poistetaan reaktiotilan toisesta päästä jäähdytystä varten, tunnettu siitä, että kuumat kaasut johdetaan reaktiotilan läpi siirtyvän koksattavien osasten patjan yli suoran lämmönvaihto-kosketuksen aikaansaamiseksi kaasujen ja osaspatjan yläpinnan välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumat kaasut saatetaan vastavirtakosketukseen reaktio-tilan läpi siirtyvän osaspatjan yläpinnan kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiotilana käytetään rumpu-uunia, jota pyöritetään pituusakseliensa ympäri osasten sekoittamiseksi ja siirtämiseksi patjana eteenpäin.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että koksataan osasia, joiden osaskoko on korkeintaan 100 mm ja edullisesti alle 50 mm.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koksataan osasia, joiden kosteuspitoisuus on alle 20 paino-%.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin lämpötila säädetään kuumien kaasujen tulopäässä lämpötilaan 550-1000°C.