PL100834B1 - Sposob wytwarzania koksu nadajacego sie do celow metalurgicznych przy uzyciu kamiennego wegla niekoksujacego lub slabokoksujacego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia koksu nadajacego sie do oelów metalurgicz¬ nych przy uzyciu kamiennego wegla nidkoksujace- go lub slaibokoksujacego w normalnych warunkach procesu koksowania.

Znane zasoby wegla brunatnego i kamiennego widziane w skali swiaitowej sa stosunkowo bogate, przy czym niestety jedynie niewielka czesc pokla¬ dów wegla kamiennego nadaje islie do wytwarza¬ nia koksu, a zwlaszcza koksu hutniczego, w zwy¬ klych warunkach stosowanych procesów. W wie¬ lu krajach brak wegla koksujacego stal sie juz krytyczny.

Jest rzecza fachowcom znana, ze doitad ten sten rzeczy usilowano poprawic przez mieszanie wegla koksujacego* o niskiej wartosci z weglem koksu¬ jacym o bardzo wysokiej wartosci, przewaznie w okreslonej ilosci. Dodatki takiie jednak byly stosunkowo duze i wymagane w ilosci co najmniej 30fyo wegla koksujacego o wysokiej wartosci w przetoczeniu na calkowita ilosc mieszaniny. Osia¬ ga sie przez .to pewna Oszczednosc zarówno wegla gorszego jak i pelnoiwairtosciowego wegla koksu¬ jacego, jednak ogólnie jakosc mieszanki w nie¬ wielkim stopniu ulega poprawie na tyle, ze spelnia jedynie minimalne wymagania.

Osiagana ogólnie jakosc nie wynika przy tym jako srednia jakosci wegli uzytych, a jest z za¬ sady nizsza nizby nalezalo oczekiwac wyliczajac 2 na dirodze arytmetycznej wlasciwosci uzytych we¬ gli. Jest rzecza równiez znana, ze z wegli nieko- (ksujacych (na przyklad z wegla brunatnego) dro¬ ga tzw. rafinacji rozpuszczalnikowej mozna uzy¬ skac ekstrakt koksujacy.

W tak zwanej rozpuszczalnikowej rafinacji wegla (metoda SRC — Solven Rafined Coail), która jako znany siposób, daje sie stosowac zarówno do we¬ gla o niskim stopniu zweglenia, zwlaszcza do wegla (brunatnego, jak i do wegli o znacznym stopniu zweglenia, na przytklad do rvcegla kamien- 4nego, wegiel w stanie rozdrobnionym poddaje sie qplyonieniiu w wysokowirzacym rozpuszczalniku (mp. o temp. wrzenia 200—450°C), który w sensie fizycznym albo sluzy jako nosnik wodoru, przykla¬ dowo w temperaturze 350—500°C w obecnoscii wo¬ doru i pod cisnieniem 30—250 barów. Po okolo —20 minutach,, korzystnie po 50—90 minutach talkiej obróbki redukuje sie cisnienie produktu re- alkcji a ciekla mieszanine ireakcyjna oddziela sie od cial stalych, przewaznie droga filtracji, w celu oddzielenia nierozpuszczioinych skladników, zwla¬ szcza cial skoksowanych, fusainy i popiolu. Kla¬ rowna faze ciekla poddaje sie destylacji w celu odzyskania i zawrócenia rozpuszczalnika.

Pozostalosc podestylacyjna w postaci stalej jest weglem rafinowanym rozpuszczalniikowo, który na¬ daje sie na przyklad jako material wyjsciowy do 100834100834 katalitycznych procesów wodorowania-fcrakowa- oia.

Stosunkowo trudne i pracochlonne oddzielenie substancji stalych jesit w zasadzie czescia znanego procesu, poniewaz oddzielenia popiolu i innych nierozpuszczalnych skladników szkodliwych dla ka¬ talizatorów i innych elementów stanowilo jeden z wazniejszych celów stosowanych procesów.

W patencie Stanów Zjednoczonych Am. P. Nr 2 086152 produkt ekstrakcji rozpuszczalinikowej rafinacji lignitu lacznie z pozostalosdaimdj ekstrak¬ cyjnymi zaproponowano poddawac koksowaniu.

Ten nieuchronnie, pirogi produkt 'koksowania mógl¬ by byc stosowany jako produkt zastepczy koksu . metalurgicznego. Wynikajace z tej pozycji litera¬ turowej wlasciwosci koksu odpowiadaja zaledwie w przybilizeniLu wlascójwosciom normalnego koksu i nie pozwalaja liczyc na to aby material ten mógl sluzyc jako dodatek poprawiajacy wlasciwosci wegla slabo koksujacego lub calkowicie niekoksu- jacego wegla kamiennego.

W celu zmniejszenia krytycznego deficytu wegla koksujacego, w ostatnich czasach zaproponowano zupelnie inne rozwiazanie. Do nich nalezy sposób wytwarzania tzw. koksu formowanego (patrz na przyklad patent Stanów Zjednoczonych A. P. nr 3 403 989). Wedlug tego sposobu zwykly wegiel poddaje sie drobnemu zmieleniu, wyitdewaniu, po czym drobnoziarnista pozostalosc ,po wytdeiwaniu miesza sie ze smola jako lepiszczem i bryMetuje sie. Lepiszcze utwardza sie droga utlemiania, a u- twardzone brykiety poddaje sie kanboniiizacji bez dostepu powietrza. Podobna porowatosc produMu powstaje w tym procesie nie na skutek przemian wlasciwych zwyklym procesom koksowania lecz na skutek /wytwoiraonej • uprzednio struktury .brykietów.

Ten tbandzo drogii sposób ma ibamdzo niewiele luib zu¬ pelnie nic wspólnego ze stosowanym sposobem kfc»-/ ksofwainia i wymaga calkotwiicie innych i drogich urza¬ dzen. Sposób ten ze wzgledu na wysokie koszty nie znalazl dotad zastosowania.

Celem wynalazku bylo, Ina drodze gospodarczo uzasadnionej, udostepnienie mieszanki wzglednie sposobu wytwarzania koksu petoowaroscdowego ? (ma przyklad koksu hutniczego) w zwyklych urza¬ dzeniach, przy czym obok normalnego wegla ka¬ miennego iniekoksujacego luib bardzo slabo lub nie¬ dostatecznie koksujacego, bylby zastosowany dodatek w stosunkowo malych ilosciach, wytiwarzany z naj¬ ubozszych wegli bez jakichkolwiek zdolnosci do koksowania na przyklad z wegla brunatnego. Cel ten spelnia sposób wedlug wynalazku, który po¬ lega na tym, ze mieszanke skladajaca sie w prze¬ wazajacej czesci z wegla kamiennego slabo ko- koksujacego sie lub wcalenietoofcsujacego oraz z okre¬ slonej ilosci materialu zawierajacego iwegiel, wy¬ tworzonego przez deoksygenacje i ewentualnie od¬ wodnienie stalych, zawierajacych wegiel kopalnych paliw, na przyklad wegla brunatnego w obecno¬ sci wodoru i rozpuszczalnika oraz nosnika wodo¬ ru, w warunkach ekstrakcji podczas znanego jako taki procesu rozpuszczalnikowej rafinacji wegla (metoda SRC — Selvent Raifiined Coal), przy uzy- 40 49 55 oiu na przyklad oleju antracenowego lufo kreozo¬ towego jako rozpuszczalnika, w temperaturze 350—500°C, pod cisnieniem ZO—250 barów, przy czasie ekstrakcji liO—ili20 minut, korzystnie 50—90 minut i ewentualnej obecnosci katalizatora i na¬ stepnym calkowitym zageszczeniu produktu ekstra¬ kcji i wyizolowaniu pozostalosci ekstrakcyjnej, którego temperatura miekniecia wynosi wiecej niz °C, korzystnie powyzej 100°C, okreslona meto¬ da kula-pierscien, poddaje sie koksowaniu z ba¬ terii koksowniczej.

Wynalazek pozwala na wytwarzanie nadajacego sie do celów metalurgicznych koksu przy zastoso¬ waniu mieszanki opisanej powyzej, w której we¬ giel, na przyklad brunatny w warunkach znanego jako taki procesu SRC, poddany zostal deoksyge- nacji i ewentualnemu odwodnieniu, a wytworzony roztwór wraz z pozostaloscia ekstajakcji zageszcze¬ niu i nieznaczna ilosc zageszczonego produktu zmieszana zostala z przewazajaca iloscia niekoksu¬ jacego lub slabo koksujacego wegla kamiennego, po czym tak wytworzona mieszanine w zwyklych warunkach baterii koksowniczej przerabia sie na koks.

Nieoczekiwanie i nawet dla fachowców trudne do przewidzenia, przy stosunkowo malych ilosciach dodatku na przyklad 5—10°/o materialu deoksy- dowanego uzyskuje sie zadziwiajaco dobre wyniki przewyzszajace znaczenie (przede wszystkim jesli brac pod uwage male ilosci dodatku) mozliwe do osiagniecia przez znane zmieszanie niskowarto- sciowych wegli z wysokogatunkowym weglem ko¬ ksujacym. Chodzi tu oczywiscie nie o prosta addy- cje wlasciwosci produktów wyjsciowych, lecz o nieznane dotad niezwykle korzystne wzajemne oddzialywanie (komponentów.

Przy sterowaniu procesem tak, aby przy deo- ksygenacji powstawaly przede wszystkim ciala stale obowiazuja zasady znane jako takie facho¬ wcom od rozpuszczalnikowej rafinacji wegla, a mianowicie unikalnie zbyt wysokich cisnien ii tem¬ peratur oraz unikanie takich katalizatorów, które sprzyjaja tworzeniu sie cieklych produktów.

Korzystnie stosuje sie rozpuszczalnik, który sam posiada wlasciwosci: nosnika wodoru, a zwlaszcza rozpuszczalnik ze skladnikami hydroaromatycz- nyrali.

Jako nosnik wodoru moze jednak byc uzyty w calosci albo czesciowo nielotny katalizator, któ¬ ry do ukladu w tym celu wprowadza sie specja¬ lnie, albo tez taki, który zawarty jest juz w po¬ piele wegla.

Obecnosc katalizatora nde jest konieczna.

Proces wytwarzania mozna przeprowadzac przy pomocy technicznego wodoru, ewentualnie z mie¬ szaninami gazów zawierajacych wodór, na przy¬ klad z mieszaninami wodoru, tlenku wegla i pa¬ ry wodnej, wytwarzanymi na skale wielkotechni- czna, lub mieszaninami, z których w czasie wy¬ twarzania w wyniku reakcji chemicznej wydziela sie wodór, na przyklad z tlenku wegla i wody.

Przy stosowaniu gazu wodnego lub gazu ze zga- zowania cisnieniowego mozna ewentualnie usu¬ wac dwutlenek wejgla za pomoca wyplukiwania, co jednak nie jest warunkiem nieodzownym.100834 doru przez reakcje wytwarzania gazu wodnego Ewentualnie mrozna tez zwiekszyc zawartosc wo- ewentuakiie za pomoca operacji oczyszczania.

Poprzez zatezenie pozostalosci zawierajacej nie¬ rozpuszczalna pozostalosc, zawierajaca wegiel, i popiól i ewentualnie, przez celowe wyibirande surowca wyjsciowego, odpowiadajacego wyzej wy¬ liczonym wymaganiom, umozliwia sde trudne technicznie i wymagajace nakladu rozdzielenie nierozpuszczalnego produktu w sposobie wytwa¬ rzania wegla rafinowanego za pomoca rozpuszcza¬ lnika, a tym samym umozliwia sie w istocie bardziej ekonomiczne wytwarzamiie wielkotechnii- czne wartosciowego produktu.

Korzystnie stosuje sie jako surowiec wyjscio¬ wy niiskowartosciowy wegiel, szczególnie wegiel brunatny. Wegiel brunatny odznacza sie najcze¬ sciej niska zawartoscia popiolu i jest tym samym szczególnie przydatny dla niniejszego celu. Ewen¬ tualnie mozna tez stosowac torf do wytwarzania produktu sposobem wedlug wynalazku.

Warunlm deoksygenacji moga w duzym stopniu odpowiadac warunkom znanym dla rafinacji we¬ gla za pomoca rozpuszczalnika. Jako plynny roz¬ puszczalnik i nosnik wodoru stosuje sie na przy¬ klad ten sam wysokojwrzajcy rozpuszczalnik, zna¬ ny z metody rafinacji wegla za pomoca rozpusz¬ czalnika, na ^przyklad ciecze hydiroaromatyiczne o zakresie wrzenia 200—450°C. Stosuje sie na pnzy^ klad frakcje oleju kreozotowego, które dla tego celu poddaje sie wstepnej obróbce lub * frakcje smoly ze zgazowania wegla, na przyklad frakcje antracenowa lub podobna. Aromatyczny ekstrakt z rafinacji oleju ciezkiego mozna stosowac po odipowiedniej obróbce wstepnej korzystnie po czesciowym uwodornieniu.

Rozpuszczaflinik stosuje sie w ilosci wystarczaja¬ cej do wytworzenia zawiesiny, jak przy procesie rafinacji wegla za pomoca rozpuszczalnika. Sto¬ sunek ilosci rozpuszczalnika do ilosci wegla mo¬ ze wynosic na przyklad 0,5 i wiecej do 5,0, ko¬ rzystnie w granicach 1—3. Deoksygenacja przebie¬ ga korzystnie powyzej 350°C, lecz ponizej 500°C i zwlaszcza w granicach 400—450°C, na przyklad 430°C. Cisnienie wodoru powinno wy¬ nosic 30^250 barów, korzystnie 30^70 barów,, na przyklad 40 barów. Wyzsze temperatury wchodza tez w rachube* przy zalozeniu zastosowania wyz¬ szych cisnien i zalozeniu, ze wytwarzanie plynnego produktu w dostatecznym stopniu zostaje wstrzy¬ mane.

Siposób wytwarzania mieszanki weglowej do ko¬ ksowania sposobem wedlug wynalazku moze byc* prowadzony periodycznie lub w sposób ciagly.

Sposób wytwarzania koksu wedlug wynalazku, szczególnie dla celów metalungLcznyoh jest zna¬ mienny tym, ze mieszanke wytworzona przy uzy¬ ciu dodatku poddaje sie skoksowaniu, korzystnie z udzialem wegla trudno ulegajacego skoksowaniu w warunkach znanych dla skoksowania.

Wynalazek ma ina celu iwnozliwionie wytwa¬ rzania ulegajacej skoksowaniu mieszanki weglo¬ wej, w ten sposobi, ze material weglowy wytwo¬ rzony przez deoksygeoaicje paliwa miesza sie z in¬ nym surowcem zawierajacym wegiel, korzystnie 40 45 z weglem kamiennym o wzglednie niskiej zdolno¬ sci skoksowania.

Przyklad I. Stosuje sie wegiel brunatny o nastepujacym skladzie chemicznym (w % wag.): popiól woda wegiel wodór azot siarka tlen 1,0 ,1 60,3 4,0 0,5 0,25 23,9 500 g powyzszego surowica miele sie do roz¬ drobnienia nizszego roiz 0,21 nim i tworzy sie jego zawiesine w 1000 g tetralenu. Zawiesine ogmze^ wa sie mieszajac w czasie 75 mtout w reaktonze w temperaturze 420°C i"w olbe^osicl wodoru i przy cisnieniu poczatkowym 90 barów. Nie stosuje sie katalizatora. Nastepnie * redukuje sie cisnienie • i zawiesine bezposrednio przesyla sie do urzadze¬ nia destylacyjnego i destyluje sie pod zmniejszo¬ nym cisnieniem. Temperatura wrzenia odpowiada 420°C przy cisnieniu 760 mon.

Pozostalosc jest produktem lamliwym, ciemnym, z polyskiem, twardym o nastejpufjacyim skladizie w procentach wagowych: popiól woda wegiel wodór azot siarka tlen 2,0 0,0 fl6;2 ,9 0,5 0,07 ,4 Wydajnosc wynosi okolo 50% wag. wegla w surowcu wyjsciowym.

Przyklad II. Z produktu wytworzonego we¬ dlug przykladu I sporzadza sie mieszaniny do skoksowania w nastepujacy sposób: Ekstrakt z wegla brunatnego miele sie i miesza w ilosci 5% wag., ewentualnie 10% wag. z dwoma asortymenitami wegla, z których jeden nie posiada zupelnie zdolnosci skoksowania, podczas gdy dru- *gi wegiel posiada dobra zdolnosc skoksowania.

Zdolnosc skoksowania mieszanin okresla sie przez oznaczenie liczby Rogi i za pomoca dylatometru. 55 Wegiel A +151% ekstraktu wegla brunatnego +10% ekstraktu wegla brunatnego Wegiel B +15% ekstraktu wegla brunatnego +10% ekstraktu wegla brunatnego Lnczba Roigi 24 29 315 55 56 * • 61 Procent rozszerzenia —.15 —.12 —S 50 90 139 65 Wynaleziony ekstrakt, z wegla brunatnego dzia¬ la w wyrazny sposób korzystnie na wlasnosci koksujajce wegla. Wyniki wskazuja, wyraznie, ze7 100834 S zestawione (wlasciwie mieszaniny surowca ustalo¬ nego zgodnie z wynalazkiem daja koks odpowied¬ ni dla celów metalurgicznych.

Claims (8)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania koksu nadajacego siie do celów metalurgicznych przy uzyciu kamienne¬ go wegla niekoksujacego lub slabokoksujacego w normalnych warunkach procesu koksowania, zna¬ mienny tym, ze do wegla kamiennego dodaje sie do 10%, korzystnie 5—10% dodatku wytworzone- go przez deoksyigenacje i ewentualnie odwodnie¬ nie stalego weglowego paliwa kopalnego w obec¬ nosci wodoru i rozpuszczalnika oraz nosnika wo¬ doru w warunkach ekstrakcji procesu znanego jako rozpuszoz&Miikorwa rafinacja wegla, na przy¬ klad w obecnosci oleju antracenowego lub torezo- towego jako irozpusizczamillfa, w temperaturze 350— 500°C, pod cisnieniem 30-^250 barów w czasie 10— 120 minut, korzystnie 50—00 minut, ewentualnie w obecnosci katalizatora, a po nastepnym calko¬ witym zageszczeniu produktu ekstrakcji i pozo¬ stalosci poekstrakcyjnej, wydzielony i posiadaja¬ cy temperatiure miekniecia wyzsza niz 30°C, ko- raystroie powyzej 100°C, ustalona metoda toula- -piersoien, po czym tak wytworzona mieszanke poddaje sie znanym sposobem koksowania w ba¬ terii koksowniczej.

2. Sposób wedlug zastniz* 1, znamienny tym, ze stosuje sie dodatek, który zawiera merozpusizczal- na pozostalosc skladajaca sie z popiolu i nieroz¬ puszczalnych czesci wyjsciowych kopalnego palii- 10 15 20 wa weglowego w ilosci nizszej 'niz 12%, korzyst¬ nie nizszej niz 8°/o w stosunku do suchej zawar¬ tosci czesci stalych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie dodatek, w którym rzeczywista zawar- tosc popiolu wynosi miniiej niz 10%, korzystnie mniej niz 7%, w stosunku do suchej zawartosci czesci stalych.

4. Sposób-wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ^tostije sie dodatek wytworzony z wegla bru¬ natnego.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie dodatek, w którym zawartosc siarki wynosi maksymalnie 2%, korzystnie mniej niz 0,5%, w stosunku do suchej zawartosci czesci sta¬ lych.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie dodatek wytworzony w warunkach procesu rozpuszczalnikowej rafinacji z wegla, o malym stopniu zweglenia, na przyklad wegla bru¬ natnego o zawartosci popiolu maksymalnie 7%, korzystnie maksymalnie 4% i zawartosci siarki maksymalnie 4%, korzystnie maksymalnie* 2% w stosunku do suchej zawartosci cial stalych.

7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze stosuje sie dodatek wytworzony z wegla brunat¬ nego o zawartosci popiolu mniejszej niz 2% wag. i zawartosci siarka mniejszej niiz 1% w stosunku do suchej zawartosci cial stalych.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje -sie dodatek wytworzony przy uzyciu jako nosnika wodoru do deoksygenacji technicznej mie¬ szaniny zawierajacej wodór, na przyklad gazu wodnego lub sprezonego gazu generatorowego. Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 680/78 Cena 45 zl