PL46484B1 - - Google Patents

Description

RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46484 KI. 10 a, 24/04 KI. internat. C 10 b Instytut Chemicznej Przeróbki Wegla*) Zabrze, Polska Sposób wielostopniowego odgazowania paliw stalych Patent trwa od dnia 17 listopada 1960 r.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wielo¬ stopniowego odgazowania paliw stalych, takich jak wegiel kamienny, wegiel brunatny, lupek bitumiczny itp.

Z problemem otrzymywania metalurgicznego koksu formowanego z wegli niekoksujacych sie, polegajacego na brykietowaniu rozdrobnionego koksiku, laczy sie sprawa otrzymania tego su¬ rowca w sposób tani i dajacy mozliwosc wytwa¬ rzania pólproduktów przydatnych do produkcji tego koksu. Mozna to osiagnac przez odgazo- wanie najtanszych rodzajów wegla, to znaczy mialów wzglednie niesortów.

Osiaga sie to wedlug wynalazku przez zasto¬ sowanie bezposredniego ogrzewania gazowym i stalym nosnikiem ciepla w kilku stadiach ogrzewania.

*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr inz. Henryk Ziejin- ski, nagr Jan Rychly i inz. Henryk Kornas.

Sposób wedlug wynalazku ma na celu wy¬ twarzanie, przy mozliwie niskich kosztach in¬ westycyjnych i taniej eksploatacji, drobnoziar¬ nistego paliwa odgazowanego, np. koksiku lub podobnego, o zadanym stopniu odgazowania i o odpowiedniej strukturze fizycznej ziarna wraz z maksymalna iloscia niezmienionych pro¬ duktów weglopochodnych oraz wysokokalorycz¬ nego gazu* Dotychczasowy stan techniki i badan nad za¬ gadnieniem szybkiego odgazowania wegla drob¬ noziarnistego (W. Peters: GWF 99 (1958) 1045-54, S. ¥. Czuchanow: Brennstoff-Chemie 8 (1956) 234-39) za pomoca metody fluidalnej wzglednie przy zastosowaniu stalego nosnika ciepla nie zabezpiecza odpowiednich wlasciwosci produktu stalego, który powinien wykazywac odpowied¬ nia wytrzymalosc, porowatosc i dosc wysoki ciezar nasypowy, azeby mógl byc zastosowany do wytwarzania koksu formowanego oraz do ce¬ lów podobnych.

Do zabezpieczenia odpowiednich wlasciwosci koksiku stopien j ego odgazowania musi byc wy-soki, co 'wymaga uzycia temperatur 900 — 1000° C Proces taki nie moze byc prowadzony sposobem omawianym w publikacjach Petersa czyiczuchianowa, gdyz wtedy szybkosc odgazo- wani% ^skutek duzego gradientu temperaturo¬ wego jest zbyt wielka, co powoduje nieprzy¬ datnosc koksiku do brykietowania i podobnych celów. Duza szybkosc odgazowywana czesci lotnych rozluznia strukture koksu, czyniac $ot nadmiernie porowatym i malo wytrzymalym na zgniatanie.

Wedlug wynalazku odgazowanie paliwa pro¬ wadzi sie w trzech odrebnych stadiach, nizej wyszczególnionych! fcrzy? stbipfirowjriif j>oikwfeze- niu temperatury dodawanego nosnika ciepla, co znacznie zwalnia proces od^azd^^h|a l zapew¬ nia uzyskiwanie wystarczajaco* wytrzymalego koksu oraz umozliwia odbiór niskotemperaturo¬ wych produktów smolowych, jak równiez uzys¬ kanie dwóch wzglednie trzech frakcji gazu moc¬ nego 0 wysokiej kalorycznosci. To frakcjonowa¬ ne wydzielanie gazu daje mozliwosc dostosowa¬ nia skladu poszczególnych frakcji do róznych celów wykorzystania, np. do syntezy chemicz¬ nej.

Przy sposobie wedlug wynalazku dzieki sto¬ sowaniu krótkich czasów odgazowania rzedu minuty oraz pneumatycznego systemu transpor¬ towego uzyskuje sie duza wydajnosc, ekonomicz- nosc eksploatacji oraz odpowiednio niskie na¬ klady inwestycyjne. Przez prowadzenie procesu w poszczególnych stadiach, które jest mozliwe przy stosowaniu drobnego ziarna, istnieje mozli¬ wosc dowolnego regulowania wlasnosci fizycz¬ nych odgazowanego paliwa oraz weglopochod- nych. Przez zastosowanie w stadiach wytwarza¬ nia gazu palnego stalego nosnika ciepla, miano¬ wicie goracego produktu koksikowego, zabez¬ pieczona jest wysoka kalorycznosc tego gazu, który nie miesza sie ze spalinami, jak to ma miejsce w innych metodach odgazowania bez- przeponowego.

Paliwo drobnoziarniste poddawane jest w pierwszym stadium ogrzewaniu wstepnemu do temperatury 300—400° C odpadkowymi gazami spalinowymi, pochodzacymi z dogrzewania pól- koksu, które zawieraja znaczne ilosci CO i same moga byc spalane w specjalnym palenisku.

W czasie tej operacji paliwo ulega wysusze¬ niu oraz podgrzewaniu do poczatku rozkladu termicznego. Po nagrzaniu do wymaganej tem¬ peratury paliwo jest kierowane do reaktora, w którym przewidziana jest mozliwosc miesza¬ nia ze stalym nosnikiem ciepla np. dogrzanym pólkoksem w celu wydzielenia termobituminów w ruchu, zapewniajacego szybka wymiane cie¬ pla oraz zapobiezenie spiekania sie ziarn. Jest to nastepne stadium odgazowania w tempera¬ turze 500—600° C. Dzieki mozliwosci regulowa- }ni& ilosci i temperatury nosnika oraz sposobu jego dozowania mozna dowolnie nastawiac szyb¬ kosc procesu,i w ten sposób odpowiednio regu¬ lowac wlasnosci fizyczne ziarn pólkoksowych.

Dzieki stosowaniu niskich temperatur oraz szyb¬ kiemu odprowadzaniu do urzadzen kondensa- .. cyjnych wytwarzanych par smolowych, otrzy¬ muje sie malo zmienione produkty weglopo- chodne wytlewania, które moga sluzyc jako le¬ piszcze do * produkcji koksu formowanego wzglednie do innych celów.

Otrzymany w tym stadium gaz wytlewny w ilosci okolo 50 m3/l, a wiec nie wymagajacy du¬ zych urzadzen kondensacyjnych, jest bogaty w weglowodory gazowe w duzym stezeniu i ma, wartosc kaloryczna 7000—8000 kcal/m3. Pólkoks otrzymany w tym reaktorze transportowany jest do zbiornika, z którego czesc wraca po do- grzaniu przez zmieszanie z goracym koksem lub czesciowe nadpalenie w strumieniu powietrza do rekatóra wytlewnego w charakterze nosnika ciepla, pozostala czesc zas kierowana jest do nastepnego stadium odgazowania. Odgazowanie to zachodzi w odpowiednim reaktorze po zmie¬ szaniu z nosnikiem ciepla o wysokiej tempera¬ turze okolo 1000° C.

W stadium tym otrzymuje sie wysokoka¬ loryczny gaz o wartosci opalowej 3000 — 4000 kcal/m3 w ilosci okolo 120 m3/t o skladzie podobnym do gazu swietlnego. Nie zawiera on par smoly, dzieki temu nie wymaga skompli¬ kowanych urzadzen kondensacyjnych. Czesc za¬ wartosci reaktora jest w stalym obiegu, przy jednoczesnym dogrzewaniu jej do wysokich temperatur przez czesciowe spalanie produktu i sluzy jako nosnik ciepla do procesu. Nadmiar Jest kierowany do wymiennika ciepla, ewentu¬ alnie przez posredni zbiornik, gdzie odbywa sie grafityzacja produktu.

Na rysunku (fig. 1 i 2) przedstawione sa dwa urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku. W urzadzeniu wedlug fig. 1 wegiel drobnoziarnisty ze zbiornika 1 dozowany jest do rurociagu, w którym przeplywaja gazy spa¬ linowe o temperaturze 350° C. W cyklonie.2 na¬ stepuje oddzielenie podgrzanego i czesciowo podsuszonego wegla od gazów, które p tempera¬ turze 100° opuszczaja urzadzenie. Wegiel wpro¬ wadzony jest do rurociagu, w którym przeply¬ waja spaliny z palnika 17 zmieszane w dowol¬ nym stosunku z gazami wylotowymi w ilosci — 2 —zabezpieczajacej calkowite wysuszenie wegla oraz podgrzanie do temperatury 150° C. Oddzie¬ lenie wegla od gazów spalinowych, chlodzonych do temperatury 150° C, nastepuje w cyklonie 3.

Gazy spalinowe sluza w dalszym obiegu do ochlodzenia koksu po ich schlodzeniu w chlod¬ nicy wodnej 21 do 90—100° C celem wy kropie¬ nia nadmiaru wilgoci. Wegiel z cyklonu 3 we¬ druje do wymiennika ciepla 4 o specjalnej kons¬ trukcji, gdzie zostaje podgrzany cieplem wypro¬ dukowanego koksu do 350° C. Gazy bertyniza- cyjne z wstepnego odgazowania,' zawierajace dwutlenek wegla, siarkowodór i azot, wytwa¬ rzane w czasie przebywania w zbiorniku 5 prze¬ plywaja przez wymiennik i utrzymuja wegiel w ciaglym ruchu, co uniemozliwia przegrzania lokalne, które moglyby prowadzic do rozkladu termicznego i wydzielenia smoly.

Gazy te o temperaturze 350° C sa ssane przez dmuchawe 16 i po zmieszaniu z gazami pod¬ grzanymi na chlodzonym koksie produkcyjnym do takiej samej temperatury w ukladzie prze- ciwpradowym cyklonów 15 kierowane sa do na¬ stepnego podsuszenia wegla w cyklonie 2.

Wegiel po opuszczeniu zbiornika 5 zostaje zmieszany z pólkoksowym nosnikiem ciepla i poddawany wytlewaniu w bebnie obrotowym 6, umozliwiajacym dobre wymieszanie, co tez- zapobiega spiekaniu sie ziarn z soba. Lotne pro¬ dukty wytlewania sa odprowadzane do urza¬ dzen chlodniczych 19, zas pólkoks o temperatu¬ rze 500° C w calosci jest transportowany z od¬ gazowania pneumatycznie do cyklonu 8. Pól¬ koks po opuszczenia cyklonu 8 rozdzielany jest na dwie czesci: jedna kierowana jest do zbior¬ nika 11, gdzie po zmieszaniu z czescia pólkoksu podgrzanego tworzy nosnik ciepla dla wytlewa¬ nia w temperaturze 500° C, druga — do specjal¬ nego wymiennika ciepla 9, gdzie jest nagrzewa¬ na do 650° C cieplem koksu produkcyjnego.

Dalsze nagrzewanie tego pólkoksu nastepuje w rekuperatorze spalinowym 10. Zastosowanie go zapewnia duza elastycznosc cieplna instala¬ cji. Po opuszczeniu rekuperatora 10 czesc stru¬ mienia pólkoksowego sluzy jako nosnik ciepla do podgrzania pólkoksu w zbiorniku 11, reszta wedruje do reaktora 12, gdzie odbywa sie do- koksowywanie do okolo 900° C, dzieki zmiesza¬ niu z rozzarzonym koksem z cyklonu 14. Gazy palne z podgrzewania pólkoksu i jego dokokso- wywania kierowane sa poprzez reaktor 12 do urzadzen schladzajacych 20+ Medium ochladzajacym jest powietrze po¬ trzebne w procesie do spalania gazu i nadpala¬ nia koksu, które nagrzewa sie do wysokiej tem¬ peratury, regeneruje cieplo produktów ubocz¬ nych. Calkowite schlodzenie zarówno gazu wy- tlewnego jak i koksowego nastepuje w nie uwi¬ docznionych na rysunkach chlodnicach wod¬ nych. Koks po opuszczeniu reaktora 12 trans¬ portowany jest mieszanka gazów spalinowych i powietrza do cyklonu 14 i w czasie transportu nadpalany. Spalaniu ulegaja czasteczki pylu, z których popiól moze byc usuniety na elektro¬ filtrach. Proces spalania prowadzi sie tylko do CO ze wzgledu na temperatury, w których sie odbywa oraz dzieki nadmiarowi wegla pier¬ wiastkowego. Wytwarzany goracy gaz generato¬ rowy po oddzieleniu w cyklonie wedruje do pal¬ nika 17, gdzie ulega spalaniu dla potrzeb proce¬ su, zas dogrzany do temperatury 1000—1100° C koks sluzy w czesci jako nosnik ciepla, pozosta¬ losc zas stanowi koks produkcyjny. Koks pro¬ dukcyjny jest schladzany w wymiennikach 9 i 4 w ukladzie cyklonów 15 i opuszcza aparatu¬ re o temperaturze 100—150° C.

W aparaturze zastosowano zamkniecia po¬ szczególnych fragmentów instalacji slupami przesuwajacego sie koksu, dzieki specjalnie roz¬ wiazanym wentylom, regulowanym automatycz¬ nie.

Dla pokrycia zapotrzebowania ciepla dla koksowania 1 t wegla trzeba bedzie spalic okolo 30 kg substancji palnej koksu.

W urzadzeniu wedlug fig. 2 wegiel drobno¬ ziarnisty ze zbiornika 1 jest podsuszany i ogrze¬ wany do 350° w systemie cyklonów 2 cieplem fizycznym gazów generatorowych z cyklonu 8, pochodzacych z nadpalania koksu. Podgrzany do 350° wegiel doprowadzony jest do bebna obro¬ towego 3, gdzie po zmieszaniu z pólkoksowym nosnikiem ciepla ulega wytlewaniu w tempera¬ turze 500° C. Produkty lotne wytlewania kie¬ rowane sa do urzadzen kondensacyjnych, zas pólkoks transportowany do cyklonu 5, za po¬ moca gazów z odgazowania pólkoksu, porusza¬ nych dmuchawa 4. Pólkoks z cyklonu 5 rozdzie¬ lany jest na dwa strumienie, jeden do reaWtora 6, gdzie miesza sie z rozzarzonym nosnikiem ciepla, drugi — do zbiornika 7, gdzie po zmie¬ szaniu z odmierzona iloscia koksu z reaktora 6 tworzy nosnik ciepla do procesu wytlewania.

Gazy z dogrzewania i dokoksowywania pólkoksu sa odprowadzane do urzadzen schladzajacych, co zaznaczono strzalkami. Koks o temperatu¬ rze 900° C z reaktora 6 czesciowo jest zwracany do cyklonu 8 i w czasie transportu dopalany doprowadzanym z rekuperatora 9 powietrzem.

Powietrze odbiera cieplo koksowi produkcyjne- — 3 —oni, shiiy xko rtransportowania koksu nadpalane¬ go i produkuje «az generatorowy (dzieki niezu¬ pelnemu spalaniu koksu), który po opuszczeniu eyidonu & swoim cieplem fizycznym nagrzewa -wprowadzony tio aparatury wegiel, W porów¬ naniu z przykladem I urzadzenie wedlug przy- dctadu II jest prostsze, ale wymaga znacznie wiekszego nadpalania koksu w ilosciach okolo 106 kg palnej substancji na 1 t wegla. Dzieki temu jednak otrzymuje sie okolo 700 m3 gazu .generatorowego z 1 t wegla (poza normalnymi uzyskami gazów -z odgazowania paliwa), który •moze byc zuzytkowany do celów przemyslo¬ wych.

Równiez i tu zastosowane sa zamkniecia po¬ szczególnych fragmentów instalacji slupem pa¬ liwa, automatycznie regulowanymi zaworami.

ZastTzeieTiia ptft-eirtowe 1. Sposób wielostopniowego -odgazowania paliw stalych, jak wegiel kamienny, wegiel bru¬ natny, lupek bitumiczny ltp., znamienny tym, ze drobnoziarniste paliwo ogrzewa sie w pierwszym stadium w zakresie temperatur do 300—400° C w Stalowych reaktorach przy wykorzystywaniu ciepla odpadkowego z wy¬ dzielaniem pary wodnej i czesciowo C02, H2S oraz okludowanych, w drugim zas sta¬ dium — w zakresie temperatur do 500 — 600° C w reaktorach zapewniajacych ruch pa¬ liwa przy uzyciu stalego nosnika ciepla w sposób umozliwiajacy uzyskanie wytrzyma¬ lego pólkoksu oraz nieskrakowanej prasmoly i wysokokalorycznego gazu zawierajacego weglowodory; w trzecim zas stadium — w zakresie temperatur do 850—1000° C dla wzmocnienia struktury i odpedzenia resztko¬ wych czesci lotnych z uzyskiwaniem mecha¬ nicznie wytrzymalego koksiku oraz gazu o wartosci opalowej 3000—4000 kcal/m3. 2. Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, ze do zamkniecia reaktorów stosuje sie slupy pa¬ liwa w przewodach z cisnieniowo sterowa¬ nymi zaworami., Instytut Chemicznej Przeróbki Wegla Zastepca: inz. Józef Felkner rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 46484 Ark. 1 ii n*Do opisu patentowego nr 46484 Ark. 2 Z.G. „Ruch" W-wa, zam. 1225 naklad 100 egz.