PL89814B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania brykietów weglowych z mieszaniny zdolnego do reakcji produktu kalcynowania wegla i bitumicznego lepiszcza. Brykiety otrzymane sposobem wedlug wynalazku maja dobre wlasciwosci mechaniczne i nadaja sie np. do produkcji surówki w wielkich piecach.

W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 140 241 i 3 140 242 omówiono sposoby wytwarzania brykietów, które mozna stosowac zamiast koksu nawet w wielkich piecach. Wedlug tych opisów patentowych, zmielony wegiel suszy sie i ogrzewa do temperatury wynoszacej co najmniej 121°C, ale nizszej od temperatury, w której wytwarza sie smole weglowa. Ogrzewanie prowadzi sie w obecnosci tlenu, który mozna dodawac do gazu stanowiacego nosnik zdyspergowanego wegla (opis patentowy nr 3 140 241) lub tez tlen moze znajdowac sie w weglu (opis patentowy nr 3 140 242). Otrzymane katalitycznie pobudzone czastki wegla ogrzewa sie nastepnie uderzeniowo do temperatury powstawania smoly, zwykle do temperatury 260-482°C, w jednym lub w kilku piecach ze zlozem fluidalnym, w celu usuniecia w postaci produktu szczytowego praktycznie biorac wszystkich skraplajacych sie skladników lotnych, tworzacych po skropleniu smole.

Zweglony produkt pozbawiony smoly ogrzewa sie nastepnie do temperatury wyzszej, wynoszacej u wylotu gazów zwykle 760—871°C, w celu usuniecia nie skraplajacych sie skladników lotnych i otrzymania ka Icynowane¬ go produktu, zawierajacego korzystnie nie wiecej niz okolo 3% substancji lotnych, ale co najmniej 1% wodoru.

Produkt ten chlodzi sie nastepnie w obojetnej atmosferze do temperatury, w której moze on sie stykac z powietrzem, miesza z bitumicznym lepiszczem i formuje w brykiety. Korzystnie stosuje sie lepiszcze wytworzo¬ ne ze smoly koksowniczej przez przedmuchiwanie jej powietrzem tak, aby otrzymac pak bedacy w temperaturze otoczenia substancja stala. Brykiety utwardza sie w obecnosci tlenu, przy czym zachodzi egzotermiczna reakcja, prawdopodobnie pomiedzy tlenem i mieszanina produktu kalcynowania ze smola i w wyniku tej reakcji nastepuje powiazanie sie produktu kalcymowania z lepiszczem. Temperatura powietrza w piecu do utwardzania wynosi 191—232°C, a temperatura wewnatrz brykietów podczas utwardzania wynosi 260-288°C. Nastepnie brykiety poddaje sie koksowaniu, w celu zmniejszenia zawartosci substancji lotnych do ponizej 3% wagowych.

Jedna z glównych trudnosci przy prowadzeniu tego procesu stanowi utrzymanie ilosci produktu i lepiszcza w takim stosunku, który umozliwia otrzymywanie brykietów o nalezytej wytrzymalosci. Niekiedy wydajnosc smoly jest tak niska, ze korzystnie jest zaniechac wytwarzania jej w tym ukladzie i stosowac smole2 89 814 z innego zródla. Eliminuje sie wtedy koszt zainstalowania urzadzenia do wytwarzania smoly i wykorzystuje wartosc opalowa par smoly, wyrównujac koszt nabycia lepiszcza.

Lepiszcze z obcego zródla czesto jednak wywoluje zaklócenia w procesie brykietowania i ujemnie wplywa na jakosc brykietów. Wytwarzany w niskiej temperaturze pak weglowy oraz pewne inne paki mozna stosowac bez problemów, natomiast powszechnie dostepne, tanie wysokotemperaturowe paki, wytwarzane w zwyklych piecach koksowniczych stwarzaja powazne trudnosci wprowadzeniu procesu. Otrzymani* zadowalajacych brykietów z tymi pakami w zwyklych brykieciarniach walcowych w najlepszym wypadku jest trudne, a czasem niemozliwe, nawet przy duzej zawartosci paku w stosunku do pozostalosci, gdyz brykieciarki szybko ulegaja zniszczeniu. Z tych wzgledów stosowanie zwyklych paków, wytwarzanych w piecach koksowniczych, jako lepiszcza do brykietowania reaktywnego produktu kalcynowania wegla, jest nieekonomiczne.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania brykietów z reaktywnej pozostalosci po kalcynowaniu wegla, otrzymanej w procesie znanym z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 140 241 i 3 140 242 oraz z paku z pieców koksowniczych jako lepiszcza.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze stosuje sie produkt kalcynowania wegla otrzymany w ten sposób, ze zmielony wegiel ogrzewa sie w obecnosci tlenu do temperatury wynoszacej co najmniej 121°C, ale nizszej od temperatury, w której wytwarza sie smole weglowa. Otrzymane, katalitycznie pobudzone czastki wegla ogrzewa sie nastepnie uderzeniowo do temperatury powstawania smoly, zwykle do temperatury 260—482 C, w jednym lub kilku piecach karbonizacyjnych ze zlozem fluidalnym, w celu usuniecia w postaci produktu szczytowego, praktycznie biorac wszystkich skraplajacych sie skladników lotnych, tworzacych po skropleniu smole. Czastki ogrzewa sie nastepnie do temperatury wyzszej, wynoszacej u wylotu gazów zwykle 760-871°C, w celu usuniecia nie skraplajacych sie skladników lotnych i otrzymania kalcynowanego produktu, zawierajacego korzystnie nie wiecej niz okolo 3% substancji lotnych ale co najmniej 1% wodoru* Produkt ten chlodzi sie nastepnie w obojetnej atmosferze do temperatury, w której moie sie on stykac z powietriam, po czym dodaje sie wode. Ilosc zaadsorbowanej wody winna siegac od minimum 3% wagowych d$ granicy nasycenia kalcynowanego produktu, to jest takiej ilosci, powyzej której produkt nie adsorfouje juz wody fokctfo 100% wagowych w stosunku do wagi kalcynowanego produktu). Do produktu kalcynowania mozne dodawac wode zarówno przed, jak i po dodaniu lepiszcza, ale korzystne jest wczesniejsze dodanie wody. Z mieazanJnY wilgotnego produktu kalcynowania i lepiszcza wytwarza sie surowe brykiety, które utwardza sie watmósferie zawierajacej tlen, otrzymujac trwaly produkt. Brykiety te korzystnie jest poddac koksowaniu, w calu «fntii«j$»* nia zawartosci substancji lotnych do ponizej okolo 3% wagowych.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania brykietów ze zdolnego do reakcji produktu kateynojraania otrzymanego sposobami podanymi w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 146241 i 3 140 242 i z lepiszcza. Sposoby te sa opisane wyzej, w czesci przedstawiajacej dotychczasowy stan teehnlkt.

Produkt ten mozna otrzymac z kazdego gatunku wegla, od wegla brunatnego do antracytu, ftóinfee w waruni¬ kach ogrzewania sa dokladnie opisane w wyzej wymienionych opisach patentowych, W celu wytworzenia brykietów o duzej wytrzymalosci, produkt kalcynowania miewa sie z leptaezem, zwykle w ilosci 12-25% wagowych w stosunku do calkowitej masy brykietów. Otrzymana w ten sposób mieszanine poddaje sie sprasowaniu w brykieciarkach, zwykle brykieciarkach walcowych. Surowe brykiety ogrzewa sie w piecach do utwardzania, w obecnosci tlenu. W piecu zachodzi reakcja miedzy reaktywnym produktem kalcynowania i lepiszczem w wyniku, której otrzymuje sie jednorodny produkt. Temperatura gazu w piecu jest zwykle dostatecznie wysoka, aby mogla zajsc reakcja egzotermiczna, w wyniku której temperatura wewnatrz brykietów podnosi sie do 260-288°C, a najwyzej do okolo 302°C, Utwardzone brykiety mozna stosowac jako gotowy produkt, czesto jednak poddaje sie je koksowaniu, w celu zmniejszenia zawartosci substancji lotnych gdyz wówczas mozna je korzystniej stosowac w wielkich piecach.

W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 140 241 i 3 140 242 podano, ze korzystnie jest wytwarzac lepiszcze wraz z produktem kalcynowania, jednak z niektórych gatunków wegla nie mozna otrzymac lepiszcza w ilosci dostatecznej do wytworzenia dobrych brykietów i konieczne jest stosowanie lepiszcza z innego zródla. W pewnych przypadkach równowaga jest tak niekorzystna, ze ekonomicznie uzasad¬ nione jest zaniechanie wytwarzania lepiszcza i kupowanie calej potrzebnej ilosci tego produktu. Dotychczas w praktyce nie stosowano niedrogiego, powszechnie dostepnego paku koksowniczego jako wylacznego lepiszcza, Zaadsorbowanie 3 lub wiecej procent wagowych wody przez zdolny do reakcji produkt kalcynowania przed zmieszaniem z lepiszczem sprawia, ze mozliwe jest wytworzenie takiej mieszaniny produktu kalcynowania i paku koksowniczego, z której bez trudnosci mozna formowac brykiety w brykieciarkach walcowych. Nie wiadomo w jaki sposób dziala woda, ale gdy produkt kalcynowania nie zaadsorbuje dostatecznej Mosc! wody, mieszanina powoduje niszczenie brykieciarki i czesto nie mozna uformowac brykietów, natomiast analogiczna mieszanina zawierajaca dostateczna ilosc zaadsorbowanej wody nie zaklóca pracy bryk.ec.ark. « z wilgotnej mieszaniny wytwarza sie dobre surowe brykiety, które po utwardzeniu i koksowaniu stanow.a pozadany produkt koncowy.89 814 3 Dobre wynik! uzyskuje sie, jezeli produkt kalcynowania zaadsorbuje co najmniej 3% wagowych i do okolo 50% wagowych wody w stosunku do masy produktu kalcynowania. Typowe produkty kalcynowania moga adsorbowac wode w ilosci w przyblizeniu równej masie produktu kalcynowania. Nadmiar wody oddziela sie podczas mieszania produktu kalcynowania nasyconego powyzej granicy adsorpcji z lepiszczem, albo zostaje wycisniety w brykietujacej prasie. Pozadane jest unikanie nadmiaru wody, który mimo ze nie uniemozliwia procesu brykietowania, ale jest niedogodny.

W procesie wedlug wynalazku mozna stosowac rózne paki koksownicze o szerokim zakresie temperatury mieknienia, korzystne jest jednak stosowanie powszechnie dostepnych paków koksowniczych o temperaturach mieknienia od okolo 35 do 100°C.

Sposób wedlug wynalazku ilustruja ponizsze przyklady. W przykladach i w calym opisie patentowym wszystkie ilosci sa wyrazone w stosunkach wagowych o ile nie sa inaczej oznaczone. Wymiary oczek sit sa oznaczone wedlug serii Tyler'a.

Przyklad I. Postepujac w sposób analogiczny do podanego w opisie patentowym Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 3 140 241, przeprowadza sie pirolize wegla. W tym celu wegiel o wysokiej zdolnosci spiekania zawierajacy 27% substancji lotnych i wskazniku koksowania 6—7 wedlug normy ASTM D 720-19, miele sie w mlynie mlotkowym. Otrzymuje sie czastki wegla o takich wymiarach, ze w zasadzie wszystkie przechodza przez sito nr 8 mesz o srednicy oczek 2,38 milimetra, a przynajmniej 95% sposród nich zatrzymuje sie na sicie nr 325, o srednicy oczek 44 mikrony. Czastki zmielonego wegla ogrzewa sie nastepnie w trójstopniowym procesie fluidyzacyjnym w nastepujacych warunkach: calkowita dlugosc procesu 48 godzin calkowita ilosc suchego wegla 1900,6 kg Stadium katalizowania: wewnetrzna srednica reaktora temperatura zloza fluidalnego wstepny okres Czynnik fluidyzujacy: predkosc liniowa Sklad w procentach objetosciowych: tlen azot para wodna Stadium koksowania: wewnetrzna srednica reaktora temperatura zloza fluidalnego wstepny okres Czynnik fluidyzujacy: predkosc liniowa Sklad w procentach objetosciowych: tlen azot para wodna Stadium kalcynowania: wewnetrzna srednica reaktora temperatura zloza fluidalnego okres wstepny Czynnik fluidyzujacy: predkosc liniowa Sklad w procentach objetosciowych: tlen azot 24,4 cm 427°C 26 minut 2,29 cm/sek 11,5% 88,5% nie wystepuje ,32 cm 510°C 13 minut 3,05 cm/sek 8,5% 31,9% 59,6% ,32 cm 871°C 18 minut 3,81 cm/sek 21,0% 79,0%4 89 814 Produkt kalcynowania chlodzi sie w zlozu fluidalnym, stosujac azot jako czynnik fluidyzujacy. Ochlodzo¬ ny produkt magazynuje sie w szczelnie zamknietych pojemnikach.

Dobre brykiety sporzadza sie z pozostalosci po prazeniu i paku, otrzymanego podczas niskotemperaturo¬ wego koksowania wegla. Jednak, jezeli jako lepiszcze stosuje sie wylacznie typowy pak koksowniczy, uzyskuje sie zle wyniki.

Na przyklad: latwo jest wytworzyc typowa mieszanine zawierajaca 85% produktu kalcynowania i 15% lepiszcza, którym jest pak koksowniczy, o temperaturze mieknienia 57°C, ale z mieszaniny tej nie mozna uformowac brykietów w znormalizowanej brykieciarce walcowej, nawet przy zastosowaniu sily 1428,7 kG/cm biezacy. Zwiekszanie ilosci lepiszcza uniemozliwia wytwarzanie brykietów ze wzgledu na zla prace brykieciarki, nawet gdy w sklad mieszaniny wchodzi 20% lepiszcza i 80% produktu prazenia.

Postepujac w powyzszy sposób, miesza sie wilgotny produkt prazenia, zawierajacy 10% zaadsorbowanej wody (38,56 kg suchrjo produktu) z 6,8 kg takiego samego paku koksowniczego. Z mieszaniny tej latwo wytwarza sie brykiety w tej samej prasie, pod umiarkowanym cisnieniem. Surowe brykiety suszy sie w atmosfe¬ rze zawierajacej 19% tlenu, w temperaturze 216-221°C wciagu 120 minut, po czym poddaje sie je koksowaniu wciagu 20-30 minut w temperaturze 888-904°C. Otrzymuje sie doskonale skoksowane brykiety w ksztalcie malych kostek, o wymiarach: 3,81 x 3,81 x 2,54 cm i wytrzymalosci na zgniatanie 612,36 kG.

Jezeli ilosc zaadsorbowanej wody zmniejszy sie kolejno do: 5%, 3% i 2%, to przy 5% brykieciarka pracuje zadowalajaco, przy 3% wyniki sa jeszcze dobre, ale maszyna wykazuje oznaki naprezen, a przy 2% zaadsorbowa¬ nej wody maszyna wytwarza wprawdzie brykiety, ale zle pracuje.

Przyklad II. Postepujac w analogiczny sposób, uzyskuje sie podobne wyniki, jak w--przykladzie I, stosujac produkt kalcynowania otrzymany z innych gatunków wegla, takich jaksubbitumiczny wegiel zawieraja¬ cy 43% substancji lotnych, o wskazniku koksowania 0 wedlug normy ASTM D 720-19 i z wegla o niski«j zdolnosci do spiekania, o wskazniku koksowania 1—1,5 wedlug normy ASTM D 720-19.

Temperature mieknienia lepiszcza, oznacza sie za pomoca metody (pierscien i kula) wedlug normy ASTM 0 36-11.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania brykietów weglowych z mieszaniny bitumicznego lepiszcza i zdolnego do reakcji produktu kalcynowania wegla, otrzymanego w procesie, w którym czastki zmielonego wegla ogrzewa sie w obecnosci tlenu do temperatury wynoszacej co najmniej 121°C, ale nizszej od temperatury, w której wytwarza sie smole weglowa i otrzymane, katalitycznie pobudzone czastki wegla ogrzewa sie nastepnie uderzeniowo do temperatury 260—482°C, w jednym lub kilku piecach karbonizacyjnych ze zlozem fluidalnym, w celu usuniecia w postaci produktu szczytowego praktycznie biorac wszystkich skraplajacych sie skladników totnych, nastepnie czastki te ogrzewa sie do wyzszej temperatury, zwykle wynoszacej u wylotu ga2Ów 760—871°C, w celu usuniecia nie skraplajacych sie skladników lotnych i otrzymany, zdolny do reakcji produkt kalcynowania wegla zawierajacy korzystnie nie wiecej niz okolo 3% substancji lotnych, ale co najmniej 1% wodoru, chlodzi sie nastepnie w obojetnej atmosferze do temperatury, w której moze sie on stykac z powietrzem, miesza z bitumicz¬ nym lepiszczem, tworzac scisliwa mieszanine, z której formuje sie surowe brykiety i poddaje je utwardzaniu w obecnosci tlenu i otrzymane utwardzone, wytrzymale brykiety ewentualnie poddaje sie koksowaniu, w celu zmniejszenia zawartosci substancji lotnych do ponizej 3% wagowych, znamienny tym, ze do produktu kalcynowania wegla dodaje sie wode, przy czym ilosc zaadsorbowanej wody powinna wynosic od co najmniej okolo 3% wagowych w stosunku do masy produktu az do granicy nasycenia produktu kalcynowania, -a jako lepiszcze stosuje sie pak koksowniczy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wode dodaje sie do produktu kalcynowania wegla przed zmieszaniem z lepiszczem.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie pak koksowniczy o temperaturze mieknienia 35—100°C. Skrad-Prac. Poligraf. UP PHL Druk-WOSJ „Wspólna Sck.-./m" Format A

4. NaWlad 1 20 H 8.'>'..« 1