RU2437914C2 - Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis - Google Patents

Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis Download PDF

Info

Publication number
RU2437914C2
RU2437914C2 RU2009138595/05A RU2009138595A RU2437914C2 RU 2437914 C2 RU2437914 C2 RU 2437914C2 RU 2009138595/05 A RU2009138595/05 A RU 2009138595/05A RU 2009138595 A RU2009138595 A RU 2009138595A RU 2437914 C2 RU2437914 C2 RU 2437914C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coke
mixture
reducing gas
gas
temperature
Prior art date
Application number
RU2009138595/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009138595A (en
Inventor
Александр Ильич Гордиенко (UA)
Александр Ильич Гордиенко
Георгий Васильевич Долгарев (UA)
Георгий Васильевич Долгарев
Евгений Иванович Збыковский (UA)
Евгений Иванович Збыковский
Михаил Александрович Ильяшов (UA)
Михаил Александрович Ильяшов
Александр Петрович Стариков (UA)
Александр Петрович Стариков
Original Assignee
Приватное акционерное общество "Донецксталь"-металлургический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Приватное акционерное общество "Донецксталь"-металлургический завод" filed Critical Приватное акционерное общество "Донецксталь"-металлургический завод"
Priority to RU2009138595/05A priority Critical patent/RU2437914C2/en
Publication of RU2009138595A publication Critical patent/RU2009138595A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2437914C2 publication Critical patent/RU2437914C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas and oil production.
SUBSTANCE: mixture for blowing preliminary heated to 700-850°C containing 70 wt % of steam and 30 wt % of oxygen is supplied under layer of solid product of coal pyrolysis - burning-hot coke. Produced reducing gas containing hydrogen and carbon oxide is withdrawn and used for preliminary blowing mixture heating.
EFFECT: raised intensity of output and reduced prime cost of reducing gas, decreased consumption of coke.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к получению восстановительного газа, содержащего водород и оксид углерода, и может быть использовано в процессах газификации раскаленного кокса.The invention relates to the coke industry, in particular to the production of a reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide, and can be used in gasification processes of hot coke.

Известен способ получения газа, содержащего водород и окись углерода, путем пропускания через слой кокса смеси углеводорода с водяным паром [патент Франции №1380290, кл. С10В, опубликованный 19.10.64].A known method of producing a gas containing hydrogen and carbon monoxide by passing a mixture of hydrocarbon with water vapor through a coke layer [French patent No. 1380290, class. C10B, published on 10.19.64].

Недостатками известного способа являются большой угар кокса, из которого выходит газ, уменьшение прочности и гранулометрических характеристик кокса, низкий выход газа, содержащего водород и оксид углерода.The disadvantages of this method are the large waste of coke from which the gas leaves, a decrease in the strength and particle size distribution of coke, a low yield of gas containing hydrogen and carbon monoxide.

Наиболее близким, по технической сущности к заявляемому способу, является способ сухого гашения кокса и получения газов, содержащих водород и оксид углерода, который включает охлаждение путем пропускания смеси углеводородов с водяным паром сквозь слой кокса, при этом кокс предварительно нагревают до температуры 1200-1300°С, охлаждают его смесью углеводородов с водяным паром до температуры 700-750°С, а потом ведут охлаждение до температуры 200-250°С путем пропускания сквозь слой кокса инертного газа, смесь углеводородов с водяным паром предварительно нагревают до температуры 700-750°С [авторское свидетельство СССР №802354, кл. С10В 39/02, опубликовано 07.02.81].The closest, in technical essence to the claimed method, is a method of dry quenching of coke and obtaining gases containing hydrogen and carbon monoxide, which includes cooling by passing a mixture of hydrocarbons with water vapor through a layer of coke, while the coke is preheated to a temperature of 1200-1300 ° C, it is cooled with a mixture of hydrocarbons with steam to a temperature of 700-750 ° C, and then they are cooled to a temperature of 200-250 ° C by passing an inert gas through a layer of coke, precede a mixture of hydrocarbons with steam linen is heated to a temperature of 700-750 ° C [USSR copyright certificate No. 802354, cl. СВВ 39/02, published on 02/07/81].

К недостаткам известного способа относятся уменьшение количества кокса (угар) и ухудшение качества из-за использования раскаленного кокса в качестве беспрерывно движущегося насадочного материала с высокой температурой после выдачи его из коксовой печи (1000-1050°С), противотоком коксу подают смесь коксового и окислительного газов, в результате теплообмена с коксом температура газовой смеси повышается и происходит конверсия коксового газа, при этом эндотермическая реакция конверсии отнимает тепло кокса, охлаждая его, незначительный выход восстановительного газа, дополнительные расходы топлива и повышение себестоимости из-за сырья в виде высококалорийного топлива - коксового газа (низшая теплота сгорания которого около 17500 кДж/м3), кокс - основной продукт производства, поэтому нельзя допускать уменьшения его количества и ухудшения качества, а восстановительный газ - второстепенный продукт, получаемый в результате конверсии коксового газа, при этом кокс перед процессом конверсии необходимо прокаливать до температуры 1200-1300°С.The disadvantages of this method include a decrease in the amount of coke (fumes) and quality deterioration due to the use of hot coke as a continuously moving packed material with a high temperature after it is dispensed from a coke oven (1000-1050 ° C), a mixture of coke and oxidizing is fed countercurrently to coke gases, as a result of heat exchange with coke, the temperature of the gas mixture rises and the coke oven gas is converted, while the endothermic conversion reaction takes away the heat of coke, cooling it, an insignificant yield reducing gas, additional fuel costs and cost increases due to raw materials in the form of high-calorific fuel - coke oven gas (the lowest heat of combustion of which is about 17,500 kJ / m 3 ), coke is the main product of production, therefore, its quantity and quality should not be reduced, and reducing gas is a minor product resulting from the conversion of coke oven gas, while the coke must be calcined before the conversion process to a temperature of 1200-1300 ° C.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения восстановительного газа из твердых продуктов пиролиза угля, в котором подача нагретой смеси для дутья снизу, под слой раскаленного кокса, подача смеси для дутья в виде смеси водяного пара и кислорода в соотношении 70:30 (мас.%), нагретой до температуры 700-850°С, обеспечивает повышение интенсивности производства восстановительного газа, этим обеспечивается уменьшение расхода топлива, снижение себестоимости, при этом не снижается качество кокса.The basis of the invention is the task of improving the method of producing reducing gas from solid products of coal pyrolysis, in which the heated mixture is supplied for blasting from below, under a layer of hot coke, the mixture for blasting is in the form of a mixture of water vapor and oxygen in a ratio of 70:30 (wt.% ), heated to a temperature of 700-850 ° C, provides an increase in the intensity of production of reducing gas, this ensures a reduction in fuel consumption, cost reduction, while the quality of coke is not reduced.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения восстановительного газа из твердых продуктов пиролиза угля, содержащем водород и оксид углерода, который включает подачу предварительно нагретой смеси для дутья через раскаленный кокс, согласно изобретению предусмотрены следующие отличия:The problem is solved in that in the method for producing a reducing gas from solid products of coal pyrolysis containing hydrogen and carbon monoxide, which includes the supply of a preheated mixture for blasting through hot coke, according to the invention, the following differences are provided:

- нагретую смесь для дутья подаают снизу, под слой раскаленного кокса;- the heated mixture for blasting is served from below, under a layer of hot coke;

- в качестве нагретой смеси для дутья подают смесь водяного пара и кислорода в соотношении 70:30 (мас.%);- as a heated mixture for blowing serves a mixture of water vapor and oxygen in a ratio of 70:30 (wt.%);

- смесь водяного пара и кислорода предварительно нагревают до температуры 700-850°С.- a mixture of water vapor and oxygen is preheated to a temperature of 700-850 ° C.

Кроме того, смесь водяного пара и кислорода нагревают полученным горячим восстановительным газом.In addition, a mixture of water vapor and oxygen is heated with the resulting hot reducing gas.

Сущность способа поясняется чертежом, где изображена схема устройства для выполнения способа.The essence of the method is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device for performing the method.

Устройство для выполнения способа получения восстановительного газа из твердых продуктов пиролиза угля содержит корпус 1 с приспособлением 2 для загрузки кокса, приспособлением 3 подвода смеси водяного пара и кислорода для дутья фурмами 4, коллектор 5 для сбора и отвода восстановительного газа, установленный над восстановительной зоной, в корпусе 1, под фурмами 4 установлен горн для сбора шлаковых материалов, оснащенный летками для жидкого удаления шлаков из устройства, рекуператор 6 для утилизации тепла восстановительного газа и подогрева смеси пара и кислорода.A device for performing a method of producing reducing gas from solid products of coal pyrolysis contains a housing 1 with a device 2 for loading coke, a device 3 for supplying a mixture of water vapor and oxygen for blasting with tuyeres 4, a collector 5 for collecting and discharging the reducing gas installed above the reducing zone building 1, under the tuyeres 4, a furnace for collecting slag materials is installed, equipped with slots for liquid removal of slag from the device, a recuperator 6 for utilizing the heat of the reducing gas and heating a mixture of steam and oxygen.

Способ выполняют следующим образом.The method is as follows.

Раскаленный кокс, приспособлением 2 загрузки кокса, подают в верхнюю часть корпуса 1, смесь водяного пара и кислорода в соотношении (60-80):(20-40) мас.%, предварительно нагретую до температуры 700-850°С полученным горячим восстановительным газом в рекуператоре 6, подают приспособлением 3 снизу, через фурмы 4, под слой раскаленного кокса, при этом твердый кусковой кокс по мере выгорания опускается вниз, навстречу горячему потоку смеси водяного пара и кислорода, которая, поднимаясь вверх, встречается со слоем раскаленного кокса, при этом газообразные химические реагенты вступают в химическое взаимодействие с углеродом кокса.Hot coke, coke loading device 2, is fed into the upper part of the casing 1, a mixture of water vapor and oxygen in the ratio (60-80): (20-40) wt.%, Pre-heated to a temperature of 700-850 ° C with the obtained hot reducing gas in recuperator 6, it is fed by device 3 from below, through tuyeres 4, under a layer of hot coke, while solid lumpy coke drops down as it burns out, towards a hot stream of a mixture of water vapor and oxygen, which, rising up, meets a layer of hot coke, at this gaseous x nomic reactants enter into chemical interaction with the carbon coke.

Заявленный температурный интервал 700-850°С не является просто количественным расширением температурного интервала подогрева дутья (600-750°С) в зону более высоких температур. Таким образом изменяются температурные поля в зонах реагирования, а следовательно, и физические и физико-химические явления в процессе газификации углеродного сырья. Так, в нижней (окислительной) зоне необходимо, чтобы углерод кокса полностью прореагировал с кислородом дутья по реакции С+О2 → СО2. При этом продукты реакции могут адсорбироваться на поверхности углеродного тела, так как кокс обладает высокопористой структурой и является отличным адсорбентом газов. Чем выше степень адсорбции, тем больше поверхность углеродного материала, занятая адсорбированными молекулами, и тем меньше возможность атомов углерода вступать в реакцию окисления с кислородом с выделением тепла. Рассмотренная выше реакция предполагает, что продукты реакции практически не адсорбируются поверхностью кокса. Причем, чем выше температура в зоне горения, тем меньше степень адсорбции, тем выше тепловой эффект реакции горения, что является следствием более высокой скорости химической реакции горения и более полного реагирования углерода с кислородом. Таким образом, предлагаемое изобретение наиболее полно реализует тепловой и вещественный потенциал кокса в окислительной зоне газификатора.The claimed temperature range of 700-850 ° C is not simply a quantitative extension of the temperature range of heating the blast (600-750 ° C) in the zone of higher temperatures. Thus, the temperature fields in the reaction zones change, and consequently, the physical and physico-chemical phenomena in the process of gasification of carbon raw materials. So, in the lower (oxidative) zone, it is necessary that the coke carbon completely reacts with the oxygen of the blast by the reaction C + O 2 → CO 2 . Moreover, the reaction products can be adsorbed on the surface of the carbon body, since coke has a highly porous structure and is an excellent adsorbent of gases. The higher the degree of adsorption, the larger the surface of the carbon material occupied by the adsorbed molecules, and the less the possibility of carbon atoms to enter the oxidation reaction with oxygen with heat. The reaction considered above suggests that the reaction products are practically not adsorbed by the coke surface. Moreover, the higher the temperature in the combustion zone, the lower the degree of adsorption, the higher the thermal effect of the combustion reaction, which is a consequence of a higher rate of the chemical reaction of combustion and a more complete reaction of carbon with oxygen. Thus, the present invention most fully realizes the thermal and material potential of coke in the oxidation zone of the gasifier.

Процесс газификации кокса - гетерогенный процесс. Обеспечивая высокую температуру в реакционной зоне, обеспечиваются большие значения коэффициента скорости реакции (который определяется по уравнению Аррениуса:The coke gasification process is a heterogeneous process. Providing high temperature in the reaction zone, large values of the reaction rate coefficient (which is determined by the Arrhenius equation:

к=А*е-E/RT,k = A * e -E / RT ,

где А - константа скорости реакции,where A is the reaction rate constant,

Е - энергия активации,E is the activation energy,

R - удельная газовая постоянная,R is the specific gas constant,

Т - температура процесса, К.T is the temperature of the process, K.

Т.е. чем выше температура процесса (Т), тем больше коэффициент скорости реакции (к).Those. the higher the process temperature (T), the greater the reaction rate coefficient (k).

Следовательно, в окислительной зоне с более высокой скоростью проходит реакция горения углерода кокса, а в восстановительной - реакции восстановления СО2 до СО и Н2О до Н2. Причем при более высоких температурах идет значимая для общего баланса процесса газификации реакция конверсии окиси углерода и водяных паров: СО+Н2О↔H2+СО2, которая приводит к увеличению концентрации водорода в восстановительном газе. Причем с повышением температур равновесие, согласно принципу Ле-Шателье, смещается в сторону образования водорода, т.е. усиливается прямая реакция. Аналогично влияние температуры на обратимые реакции: СО2+С↔2СО, С+Н2О↔Н2+СО и др., имеющие место в парокислородной газификации кокса.Therefore, in the oxidizing zone, the combustion reaction of coke carbon occurs at a higher rate, and in the reduction zone, the reaction of reduction of CO 2 to CO and H 2 O to H 2 takes place. Moreover, at higher temperatures, there is a significant reaction for the conversion of carbon monoxide and water vapor: СО + Н 2 О↔H 2 + СО 2 , which is significant for the overall balance of the gasification process, which leads to an increase in the concentration of hydrogen in the reducing gas. Moreover, with increasing temperatures, the equilibrium, according to the Le Chatelier principle, shifts towards the formation of hydrogen, i.e. direct reaction amplifies. Similarly, the effect of temperature on reversible reactions: СО 2 + С↔2СО, С + Н 2 О↔Н 2 + СО, etc., taking place in the vapor-oxygen gasification of coke.

А повысить температуру в газификаторе можно только тремя способами:And you can increase the temperature in the gasifier only in three ways:

1) путем предварительного подогрева дутья до определенных температур,1) by preheating the blast to certain temperatures,

2) путем изменения состава дутья в сторону обогащения его кислородом,2) by changing the composition of the blast in the direction of enrichment with oxygen,

3) путем уменьшения теплоотдачи газификатора в окружающую среду.3) by reducing the heat transfer of the gasifier to the environment.

Третий путь авторами не рассматривается, т.к. это чисто технический прием.The third way is not considered by the authors, because This is a purely technical technique.

А вот первые два пути реализуются в заявке на изобретение и предлагается способ их реализации.But the first two ways are implemented in the application for an invention and a method for their implementation is proposed.

Вопрос «до какой температуры греть дутье» не является количественным признаком. Температуры 600-750°С имеют смысл для максимальной конверсии коксом углекислого газа и водяного пара по реакциям:The question “to what temperature should the blast be heated” is not a quantitative sign. Temperatures of 600-750 ° C make sense for the maximum conversion of carbon dioxide and water vapor by coke according to the reactions:

С+Н2О ↔ Н2+СОС + Н 2 О ↔ Н 2 + СО

CO2+С ↔ 2СОCO 2 + C ↔ 2CO

Но, при этом надо выполнить другую важную функцию - охладить кокс с минимальным угаром, т.е. максимально сохранить выход кокса. Экспериментальным и аналитическим путем определен оптимальный интервал температур для этого процесса 600-750°С, т.к. при температурах ниже 600°С процесс конверсии резко затухает, а при температурах выше 750°С усиливается угар кокса в установке сухого тушения. Одновременно увеличивается выход СН4 в составе восстановительного газа, что нежелательно для синтез-газа.But, at the same time, it is necessary to perform another important function - to cool the coke with minimal waste, i.e. maximize coke yield. Experimentally and analytically, the optimal temperature range for this process was determined to be 600-750 ° C, because at temperatures below 600 ° C, the conversion process attenuates sharply, and at temperatures above 750 ° C the coke burn in the dry quenching unit is enhanced. At the same time, the yield of CH 4 in the composition of the reducing gas increases, which is undesirable for synthesis gas.

В предлагаемом способе в результате применения другого температурного интервала подогрева дутья и другого состава дутья реализуется совершенно другой способ газификации, в т.ч. с другой целью: максимально использовать ресурс углерода в газифицируемом коксе, т.е. полностью перевести его в газообразное состояние. Именно для этой цели вводится в дутье кислород, который обеспечивает в газификаторе наличие окислительной зоны с приходом тепла от реакции окисления углерода и дополнительным приходом тепла от реакций от предварительного нагрева дутья. Подогрев дутья до температур 600-750°С не обеспечивает в газификаторе высокотемпературных окислительной и восстановительной зон и сдвигает обратимые реакции восстановления углекислого газа и водяного пара в сторону исходных веществ, а также не обеспечивается полная газификация твердого углерода кокса до СО2, что приводит к повышенному механическому уносу углерода кокса. Повышение температуры дутья до 850°С гарантирует возможность поддержания температур в окислительной зоне на уровне 1200-1350°С, что является оптимальным для слоевого процесса газификации кокса. Температура газа на выходе из газификатора достаточна для подогрева в теплообменнике (например, кожухотрубчатом) исходного дутья до 850°С. Нагрев дутья до температур более 850°С методом утилизации тепла отходящего газа весьма проблематичен технически и нерентабелен экономически из-за низкой движущей силы теплообмена на выходе из теплообменника.In the proposed method, as a result of using a different temperature range for heating the blast and a different composition of the blast, a completely different method of gasification is implemented, including for another purpose: maximize the use of the carbon resource in gasified coke, i.e. completely transfer it to a gaseous state. It is for this purpose that oxygen is introduced into the blast, which ensures the presence of an oxidizing zone in the gasifier with heat coming from the carbon oxidation reaction and an additional heat coming from reactions from the preliminary heating of the blast. Heating the blast to temperatures of 600-750 ° C does not provide high-temperature oxidation and reduction zones in the gasifier and shifts the reversible reduction reactions of carbon dioxide and water vapor towards the starting substances, and also does not provide complete gasification of coke solid carbon to CO 2 , which leads to increased mechanical entrainment of carbon coke. Raising the temperature of the blast to 850 ° C ensures the ability to maintain temperatures in the oxidation zone at the level of 1200-1350 ° C, which is optimal for the coke gasification process. The gas temperature at the outlet of the gasifier is sufficient to heat the source blast in the heat exchanger (for example, shell-and-tube) to 850 ° C. Heating the blast to temperatures above 850 ° C by utilizing the heat of the exhaust gas is very problematic technically and economically unprofitable due to the low driving force of heat transfer at the outlet of the heat exchanger.

Считаем, что выбранный диапазон температур для формулы предлагаемого изобретения технически и технологически нами обоснован, так как позволяет организовать качественно новый процесс газификации с получением продукта нового состава.We believe that the temperature range chosen for the formula of the invention is technically and technologically justified by us, as it allows us to organize a qualitatively new gasification process to produce a new product.

В нижней части слоя раскаленного кокса присутствует свободный кислород, поэтому основной химической реакцией будет реакция горения углерода коксаFree oxygen is present in the lower part of the hot coke layer, therefore, the main chemical reaction will be the combustion of carbon coke

С+O2 → CO2↑.C + O 2 → CO 2 ↑.

Во время реакции образуется двуокись углерода - продукт полного сгорания углерода кокса, содержащаяся в значительном количестве в нижней части слоя раскаленного кокса, эта зона считается окислительной, двуокись углерода, образовавшаяся в ней, поднимается вверх и восстанавливается раскаленным углеродом кокса реакциейDuring the reaction, carbon dioxide is formed - the product of the complete combustion of coke carbon, which is contained in a significant amount in the lower part of the layer of hot coke, this zone is considered to be oxidative, the carbon dioxide formed in it rises and is restored by the hot coke carbon by the reaction

CO2+C → CO↑+H2↑.CO 2 + C → CO ↑ + H 2 ↑.

Окислительная и восстановительная зоны объединены в зону газификации.The oxidizing and reducing zones are combined into a gasification zone.

Температура, развивающаяся в зоне горения, выше температуры плавления зольных компонентов кокса, поэтому происходит жидкое шлакоудаление.The temperature developing in the combustion zone is higher than the melting temperature of the ash components of coke; therefore, liquid slag removal occurs.

Восстановительный газ, образовавшийся благодаря этим реакциям, собирается в коллекторе 5, а потом отводится в рекуператор 6, где его тепло утилизируется для нагревания смеси для дутья, а охлажденный восстановительный газ поступает для дальнейшего использования.The reducing gas resulting from these reactions is collected in a collector 5, and then taken to a recuperator 6, where its heat is utilized to heat the blast mixture, and the cooled reducing gas is supplied for further use.

Пример выполнения способа.An example of the method.

Раскаленный кокс с температурой около 1000°С подают в верхнюю часть корпуса 1 устройства, смесь для дутья, состоящую из водяного пара и кислорода, предварительно нагретую в рекуператоре 6 до температуры 850°С, поступает снизу, под слой раскаленного кокса, при этом содержание кислорода в смеси составляет 30%, твердый кусковой кокс по мере его выгорания опускается вниз навстречу горячему парогазовому потоку, который, поднимаясь вверх, встречает нижний слой раскаленного кокса, где присутствует свободный кислород, газообразные химические реагенты вступают в химическую реакцию с углеродом кокса, образованная при этом двуокись углерода направляется вверх и восстанавливается раскаленным углеродом кокса. Восстановительный газ, выходящий из коллектора 5, состоит из оксида углерода (СО) 65%, водорода (Н2) 33%, метана (CH4) 0,3%, температура газа на выходе 950°С. Расход водяного пара на 1 м3 полученного восстановительного газа составляет 0,620 кг, а технического кислорода (в пересчете на концентрацию 98%) 0,150 кг.Hot coke with a temperature of about 1000 ° C is fed to the upper part of the device body 1, a blast mixture consisting of water vapor and oxygen, preheated in heat exchanger 6 to a temperature of 850 ° C, comes from below, under a layer of hot coke, while the oxygen content in the mixture is 30%, solid lumpy coke as it burns down to the hot steam-gas stream, which, rising up, meets the lower layer of hot coke, where there is free oxygen, gaseous chemical reagent chemically react with carbon coke formed while carbon dioxide is directed upward and is restored hot coke carbon. The reducing gas leaving the collector 5 consists of carbon monoxide (CO) 65%, hydrogen (H 2 ) 33%, methane (CH 4 ) 0.3%, and the outlet gas temperature is 950 ° C. The consumption of water vapor per 1 m 3 of the resulting reducing gas is 0.620 kg, and technical oxygen (in terms of 98% concentration) is 0.150 kg.

Температура, развивающаяся в зоне горения, достигает 1350°С, это более высокая температура, чем температура плавления зольных компонентов кокса, составляющая 1300°С, при этом происходит жидкое шлакоудаление.The temperature developing in the combustion zone reaches 1350 ° C, it is a higher temperature than the melting temperature of the ash components of coke, comprising 1300 ° C, while liquid slag removal occurs.

Средняя удельная производительность устройства для выполнения способа 1500 м3/нм2 час, КПД достигает 92%.The average specific productivity of the device for performing the method of 1500 m 3 / nm 2 hours, the efficiency reaches 92%.

Показатели способа получения восстановительного газа из раскаленного кокса приведены в таблице.The performance of the method of producing reducing gas from red-hot coke is given in the table.

Показатели способа получения восстановительного газаThe performance of the method of obtaining reducing gas Концентрация кислорода в сухом дутье, %The oxygen concentration in the dry blast,% 30thirty Содержание в газе, %The gas content,% СОWith 3535 Н2 H 2 6363 СН4 CH 4 0,30.3 Теплота сгорания газа (нижняя), кДж/м3 The heat of combustion of gas (lower), kJ / m 3 1177011770 КПД газификации, %Gasification efficiency,% 9292 Расходы на 1 нм3 газа:Costs per 1 nm 3 gas: - кокс, кг/ м3 - coke, kg / m 3 0,2100.210 - водяной пар, кг/ м3 - water vapor, kg / m 3 0,6200.620 - технический кислород (98%), кг/м3 - technical oxygen (98%), kg / m 3 0, 150, 15 Температура восстановительного газа на выходе из газогенератора, °СThe temperature of the reducing gas at the outlet of the gas generator, ° C 950950

При выполнении предложенного способа над зоной газификации отсутствует зона подготовки топлива, состоящая из зон полукоксования и сушки, поэтому температура загружаемого кокса исключает наличие влаги в начальном топливе, а стадия пиролиза выполняется в коксовых печах.When performing the proposed method above the gasification zone, there is no fuel preparation zone consisting of semi-coking and drying zones, therefore, the temperature of the loaded coke excludes moisture in the initial fuel, and the pyrolysis stage is performed in coke ovens.

Таким образом, из процесса газификации исключаются второстепенные процессы, сокращается время от загрузки до начала газификации топлива, поэтому процесс интенсифицируется, кроме того, к газу, образовавшемуся в зоне газификации, не примешиваются продукты сухой перегонки, т.к. они отсутствуют в предложенном способе, поэтому практический состав газа равняется теоретическому.Thus, secondary processes are excluded from the gasification process, the time from loading to the start of gasification of fuel is reduced, therefore, the process is intensified, in addition, the products of dry distillation are not mixed with the gas formed in the gasification zone, because they are absent in the proposed method, therefore, the practical composition of the gas is equal to the theoretical.

Предложенный способ газификации предполагает шлакоудаление из устройства в жидком состоянии с последующей утилизацией тепла шлака.The proposed method of gasification involves slag removal from the device in a liquid state with subsequent utilization of slag heat.

Учитывая уровень температур, достигающий 1350°С и более, появляется возможность газификации любых видов кокса, независимо от плавкости золы и класса крупности кокса, что характерно для валового кокса, при этом удельные расходы водяного пара для получения 1 м3 смеси СО+Н2 с жидким шлакоудалением ниже, чем во время газификации с твердым шлакоудалением.Given the temperature level reaching 1350 ° С and more, it becomes possible to gasify any type of coke, regardless of the melting ash and coke fineness class, which is typical for bulk coke, while the specific consumption of water vapor to produce 1 m 3 of a mixture of CO + H 2 s liquid slag removal lower than during gasification with solid slag removal.

В качестве второстепенных продуктов в предложенном способе можно получить широкий спектр полезных веществ, таких как гранулированный шлак, сырье для шлаковой ваты, цемент, различные виды литья из камня и др.As secondary products in the proposed method, you can get a wide range of useful substances, such as granular slag, raw materials for slag wool, cement, various types of casting from stone, etc.

Таким образом, предложенный способ получения восстановительного газа из твердых продуктов пиролиза, с использованием в качестве углеродного сырья и топлива раскаленного кокса, имеет следующие преимущества перед прототипом:Thus, the proposed method for producing reducing gas from solid pyrolysis products, using hot coke as carbon raw materials and fuel, has the following advantages over the prototype:

- из-за высоких температур в восстановительной зоне (до 1000°С) создаются благоприятные условия для восстановления углекислоты и водяного пара, средняя производительность достигает 1500 м3/нм2 час, вместо 400-500 м3/нм2 час (по прототипу), кроме того, вследствие лучших условий протекания восстановительных реакций теплота сгорания повышается на 1250-2100 кДж/м3 при одновременном повышении КПД газификации до 92%;- due to high temperatures in the recovery zone (up to 1000 ° C), favorable conditions are created for the recovery of carbon dioxide and water vapor, the average productivity reaches 1500 m 3 / nm 2 hours, instead of 400-500 m 3 / nm 2 hours (according to the prototype) , in addition, due to better conditions for the occurrence of reduction reactions, the heat of combustion increases by 1250-2100 kJ / m 3 while increasing the efficiency of gasification to 92%;

-термодинамический КПД в предлагаемом способе значительно выше, т.к. используется высококалорийный газ для конверсии, а в качестве смеси для дутья используют менее дефицитную смесь водяного пара и кислорода;thermodynamic efficiency in the proposed method is much higher, because high-calorie gas is used for conversion, and a less deficient mixture of water vapor and oxygen is used as a mixture for blasting;

- в процессе получения восстановительного газа достигаются высокие температуры в зоне окисления, т.к. смесь для дутья предварительно нагревается в рекуператоре отходящим газогенераторным газом, при этом утилизируется тепло газообразного продукта, повышая тем самым КПД способа получения восстановительного газа.- in the process of obtaining a reducing gas, high temperatures are achieved in the oxidation zone, because the blast mixture is preheated in the recuperator by the off-gas gas, while the heat of the gaseous product is utilized, thereby increasing the efficiency of the method for producing the reducing gas.

Как показали исследования, подогрев смеси для дутья до 850°С повышает теплоту сгорания газа до 1000-1400 кДж/м3;As studies have shown, heating the mixture for blasting to 850 ° C increases the calorific value of gas to 1000-1400 kJ / m 3 ;

- значительная интенсификация процесса в связи с беспрерывным отводом шлака с поверхности реагирования при жидком шлакоудалении, т.к. температура в окислительной зоне достигает 1350°С и более, что улучшает условия диффузии газовых реагентов в кислородной зоне.- significant intensification of the process in connection with the continuous removal of slag from the reaction surface during liquid slag removal, because the temperature in the oxidation zone reaches 1350 ° C or more, which improves the diffusion conditions of gas reagents in the oxygen zone.

Claims (2)

1. Способ получения восстановительного газа из твердых продуктов пиролиза угля, содержащего водород и оксид углерода, который включает подачу предварительно нагретой смеси для дутья через раскаленный кокс, отличающийся тем, что предварительно нагретую смесь для дутья пропускают снизу под слой раскаленного кокса, а в качестве нагретой смеси для дутья подают смесь водяного пара и кислорода в соотношении, мас.%: 70:30, предварительно нагретую до температуры 700-850°С.1. A method of producing a reducing gas from solid products of coal pyrolysis containing hydrogen and carbon monoxide, which comprises supplying a preheated mixture for blasting through hot coke, characterized in that the preheated mixture for blasting is passed from below under a layer of hot coke, and as heated mixture for blast serves a mixture of water vapor and oxygen in the ratio, wt.%: 70:30, preheated to a temperature of 700-850 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь водяного пара и кислорода нагревают полученным горячим восстановительным газом. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of water vapor and oxygen is heated with the obtained hot reducing gas.
RU2009138595/05A 2009-10-19 2009-10-19 Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis RU2437914C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138595/05A RU2437914C2 (en) 2009-10-19 2009-10-19 Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138595/05A RU2437914C2 (en) 2009-10-19 2009-10-19 Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009138595A RU2009138595A (en) 2011-04-27
RU2437914C2 true RU2437914C2 (en) 2011-12-27

Family

ID=44731226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009138595/05A RU2437914C2 (en) 2009-10-19 2009-10-19 Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2437914C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014145171A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Zietlow Innovative Engineering And Technology, Llc Processes and systems for storing, distributing and dispatching energy on demand using and recycling carbon
RU2576437C1 (en) * 2012-03-16 2016-03-10 Инститьют Оф Процесс Инджиниринг, Чайниз Академи Оф Сайнсис Apparatus and method for pyrolysis of coal with wide particle size range

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576437C1 (en) * 2012-03-16 2016-03-10 Инститьют Оф Процесс Инджиниринг, Чайниз Академи Оф Сайнсис Apparatus and method for pyrolysis of coal with wide particle size range
WO2014145171A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Zietlow Innovative Engineering And Technology, Llc Processes and systems for storing, distributing and dispatching energy on demand using and recycling carbon
WO2014145171A3 (en) * 2013-03-15 2014-11-06 Zietlow Innovative Engineering And Technology, Llc Processes and systems for storing, distributing and dispatching energy on demand using and recycling carbon
US9692069B2 (en) 2013-03-15 2017-06-27 Ziet, Llc Processes and systems for storing, distributing and dispatching energy on demand using and recycling carbon

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009138595A (en) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gao et al. Hydrogen-rich gas production from biomass steam gasification in an updraft fixed-bed gasifier combined with a porous ceramic reformer
Huang et al. Synthesis gas production from biomass gasification using steam coupling with natural hematite as oxygen carrier
US4082520A (en) Process of producing gases having a high calorific value
US4056483A (en) Process for producing synthesis gases
CA2727395C (en) Method and equipment for producing synthesis gas
JPS61185591A (en) Manufacture of gas
CN108350370A (en) The manufacturing method of the gasification process of carbonaceous fuel, the operating method of iron-smelter and gasifying gas
US2953445A (en) Gasification of fuels and decomposition of gases
RU2437914C2 (en) Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis
CA2812916C (en) Method and equipment for producing coke during indirectly heated gasification
RU97727U1 (en) DEVICE FOR THERMAL CONVERSION OF GRANULATED BIOMASS TO CARBON MONODOXIDE AND HYDROGEN
RU2287011C1 (en) Method of the layerwise coal gasification
CN215828695U (en) Coal gasification furnace and coal gasification system
US11591662B2 (en) Method for operating a metallurgical furnace
CN101928607B (en) High-low temperature cycling four-layer separation decoking method during biomass gasification process
KR101387324B1 (en) Method for amplifying coke-oven gas by using oxidation agents
CN113583719A (en) Synthesis gas production method and system for synergetic hydrogen-rich gasification and reforming pyrolysis
RU2006114771A (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A MELTED IRON
KR101387325B1 (en) A method for amplifying coke-oven gas by using oxygen
Sınağ et al. Study on CO2 gasification reactivity of chars obtained from Soma-Isıklar lignite (Turkey) at various coking temperatures
RU2516651C1 (en) Method of coal gasification
CN113667514A (en) Coal gasification method, coal gasification furnace, coal gasification system, and coal gasification synthetic ammonia system
PL82215B1 (en)
Borodulya et al. Hydrogen production with the use of an indirect-heat-input gasification scheme.
EA007798B1 (en) Method of laminar coal gasification

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141020