SK279871B6 - Process for treating high sulphur petroleum coke particles, carbonaceous filler used in carbonaceous electrode production, and apparatus for said process - Google Patents

Process for treating high sulphur petroleum coke particles, carbonaceous filler used in carbonaceous electrode production, and apparatus for said process Download PDF

Info

Publication number
SK279871B6
SK279871B6 SK4524-89A SK452489A SK279871B6 SK 279871 B6 SK279871 B6 SK 279871B6 SK 452489 A SK452489 A SK 452489A SK 279871 B6 SK279871 B6 SK 279871B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
coke particles
particles
temperature
coke
sodium carbonate
Prior art date
Application number
SK4524-89A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK452489A3 (en
Inventor
Thomas H. Orac
Herbert C. Quandt
David R. Ball
Original Assignee
Ucar Carbon Technology Corporation
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 Ucar Carbon Technology Corporation filed Critical Ucar Carbon Technology Corporation
Publication of SK279871B6 publication Critical patent/SK279871B6/en
Publication of SK452489A3 publication Critical patent/SK452489A3/en

Links

Classifications

    • Y02E60/364

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

There is disclosed a process for treating high sulphur petroleum coke particles prior to incorporating thereof into a carbon mixture, for obtaining a carbon article or shaped electrode, wherein said petroleum coke particles are subjected to a reaction, in absence of a binder, with a compound containing an alkali metal which is selected from the group contanining sodium and potassium at 1200 to 1400 degrees Celsius. Thereby obtained coke particles and said compound are kept at the above-mentioned temperature during at least 30 seconds. Thus treated articles are cooled down, thereafter being, if desired, mixed with the carbonaceous binder and then formed into the shape of the carbon article or shaped electrode. Carbonaceous filler used in the process for the production of carbon electrodes as well as an apparatus for processing raw petroleum coke articles is the subject of this solution.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu spracovania častíc ropného koksu s vysokým obsahom síry pred inkorporovaním tohto koksu do uhlíkovej zmesi na získanie uhlíkového produktu, prípadne tvarovanej elektródy, ďalej uhlíkového paliva na použitie pri výrobe uhlíkových elektród a zariadenia na spracovanie surových častíc ropného koksu. Postup slúži na získanie uhlíkových a grafitových výrobkov, najmä elektród pre elektrické pece, pričom tieto elektródy majú lepšiu kvalitu dosahovanú použitím takto spracovaného ropného koksu s vysokým obsahom síry. Predovšetkým sa vynález týka spôsobu spracovania kalcinovaného ropného koksu inhibítorom nadúvania (alebo zväčšovania objemu) pred inkorporovaním týchto častíc koksu do uhlíkovej zmesi. Dôležitým aspektom predmetného vynálezu je uhlíkové plnidlo alebo prísada obsahujúca diskrétne častice kalcinovaného ropného koksu majúceho vysoký obsah síry a obsahujúca inhibítor nadúvania distribuovaný v hmote častíc, pričom tento inhibítor slúži na zníženie alebo na elimináciu nadúvania koksu v priebehu výroby a použitia grafitových alebo uhlíkových výrobkov.The invention relates to a process for treating high sulfur petroleum coke particles prior to incorporation of the coke into the carbon composition to obtain a carbon product or a shaped electrode, carbon fuel for use in the manufacture of carbon electrodes, and apparatus for treating crude petroleum coke particles. The process serves to obtain carbon and graphite products, in particular electrodes for electric furnaces, the electrodes having a better quality obtained by using such a high sulfur content petroleum coke. In particular, the invention relates to a method of treating calcined petroleum coke with a swelling (or bulking) inhibitor before incorporating these coke particles into the carbon blend. An important aspect of the present invention is a carbon filler or additive comprising discrete particles of calcined petroleum coke having a high sulfur content and containing a blowing agent distributed throughout the particle mass, which inhibitor serves to reduce or eliminate coke blowing during the production and use of graphite or carbon products.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Podľa doterajšieho stavu techniky je bežné používať pri výrobe uhlíkových alebo grafitových elektród pre elektrickú pec kalcinovaný ropný koks, (napríklad surový ropný koks spracovaný zahrievaním pri teplote nad 1200 °C) ako plnidlo alebo prísadu a zmiešavať toto plnidlo alebo prísadu s uhlíkatým spojivom, ako je napríklad dechtová smola. Takto získaná zmes sa potom spracováva vytvarovaním na formu elektródy, čo je možné uskutočňovať buď lisovaním alebo vytlačovaním, a potom nasleduje vypaľovanie pri zvýšenej teplote, dostatočnej na karbonizáciu spojiva (napríklad pri teplote približne 800 °C). V prípade, keď sa má vyrobiť grafitizovaná elektróda, vypaľuje sa elektróda ďalej zahrievaním na teplotu aspoň približne 2800 °C.It is common to use calcined petroleum coke (e.g. crude petroleum coke treated by heating above 1200 ° C) as a filler or additive in the manufacture of carbon or graphite electrodes for an electric furnace and to mix the filler or additive with a carbonaceous binder such as for example tar pitch. The mixture is then processed to form an electrode, which can be carried out either by compression or extrusion, followed by firing at an elevated temperature sufficient to carbonize the binder (e.g., at about 800 ° C). In the case where a graphitized electrode is to be produced, the electrode is further baked by heating to a temperature of at least about 2800 ° C.

Častice ropného koksu majú sklon k „nadúvaniu“ (alebo zväčšovaniu svojho objemu), to znamená, že expandujú a dokonca majú rovnako tendenciu sa štiepiť pri zahrievaní na teploty nad približne 1500 °C, pokiaľ obsahujú viac ako približne 0,3 % hmotnostných síry. Elektródy vyrobené z takéhoto koksu strácajú hustotu a pevnosť a niekedy sa pri zahrievaní na tieto vysoké teploty po dĺžke rozštiepia. Ako už bolo uvedené, zahrievajú sa grafitové elektródy počas výrobného postupu spravidla na teplotu aspoň 2800 °C. V prípade uhlíkových elektród, ktoré pri svojej výrobe nie sú grafitizované, sa v priebehu svojho použitia v kremíkových a fosforových peciach dosahujú teploty približne 2000 °C až 2500 °C.Petroleum coke particles tend to “swell” (or increase in volume), that is, they expand and even tend to degrade when heated to temperatures above about 1500 ° C if they contain more than about 0.3% by weight of sulfur. The electrodes made of such coke lose density and strength and sometimes break up along the high temperatures when heated. As already mentioned, graphite electrodes are generally heated to at least 2800 ° C during the manufacturing process. In the case of carbon electrodes which are not graphitized in their manufacture, temperatures of approximately 2000 ° C to 2500 ° C are achieved during their use in silicon and phosphor furnaces.

Nadúvanie je spojené s uvoľňovaním síry z jej väzby s uhlíkom vnútri častíc koksu. Ak pary obsahujúce síru nemôžu z častíc uniknúť alebo nemôžu uniknúť z elektród dostatočne rýchlo, vytvárajú vnútorný tlak, ktorý potom zvyšuje objem častíc a môže spôsobiť rozštiepenie elektródy.The swelling is associated with releasing sulfur from its carbon bond within the coke particles. If the sulfur-containing vapors cannot escape from the particles or cannot escape from the electrodes fast enough, they create an internal pressure which then increases the volume of the particles and can cause the electrode to break.

Bežným opatrením proti nadúvaniu je prísada inhibítora nadúvania, ako napríklad oxidu železa alebo inej kovovej zlúčeniny do zmesi koksu a dechtovej smoly pred formovaním elektródy. Ukázalo sa napríklad, že prísada približne 2 % hmotnostných oxidu železitého môže účinne znížiť nadúvanie koksu. Niektoré druhy koksu, ktoré majú vyšší sklon k nadúvaniu alebo pri ktorých dochádza k nadúvaniu pri nižšej teplote však nie je možné dostatočne upraviť touto prísadou oxidu železa.A common anti-swelling measure is the addition of a swelling inhibitor such as iron oxide or other metal compound to the coke / tar pitch mixture prior to electrode formation. For example, it has been shown that the addition of approximately 2% by weight of iron oxide can effectively reduce coke bloating. However, some types of coke that have a higher tendency to swell or that exhibit low temperature swellings cannot be adequately treated with this iron oxide additive.

Podľa doterajšieho stavu techniky bolo vyvinuté množstvo snáh na nájdenie a vyvinutie iných lepších metód inhibovania nadúvania, pri ktorých by sa odstránili nedostatky známeho stavu techniky. Tak napríklad v patente Spojených štátov amerických č. 2 81 4076 (autor J. W. Gartland, zo dňa 26. novembra 1957) sa opisuje zlepšený spôsob výroby grafitových výrobkov, ako sú elektródy pre (elektrickú pec), pri ktorom sa ako inhibítory nadúvania používajú zlúčeniny alkalického kovu zo skupiny I periodického systému, najmä uhličitanu sodného. Podľa tohto postupu je možné uhličitan sodný dodávať do výrobkov impregnáciou týchto výrobkov po vypálení roztokom uhličitanu sodného alebo pridávaním inhibítoru nadúvania priamo do zmesi koksu a dechtovej smoly. Aj keď je pridávanie uhličitanu sodného do zmesi koksu a smoly bežnejšie ako dodávanie uhličitanu sodného do vypálených výrobkov impregnáciou, získajú sa pri tomto postupe hotové elektródy horšej kvality, to znamená, že majú nižšiu hustotu a nižšiu pevnosť.A number of efforts have been developed in the art to find and develop other improved methods of inhibiting flatulence to overcome the shortcomings of the prior art. For example, U.S. Pat. No. 2 81 4076 (JW Gartland, Nov. 26, 1957) discloses an improved process for the production of graphite products such as electrodes for using an alkali metal compound of Group I of the periodic system, in particular carbonate, as blowing inhibitors solution. According to this process, sodium carbonate can be supplied to the articles by impregnating the articles after firing with a sodium carbonate solution or by adding a blowing inhibitor directly to the coke / pitch mixture. Although the addition of sodium carbonate to the coke-pitch mixture is more common than the supply of sodium carbonate to the fired products by impregnation, the finished electrodes are of lower quality, i.e. they have a lower density and lower strength.

Iným problémom pridávania inhibítora nadúvania priamo do zmesi koksu a smoly je skutočnosť, že uhličitan sodný reaguje s acidickými prísadami používanými na vytlačovanie výrobkov, ktoré sa používajú ako prídavky do spracovanej zmesi. Bohužiaľ však v tomto prípade táto reakcia často spôsobuje problémy pri vytlačovaní vedúce ku zlej štruktúre elektród.Another problem of adding the swelling inhibitor directly to the coke / pitch mixture is that the sodium carbonate reacts with the acidic additives used to extrude the products that are used as additions to the processed mixture. Unfortunately, in this case, however, this reaction often causes extrusion problems leading to poor electrode structure.

Iným prístupom k riešeniu problému nadúvania koksu je postup výroby uhlíkových a grafitových elektród opísaný v patente Spojených štátov amerických č. 3 506 745 (autor L. H. Juel a kol., zo 14. apríla 1970). Podľa tohto vynálezu sa častice ropného koksu s vysokým obsahom síry spracovávajú tak, že pred inkorporovaním do uhlíkovej zmesi sa tieto koksové častice uvádzajú do styku s inhibítorom nadúvania, potom nasleduje zahrievanie častíc vo v podstate neoxidačnej atmosfére na teploty vyššie ako približne 1400 °C, prípadne na teploty vyššie, pričom pri tejto teplote sa koksové častice začnú nadúvať v neprítomnosti inhibítora nadúvania, vo výhodnom uskutočnení pri teplotách pohybujúcich sa nad 2000 °C. Inhibítory nadúvania sa môžu do týchto produktov inkorporovať naprášením jemného prášku inhibítora na granuly ropného koksu alebo sa môže pripraviť vodná suspenzia obsahujúca inhibítor nadúvania, potom je možné potom túto suspenziu nastriekať na častice koksu pred zahrievaním častíc koksu na teplotu nadúvania. Častice koksu sa potom ochladia približne na teplotu okolia a miešajú sa so spojivom, ktorým je dechtová smola, pričom účelom je vytvorenie bežnej uhlíkovej zmesi. Inhibítor nadúvania reaguje so sírou a splyňuje sa pri zahrievaní koksu na teplotu nadúvania, prípadne nad touto teplotou. Tento problém spočíva v nutnosti zahrievať častice koksu na teploty, ktoré sú značne vyššie ako teploty bežne používané pri normálnych kalcinačných procesoch. Preto sa taktiež tento postup môže aplikovať jedine v prípadoch, keď sa tieto metódy líšia od bežných kalcinačných procesov, to znamená, že tieto postupy sa uskutočňujú za vyššej spotreby energie, takéto procesy však vyžadujú taktiež drahšie zariadenie.Another approach to solving the problem of coke bloating is the process for producing carbon and graphite electrodes as described in U.S. Pat. No. 3,506,745 (L. H. Juel et al., Issued April 14, 1970). According to the present invention, the high sulfur petroleum coke particles are treated by contacting the coke particles with a blowing inhibitor prior to incorporation into the carbon blend, followed by heating the particles in a substantially non-oxidizing atmosphere to temperatures above about 1400 ° C, optionally to temperatures above, at which temperature the coke particles begin to swell in the absence of a swelling inhibitor, preferably at temperatures above 2000 ° C. The blowing inhibitors may be incorporated into these products by spraying the fine powder of the inhibitor onto petroleum coke granules, or an aqueous suspension containing the blowing inhibitor may be prepared, then spraying the suspension onto the coke particles before heating the coke particles to the blowing temperature. The coke particles are then cooled to approximately ambient temperature and mixed with a tar pitch binder to form a conventional carbon blend. The blowing inhibitor reacts with the sulfur and is gasified when the coke is heated to or above the blowing temperature. This problem lies in the need to heat the coke particles to temperatures that are considerably higher than those commonly used in normal calcination processes. Therefore, this process can also be applied only in cases where these methods differ from conventional calcination processes, i.e., these processes are carried out with higher energy consumption, but such processes also require more expensive equipment.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález sa týka spôsobu spracovania častíc ropného koksu s vysokým obsahom síry pred inkorporovaním tohto koksu do uhlíkovej zmesi na získanie uhlíkového produktu, prípadne tvarovanej elektródy, pričom podstata tohto postupu spočíva v tom, že sa:The present invention relates to a process for treating high sulfur petroleum coke particles prior to incorporating the coke into a carbon composition to obtain a carbon product or a shaped electrode, the process comprising:

- tieto častice ropného koksu uvádzajú do reakcie v neprítomnosti spojiva so zlúčeninou obsahujúcou alkalický kov, ktorý je vybraný zo skupiny zahrnujúcej sodík a draslík, pri teplote pohybujúcej sa v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C,- the petroleum coke particles react in the absence of a binder with an alkali metal compound selected from the group consisting of sodium and potassium at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C,

- tieto častice koksu a uvedená zlúčenina sa udržujú na uvedenej teplote aspoň počas 30 sekúnd, asaid coke particles and said compound are maintained at said temperature for at least 30 seconds, and

- takto spracované častice koksu sa ochladia,- the coke particles thus treated are cooled,

- pripadne sa zmiešajú tieto ochladené častice koksu s uhlíkatým spojivom a vytvaruje sa uhlíkový výrobok alebo tvarovaná elektróda.optionally, these cooled coke particles are mixed with the carbonaceous binder to form a carbon product or shaped electrode.

Vo výhodnom uskutočnení tohto postupu sú uvedenými časticami koksu častice surového ropného koksu alebo častice kalcinovaného koksu.In a preferred embodiment of the process, said coke particles are crude oil coke particles or calcined coke particles.

Uvedené častice koksu sa vo výhodnom uskutočnení zahrievajú podľa postupu vynálezu na predspracovávaciu teplotu prinajmenšom 750 °C pred zreagovaním uvedených častíc koksu s uvedenou zlúčeninou alkalického kovu pri uvedenej teplote.Said coke particles are preferably heated according to the process of the invention to a pretreatment temperature of at least 750 ° C prior to reacting said coke particles with said alkali metal compound at said temperature.

Uvedenú zlúčeninu alkalického kovu je možné zmiešavať s časticami koksu pred zreagovaním s uvedenou zlúčeninou alkalického kovu s časticami koksu pri uvedenej teplote.Said alkali metal compound may be mixed with the coke particles prior to reacting with said alkali metal compound with the coke particles at said temperature.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa na častice koksu pred reakciou uvedenej zlúčeniny alkalického kovu s časticami koksu pri uvedenej teplote nastrekuje vodný roztok obsahujúci zlúčeninu alkalického kovu.According to another preferred embodiment, an aqueous solution containing the alkali metal compound is sprayed onto the coke particles prior to the reaction of said alkali metal compound with the coke particles at said temperature.

Uvedená zlúčenia alkalického kovu je výhodne vo forme suchého granulovaného prášku, pričom touto zlúčeninou alkalického kovu je výhodne uhličitan sodný alebo uhličitan draselný. Podľa ešte výhodnejšieho uskutočnenia je uvedenou zlúčeninou alkalického kovu uhličitan sodný a tento uhličitan sodný sa pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu pri teplote nad 1200 °C. Rovnako je výhodné pridávať tento uhličitan sodný k časticiam kalcinovaného koksu vo forme granulovaného prášku.The alkali metal compound is preferably in the form of a dry granular powder, the alkali metal compound preferably being sodium carbonate or potassium carbonate. According to an even more preferred embodiment, the alkali metal compound is sodium carbonate and the sodium carbonate is added to the calcined coke particles at a temperature above 1200 ° C. It is also preferred to add the sodium carbonate to the calcined coke particles in the form of a granulated powder.

Tento prášok uhličitanu sodného sa pridáva k uvedeným kalcinovaným časticiam koksu vo výhodnom uskutočnení pri teplote v rozmedzí nad 1200 °C až 1400 °C.This sodium carbonate powder is added to said calcined coke particles preferably at a temperature in the range above 1200 ° C to 1400 ° C.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa prášok uhličitanu sodného pridáva k časticiam kalcinovaného koksu v množstve väčšom ako 0,2 percenta hmotnostného vzhľadom na množstvo častíc kalcinovaného koksu.According to a further preferred embodiment, the sodium carbonate powder is added to the calcined coke particles in an amount greater than 0.2 percent by weight based on the amount of the calcined coke particles.

Podľa jednej z alternatívnych foriem postupu podľa vynálezu sa výhodne postupuje tak, že sa častice koksu vedú rotačným kalcinačným zariadením s výstupným koncom, pričom sa tieto častice zahrievajú na kalcinačnú teplotu, kalcinované častice koksu sa spracovávajú na inhibovanie nadúvania kalcinovaného koksu pridaním uhličitanu sodného vo forme suchého granulovaného prášku k časticiam kalcinovaného koksu v horúcej zóne napojenej na výstupný koniec tohto kalcinačného zariadenia pri teplote v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C, a tieto častice kalcinovaného koksu a uhličitan sodný sa potom udržujú na tejto teplote v horúcej zóne na umožnenie zreagovania uhličitanu sodného s uhlíkom a preniknutie produktov reakcie do uvedených častíc kalcinovaného koksu a vytvorenie usadenín obsahujúcich sodík v hmote týchto kalcinovaných častíc koksu.According to one alternative embodiment of the process of the invention, the coke particles are preferably passed through a rotary calcining apparatus with an outlet end, the particles being heated to a calcination temperature, the calcined coke particles being treated to inhibit the bloated coke by adding sodium carbonate in dry form. granulated powder to the calcined coke particles in the hot zone connected to the outlet end of the calcining apparatus at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C, and these calcined coke particles and sodium carbonate are then held at this temperature in the hot zone to allow carbonate to react sodium and carbon, and penetrating the reaction products into said calcined coke particles and forming sodium-containing deposits in the mass of said calcined coke particles.

Podľa tohto alternatívneho uskutočnenia sa výhodne práškovitý uhličitan sodný pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu v množstve pohybujúcom sa v rozmedzí od 0,2 % do 2,5 % hmotnostných kalcinovaných častíc koksu, a podľa ešte výhodnejšieho uskutočnenia sa práškovitý uhličitan sodný pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu v množstve pohybujúcom sa v rozmedzí od 0,5 % do 2,5 % hmotnostného kalcinovaných častíc koksu.According to this alternative embodiment, preferably the pulverized sodium carbonate is added to the calcined coke particles in an amount ranging from 0.2% to 2.5% by weight of the calcined coke particles, and more preferably the pulverized sodium carbonate is added to the calcined coke particles in the an amount ranging from 0.5% to 2.5% by weight of the calcined coke particles.

Pri uskutočňovaní tohto alternatívneho postupu sú uvedené kalcinované častice koksu a uhličitan sodný udržované pri uvedenej teplote aspoň počas jednej minúty.In carrying out this alternative process, said calcined coke particles and sodium carbonate are maintained at said temperature for at least one minute.

Podľa ďalšieho alternatívneho uskutočnenia postupu podľa vynálezu sa vhodne postupuje tak, že:According to a further alternative embodiment of the process according to the invention, it is desirable to:

- ochladené častice koksu sa zmiešajú s dechtovým spojivom,- the cooled coke particles are mixed with the tar binder,

- táto zmes sa sformuje do produktu požadovaného tvaru, a takto vytvarovaný produkt sa potom vypaľuje na teplotu dostatočnú na skarbonizovanie spojiva, čím sa získa uhlíkový produkt.this mixture is formed into a product of the desired shape, and the thus formed product is then fired to a temperature sufficient to carbonize the binder to give a carbon product.

Podľa tohto uskutočnenia sa takto vypálený produkt zahrieva na dostatočne vysokú teplotu na grafítizáciu tohto produktu.According to this embodiment, the fired product is heated to a sufficiently high temperature to graphitize the product.

Podľa ďalšieho alternatívneho uskutočnenia sa opäť vychádza zo základného uskutočnenia, pri ktorom sa výhodne postupuje nasledujúcim spôsobom:According to a further alternative embodiment, a basic embodiment is again used, preferably in the following manner:

- častice ropného koksu sa kalcinujú,- petroleum coke particles are calcined,

- ku kalcinovaným časticiam koksu sa pridá uhličitan sodný vo forme suchého granulovaného prášku pri teplote v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C, - kalcinované častice koksu a uhličitan sodný sa udržujú pri uvedenej teplote aspoň počas 30 sekúnd na zreagovanie uhličitanu sodného s uhlíkom a na preniknutie produktu reakcie do častíc kalcinovaného koksu a vytvorenie usadenín obsahujúcich sodík v hmote týchto kalcinovaných častíc koksu,- sodium carbonate in the form of dry granular powder is added to the calcined coke particles at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C, - the calcined coke particles and sodium carbonate are kept at that temperature for at least 30 seconds to react the sodium carbonate with carbon, and to penetrate the reaction product into the calcined coke particles and form sodium-containing deposits in the mass of the calcined coke particles,

- takto spracované častice kalcinovaného koksu sa ochladia,- the calcined coke particles thus treated are cooled,

- ochladené kalcinované častice koksu sa zmiešajú s dechtovým spojivom,- the cooled calcined coke particles are mixed with the tar binder,

- takto získaná zmes sa sformuje do požadovaného tvaru elektródy,- the mixture thus obtained is formed into the desired electrode shape,

- a táto vytvarovaná elektróda sa vypaľuje na skarbonizovanie spojiva. Vo výhodnom uskutočnení tohto postupu sa výhodne takto vytvarovaná elektróda potom zahrieva na teplotu 2800 °C na grafítizáciu tejto elektródy.and the shaped electrode is baked to carbonize the binder. In a preferred embodiment of the process, the shaped electrode is preferably heated to 2800 ° C to graphitize the electrode.

Do rozsahu predmetného vynálezu rovnako patrí uhlíkové plnivo na použitie pri výrobe uhlíkových elektród, ktorého podstata spočíva v tom, že obsahuje diskrétne častice ropného koksu bez obsahu spojiva, tieto častice majú vo svojej hmote distribuované činidlo inhibujúce nadúvanie, pričom uvedené činidlo inhibujúce nadúvanie obsahuje usadeniny obsahujúce sodík alebo draslík distribuované v hmote týchto častíc, a priemerné množstvo inhibítora v časticiach ropného koksu je väčšie ako 0,15 percent hmotnostných a uvedené činidlo inhibujúce nadúvanie zreagovalo s týmito časticami ropného koksu pri teplote v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C.The present invention also relates to a carbon filler for use in the manufacture of carbon electrodes comprising discrete binder-free petroleum coke particles having a blowing agent distributed throughout their mass, wherein the blowing agent comprises deposits containing sodium or potassium distributed in the mass of these particles, and the average amount of inhibitor in the petroleum coke particles is greater than 0.15 percent by weight, and said blowing agent has reacted with these petroleum coke particles at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C.

Vo výhodnom uskutočnení tohto uhlíkového plniva podľa vynálezu sú uvedeným inhibičným činidlom usadeniny obsahujúce sodík.In a preferred embodiment of the carbon filler of the invention, said inhibitory agent is sodium-containing deposits.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sú uvedeným inhibičným činidlom usadeniny obsahujúce draslík.According to another preferred embodiment, said inhibitory agent is potassium-containing deposits.

Vo výhodnom uskutočnení tohto uhlíkového plniva je obsah síry väčší ako 0,7 percenta hmotnostného.In a preferred embodiment of the carbon filler, the sulfur content is greater than 0.7 percent by weight.

Do rozsahu predmetného vynálezu rovnako patrí zariadenie na spracovávanie surových častíc ropného koksu podľa niektorého z predchádzajúcich variantov, pričom podstata tohto zariadenia spočíva v tom, že je tvorené kombináciou:The present invention also encompasses an apparatus for treating crude petroleum coke particles according to any of the foregoing variants, the apparatus being based on a combination of:

- pretiahnutej valcovej kalcinačnej pece s vstupným koncom a výstupným koncom,- an elongated cylindrical calcining furnace with an inlet end and an outlet end,

- vstupnej komory a výstupnej komory, pričom kalcinačná pec má svoj vstupný koniec pripojený otočné vnútri výstupnej komory,- an inlet chamber and an outlet chamber, the calcining furnace having its inlet end connected rotatably within the outlet chamber,

- pretiahnutého valcového chladiča, ktorý má vstupný koniec a výstupný koniec,- an elongated cylindrical condenser having an inlet end and an outlet end,

- prostriedkov definujúcich retenčnú komoru spojenú s výstupnou komorou na zhromažďovanie častíc kalcinovaného koksu pri ich výstupe z výstupného konca kalcinačnej pece,- means defining a retention chamber connected to an outlet chamber for collecting the calcined coke particles as they exit from the outlet end of the calcining furnace,

SK 279871 Β6SK 279871 Β6

- prostriedkov definujúcich teplú zónu, ktoré sú spojené s retenčnou komorou a so vstupným koncom chladiča,- means defining the hot zone which are connected to the retention chamber and the inlet end of the radiator,

- násypky a rúrkové nadstavce na zavádzanie suchého granulovaného inhibítora nadúvania do retenčnej komory v kontakte s kalcinovanými časticami koksu, a- hoppers and tubular attachments for introducing the dry granular swelling inhibitor into the retention chamber in contact with the calcined coke particles, and

- výstupnej komory na odvádzanie koksu a na zhromažďovanie ochladených kalcinovaných častíc koksu na výstupnom konci chladiča, pričom chladič má svoj vstupný koniec pripojený otočné v retenčnej nádobe a jeho výstupný koniec je pripojený otočné vo výstupnej komore na odvádzanie koksu.an outlet chamber for withdrawing coke and for collecting the cooled calcined coke particles at the outlet end of the cooler, the cooler having its inlet end connected rotatably in the retention vessel and its outlet end connected rotatably in the outlet coke discharge chamber.

Vo výhodnom uskutočnení tohto zariadenia je uvedenou retenčnou komorou umiestnený slinkový box, ktorý je situovaný pod odvádzacou komorou, pričom má výstupný otvor a teplá zóna je zaradená v priestore vstupného konca chladiča.In a preferred embodiment of the apparatus, a clinker box is disposed by said retention chamber, which is situated below the evacuation chamber, having an outlet and a warm zone in the space of the inlet end of the cooler.

Uvedená teplá zóna je vo výhodnom uskutočnení tvorená žiaruvzdorným kruhovým prstencom umiestneným v priestore vstupného konca chladiča a v odstupe vopred stanovenej vzdialenosti od výstupného konca slinkového boxu.Said warm zone is preferably formed by a refractory ring located at the inlet end of the cooler and at a predetermined distance from the outlet end of the clinker box.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia má retenčná komora umiestnenú teplú zónu v zvláštnej reakčnej nádobe umiestnenej pod odvádzacou komorou.According to a further preferred embodiment, the retention chamber has a warm zone located in a separate reaction vessel located below the removal chamber.

Podľa vynálezu sa teda uskutočňuje spracovanie ropného koksu s vysokým obsahom síry inhibítorom nadúvania pred inkorporovaním tohto koksu do uhlíkovej zmesi. Všeobecne je možné uviesť, že tento postup zahrnuje uvádzanie častíc ropného koksu s vysokým obsahom síry do kontaktu so zlúčeninou obsahujúcou alkalický kov alebo taktiež kov alkalickej zeminy zo súboru zahrnujúceho sodík, draslík, vápnik a horčík za zvýšenej teploty, pričom tieto teploty sa pohybujú na úrovni, pri ktorej zlúčenina alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy začína reagovať s uhlíkom, ale pod úrovňou, pri ktorej by sa častice koksu začínali nadúvať v neprítomnosti inhibičnej zlúčeniny, na čo nasleduje udržovanie častíc koksu na tejto zvýšenej teplote po dostatočný čas na umožnenie prebehnutia reakcie a na preniknutie reakčných produktov do častíc a na vytvorenie usadeného alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy v hmote častíc a ochladenie takto upravovaných častíc koksu.According to the invention, the treatment of high sulfur petroleum coke with a swelling inhibitor is therefore carried out before incorporating the coke into the carbon blend. Generally, the process comprises contacting the high sulfur petroleum coke particles with an alkali metal or alkaline earth metal compound of sodium, potassium, calcium and magnesium at elevated temperatures, at a temperature of about 10 ° C. wherein the alkali metal or alkaline earth metal compound begins to react with carbon but below a level at which coke particles would begin to swell in the absence of the inhibitory compound, followed by maintaining the coke particles at this elevated temperature for sufficient time to allow the reaction to proceed; to penetrate the reaction products into the particles and to form a deposited alkali or alkaline earth metal in the particle mass and to cool the coke particles so treated.

Postup podľa vynálezu sa výhodne uskutočňuje pri teplote približne 1200 °C až 1400 °C. Podľa vynálezu bolo však zistené, že i teploty 750 °C sú dostatočné na navodenie želanej reakcie medzi inhibítorom nadúvania a časticami koksu a že aj tak nízke teploty sa môžu použiť na predbežné spracovanie týchto častíc koksu.The process of the invention is preferably carried out at a temperature of about 1200 ° C to 1400 ° C. However, it has been found according to the invention that even temperatures of 750 ° C are sufficient to induce the desired reaction between the swelling inhibitor and the coke particles and that even low temperatures can be used to pre-treat these coke particles.

Ako inhibítory nadúvania sa pri postupe podľa vynálezu používajú soli alkalických kovov, pričom je rovnako možné použiť aj kovy alkalických zemín, a výhodne sa používa uhličitan sodný. Inhibítor sa môže miešať s časticami ropného koksu pred zahrievaním alebo po zahrievaní v priebehu bežného kalcinačného procesu a môže sa inkorporovať s časticami koksu vo forme suchého, granulovaného prášku alebo vo forme roztoku obsahujúceho inhibítor nadúvania, ktorý sa nastrieka na častice ropného koksu. Tento inhibítor nadúvania sa používa v množstve väčšom ako približne 0,2 % hmotnostné, vztiahnuté na hmotnosť ropného koksu.Alkali metal salts are used as blowing inhibitors in the process of the invention, and alkaline earth metals may also be used, and sodium carbonate is preferably used. The inhibitor may be blended with the petroleum coke particles before or after heating during a conventional calcination process and may be incorporated with the coke particles in the form of a dry, granulated powder or a solution containing a blowing inhibitor that is sprayed onto the petroleum coke particles. The blowing inhibitor is used in an amount greater than about 0.2% by weight based on the weight of petroleum coke.

Vo výhodnom uskutočnení postupu podľa vynálezu sa kalcinujú častice ropného koksu s vysokým obsahom síry, do kalcinovaných častíc ropného koksu sa pridá uhličitan sodný pri teplote nad 1200 °C, ale nižšej, ako je teplota, pri ktorej sa častice ropného koksu začínajú nadúvať v neprítomnosti uhličitanu sodného, častice kalcinovaného koksu a uhličitan sodný sa udržujú na zvýšenej teplote po dostatočný čas na umožnenie reakcie medzi uhličitanom sodným a koksom a na umožnenie preniknutia vzniknutého sodíka dovnútra častíc a uloženie sodíka v hmote týchto častíc, potom sa takto upravené častice koksu ochladia.In a preferred embodiment of the process of the invention, high sulfur petroleum coke particles are calcined, sodium carbonate is added to the calcined petroleum coke particles at a temperature above 1200 ° C, but below the temperature at which petroleum coke particles begin to swell in the absence of carbonate The sodium coke particles and the calcined coke particles and sodium carbonate are maintained at elevated temperature for sufficient time to allow the reaction between the sodium carbonate and the coke and to allow the formed sodium to penetrate into the particles and store sodium in the mass of the particles.

Podľa iného uskutočnenia postupu podľa vynálezu sa pripraví uhlíkové plnidlo alebo prímes na použitie na výrobu uhlíkových alebo grafitových elektród alebo výrobkov, pričom diskrétne častice ropného koksu s vysokým obsahom síry obsahujú v hmote častíc rozptýlený inhibítor nadúvania. Inhibítorom nadúvania je vo vode nerozpustná zlúčenina alkalického kovu alebo môže prípadne ísť aj o kov alkalickej zeminy, vybratej zo súboru zahrnujúceho sodík, draslík, vápnik a horčík, pričom priemerné množstvo kovu v časticiach je väčšie ako približne 0,15 % hmotnostného.According to another embodiment of the process of the invention, a carbon filler or admixture is prepared for use in the manufacture of carbon or graphite electrodes or articles, wherein the discrete high sulfur petroleum coke particles comprise a suspended puffing inhibitor in the particulate matter. The swelling inhibitor is a water-insoluble alkali metal compound or optionally an alkaline earth metal selected from sodium, potassium, calcium and magnesium, the average amount of metal in the particles being greater than about 0.15% by weight.

Ropný koks sa vyrába koksovaním ťažkých ropných zvyškov, pričom tento proces je z doterajšieho stavu techniky v tomto odbore dobre známy. Surový ropný koks, to znamená koks, ktorý nebol kalcinovaný, obsahuje spravidla 6 až 14 % hmotnostných výhrevných podielov. Tieto výhrevné podiely sa spravidla odstraňujú zahrievaním surového ropného koksu v kalcinačnom zariadení na teplotu v rozmedzí od približne 1200 až do približne 1400 °C. Pripadne sa môžu použiť kalcinačné teploty až 1500 °C. Obsah výhrevných materiálov v ropnom kokse po kalcinácii je spravidla menší ako približne 1 hmotnostné. Pred kalcináciou sa častice ropného koksu spravidla zmenšujú na rozmer 101,6 milimetra alebo ešte na rozmer ešte menší.Petroleum coke is produced by coking heavy petroleum residues, a process well known in the art. Crude petroleum coke, i.e. coke which has not been calcined, generally contains 6-14% by weight of the heating components. These heating portions are generally removed by heating the crude petroleum coke in a calcining plant to a temperature in the range of about 1200 to about 1400 ° C. Alternatively, calcination temperatures of up to 1500 ° C can be used. The calorific content of the calorific material after calcination is generally less than about 1% by weight. Prior to calcination, the petroleum coke particles are generally reduced to 101.6 millimeters or even smaller.

Na účely predmetného vynálezu je východiskovým koksom buď surový ropný koks alebo ropný koks kalcinovaný o sebe známymi spôsobmi. V oboch prípadoch je ropným koksom, na ktoiý je postup podľa obsahu vynálezu obzvlášť zameraný, takzvaný ropný koks s vysokým obsahom síry, ktorý obsahuje spravidla viac ako približne 0,7 % hmotnostných síry. Tieto druhy ropného koksu s vysokým obsahom síry sa nemôžu spravidla zodpovedajúcim spôsobom spracovávať na inhibovanie nadúvania žiadnymi až dosiaľ známymi postupmi podľa doterajšieho stavu techniky v tomto odbore. Napriek tomu, že sú tieto druhy ropného koksu lacnejšie, je ich použitie na výrobu uhlíkových alebo grafitových výrobkov buď obmedzené alebo vyžaduje modifikované, omnoho nákladnejšie výrobné technológie.For the purposes of the present invention, the starting coke is either crude petroleum coke or petroleum coke calcined by methods known per se. In both cases, the petroleum coke to which the process according to the invention is particularly directed is the so-called high sulfur petroleum coke, which generally contains more than about 0.7% by weight of sulfur. As a rule, these high sulfur petroleum coke types cannot be adequately treated to inhibit bloating by any of the prior art techniques known in the art. Although these types of petroleum coke are cheaper, their use in the manufacture of carbon or graphite products is either limited or requires modified, more expensive production technologies.

Sira sa uvoľňuje zo svojej chemickej väzby s uhlíkom v okamihu, keď sa ropný koks zahrieva na teploty vyššie ako približne 1500 °C a vo väčšine prípadov na aspoň 1600 °C, čo je vyššia teplota ako bežne používaná kalcinačná teplota. Ak sa tomuto unikaniu síry nebráni alebo ak síra nie je chemicky viazaná vnútri štruktúry koksu, dochádza k rýchlemu unikaniu pár obsahujúcich síru, čo vedie k rozpínaniu častíc koksu a niekedy aj k ich rozštiepeniu alebo k rozštiepeniu výrobkov z nich vyrobených. Tento jav sa tu označuje ako nadúvanie.Sira is released from its chemical bond with carbon at the time the petroleum coke is heated to temperatures above about 1500 ° C and in most cases to at least 1600 ° C, which is higher than the commonly used calcination temperature. If this sulfur leakage is not prevented, or if the sulfur is not chemically bonded within the coke structure, the sulfur-containing vapors rapidly escape, leading to the expansion of the coke particles and sometimes to the cleavage or cleavage of the products made therefrom. This phenomenon is referred to herein as bloating.

Podľa vynálezu bolo zistené, že toto nadúvanie tvarových uhlíkových alebo grafitových výrobkov sa môže podstatne znížiť alebo eliminovať spracovaním častíc ropného koksu zlúčeninou alkalického kovu alebo rovnako aj kovu alkalickej zlúčeniny, a najmä spracovaním sodnou alebo draselnou soľou, ako je napríklad uhličitan sodný alebo draselný, pri teplotách, ktoré ležia pod teplotou, pri ktorej koks začína napúčať pred inkorporovaním častíc koksu do uhlíkovej zmesi. Z literatúry podľa doterajšieho stavu techniky, pozri napríklad „Effect of Sodium Carbonate Úpon Gasification of Carbon and Production of Producer Gas“ (Vplyv uhličitanu sodného na splynovanie uhlíka a na výrobu plynu), D. A. Fox a kol., Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 23, No. 3, Marec 7937, vyplýva, že zlúčeniny alkalického kovu (napríklad uhličitan sodný) sa môžu účinne redukovať uhlíkom vo vysokoteplotnom reaktore za vzniku pár alkalického kovu a oxidu uhoľnatého. Podľa vynálezu bolo s prekvape ním zistené, že v prípade, keď sa zlúčenina alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy nechá v styku s časticami ropného koksu po dostatočne dlhý čas, napríklad počas približne jednej alebo niekoľkých minút, za udržovania teploty nad teplotou, pri ktorej prebieha redukčná reakcia, napríklad za teploty približne 750 °C v prípade uhličitanu sodného, potom takto pripravený alkalický kov alebo kov alkalickej zeminy penetruje do častíc ropného koksu a vytvára usadeninu alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy v celej hmote častice koksu, a nie iba v ich póroch. Čas zdržania 30 sekúnd sa pri laboratórnych skúškach ukázal ako účinný na potlačenie nadúvania. Pri pokusoch v prevádzkovom meradle sa čas zdržania na reakčnej teplote udržuje dlhšie ako 1 minútu.According to the invention, it has been found that this bloating of carbon or graphite products can be substantially reduced or eliminated by treating petroleum coke particles with an alkali metal compound or an alkali metal compound, and in particular by treating with a sodium or potassium salt such as sodium or potassium carbonate. temperatures below the temperature at which the coke begins to swell before incorporating the coke particles into the carbon blend. From the literature of the prior art, see, for example, "Effect of Sodium Carbonate The Effect of Sodium Carbonate on Carbon Gasification and Gas Production", D. A. Fox et al., Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 23, No. 3, March 7937, it follows that alkali metal compounds (e.g. sodium carbonate) can be effectively reduced by carbon in a high temperature reactor to form alkali metal and carbon monoxide vapors. According to the invention, it has surprisingly been found that when an alkali metal or alkaline earth metal compound is left in contact with petroleum coke particles for a sufficiently long time, for example, for about one or a few minutes, maintaining the temperature above the temperature at a reduction reaction, for example at about 750 ° C in the case of sodium carbonate, then the alkali metal or alkaline earth metal thus prepared penetrates into the coke particles to form an alkali metal or alkaline earth metal deposit throughout the mass of the coke particles and not only in their pores . A residence time of 30 seconds has been shown to be effective in suppressing swelling in laboratory tests. In field trials, the residence time at the reaction temperature was maintained for more than 1 minute.

Z doterajšieho stavu techniky je už nejaký čas známa tá skutočnosť, že uhličitan sodný, použitý zvyčajným spôsobom ako inhibítor nadúvania a pridaný do zmesi ropného koksu a dechtovej smoly, vedie k získaniu produktu, ktorý má nižšiu hustotu a nižšiu pevnosť v porovnaní a tým istým produktom spracovaným o sebe známym inhibítorom nadúvania, napríklad oxidom železa. Podľa predmetného vynálezu bolo zistené, že ak sa pridá uhličitan sodný ako inhibítor nadúvania spôsobom podľa vynálezu, nedochádza ani ku strate hustoty ani ku strate pevnosti produktu, pričom sa získa rovnaký produkt ako v prípade, keď sa používa oxidu železa ako inhibítora nadúvania.It has been known for some time that sodium carbonate, used conventionally as a blowing agent and added to a mixture of petroleum coke and tar pitch, results in a product having a lower density and lower strength compared to the same product. a treated swelling inhibitor known per se, for example iron oxide. It has been found that when sodium carbonate is added as a blowing inhibitor according to the invention, there is neither a loss of density nor a loss of strength of the product, and the same product is obtained as when iron oxide is used as the blowing inhibitor.

Keďže je inhibičné činidlo uložené vnútri častice, nie je v styku s dechtovou smolou v priebehu spracovania uhlíkovej zmesi a nepôsobí nepriaznivo na pomocné látky na vytlačovanie, ako sú mastné kyseliny.Since the inhibitory agent is deposited inside the particle, it does not contact tar pitch during processing of the carbon blend and does not adversely affect extrusion aids such as fatty acids.

Zlúčenina alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy sa má síce uvádzať do styku s časticami ropného koksu buď pred zahrievaním alebo po zahrievaní častíc koksu na požadovanú teplotu na uskutočnenie reakcie, ale veľmi výhodné je pridávať inhibičnú zlúčeninu do častíc koksu vo forme suchého, granulovaného prášku po zahriatí častíc ropného koksu na kalcinačnú teplotu, ktorá sa pohybuje približne v rozmedzí od 1200 °C až do približne 1400 °C. Pri uskutočňovaní postupu podľa vynálezu sa suchý, granulovaný prášok inhibičnej zlúčeniny pridáva do kalcinovaného koksu vo forme častíc na výstupnom konci kalcinačného zariadenia. Je taktiež možné pridávať inhibičnú zlúčeninu do surového koksu vo forme suchého prášku alebo v alternatívnom uskutočnení je možné nastriekať na častice koksu roztok alebo suspenziu obsahujúcu inhibítor pred procesom kalcinácic.Although the alkali metal or alkaline earth metal compound should be contacted with the coke particles either before or after heating the coke particles to the desired temperature to effect the reaction, it is very advantageous to add the inhibitor compound to the coke particles as dry, granulated powder after heating. % of petroleum coke to a calcination temperature ranging from about 1200 ° C to about 1400 ° C. In carrying out the process of the invention, the dry, granulated powder of the inhibitor compound is added to the calcined coke in particulate form at the outlet end of the calcining apparatus. It is also possible to add the inhibitory compound to the raw coke in the form of a dry powder or, alternatively, to spray the coke particles with a solution or suspension containing the inhibitor prior to the calcination process.

Zlúčenina alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy, napríklad uhličitan sodný, sa zmieša s časticami ropného koksu vo väčšom množstve ako približne 0,2 % hmotnostného. Výhodne sa inhibičná zlúčenina používa v množstve pohybujúcom sa v rozmedzí od približne 0,5 % hmotnostného do 2,5 % hmotnostného, vzťahujúc sa na hmotnosť koksu.The alkali metal or alkaline earth metal compound, for example sodium carbonate, is admixed with the petroleum coke particles in an amount greater than about 0.2% by weight. Preferably, the inhibitor compound is used in an amount ranging from about 0.5% to 2.5% by weight based on the weight of the coke.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Postup spracovania častíc ropného koksu s vysokým obsahom síry podľa predmetného vynálezu a zariadenia na uskutočňovanie tohto postupu, ako aj štruktúra uhlíkového spojiva a častíc ropného koksu, budú bližšie vysvetlené s pomocou priložených obrázkov.The process for treating high sulfur petroleum coke particles according to the present invention and apparatus for carrying out the process, as well as the structure of the carbon binder and petroleum coke particles, will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Obr. 1 je schematický nárys kalcinačného zariadenia upraveného na uskutočňovanie postupu podľa vynálezu.Fig. 1 is a schematic front view of a calcining apparatus adapted to carry out the process of the invention.

Obr. 2 je zväčšený rez modifikovanej časti zariadenia podľa obr. 1.Fig. 2 is an enlarged sectional view of a modified portion of the apparatus of FIG. First

Obr. 3 predstavuje rez zariadením zobrazeným na obr. 2 pozdĺž čiary 3-3. Obr. 4 je schematický pohľad na kalcinačné zariadenie iného uskutočnenia podľa vynálezu.Fig. 3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 2 along line 3-3. Fig. 4 is a schematic view of a calcining device of another embodiment of the invention.

Obr. 5 je zväčšený bokorys kalcinačným zariadením znázorneným na obr. 4.Fig. 5 is an enlarged side view of the calcining device shown in FIG. 4th

Obr. 6 je graf, znázorňujúci rýchlosti nadúvania ropného koksu, spracovaného bežným inhibítorom, a toho istého koksu spracovaného postupom podľa vynálezu.Fig. 6 is a graph depicting the rates of bloating of a petroleum coke treated with a conventional inhibitor and of the same coke treated with the process of the invention.

Obr. 7, 8, 9 sú grafy, znázorňujúce rýchlosti nadúvania niekoľkých rôznych typov ropných koksov spôsobom podľa vynálezu.Fig. 7, 8, 9 are graphs illustrating the swelling rates of several different types of petroleum coke by the method of the invention.

Obr. 10a predstavuje mikrosnímku zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) pri 200 - násobnom zväčšení, pričom na tomto obrázku je znázornená oblasť v blízkosti hrany, pripravenej brúsením koksovej častice s veľkosťou 12,7 milimetra, spracovanej postupom podľa vynálezu.Fig. 10a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at 200X magnification, showing an area close to an edge prepared by grinding a 12.7 millimeter coke particle treated by the process of the invention.

Obr. 10b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti ako na obr. 10a, ukazuje však rôntgenovú elementárnu mapu sodíka, získanú energetickou disperznou rôntgenovou analýzou (EDX), pričom aj tento znížený bol získaný pri 200-násobnom zväčšení.Fig. 10b is a photomicrograph of the same region as in FIG. 10a, but shows an X-ray elemental map of sodium, obtained by energy-dispersive X-ray analysis (EDX), which was also obtained at 200X magnification.

Obr. 10c predstavuje mikrosnímku EDX spektra tej istej oblasti obr. 10a a 10b.Fig. 10c is a photomicrograph of an EDX spectrum of the same region of FIG. 10a and 10b.

Obr. 11a predstavuje mikrosnímku zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) pri 45 - násobnom zväčšení a ukazuje inú oblasť bližšie k stredu tej istej roviny ako na obr. 10a a 10b.Fig. 11a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at a 45X magnification and shows another region closer to the center of the same plane as in FIG. 10a and 10b.

Obr. 11b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti ako na obr. 11a, ale ukazuje rôntgenovú elementárnu mapu sodíka, získanú EDX analýzou taktiež pri 45 - násobnom zväčšení.Fig. 11b is a photomicrograph of the same region as in FIG. 11a, but shows an X-ray elemental map of sodium, obtained by EDX analysis also at a 45-fold magnification.

Obr. 11c predstavuje snímku EDX spektra tej istej oblasti z obr. 11 a a 11 b.Fig. 11c is an EDX image of the same region of FIG. 11 a and 11 b.

Obr. 12a predstavuje mikrosnímku zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) pri 50 - násobnom zväčšení, pričom na tejto snímke je znázornená tretia oblasť tej istej roviny, znázornenej na obr. 10a a 10b.Fig. 12a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at 50X magnification, showing a third region of the same plane shown in FIG. 10a and 10b.

Obr. 12b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti znázornenej na obr. 12a, ale znázorňujúcu sodíkovú elementárnu mapu, získanú analýzou EDX pri rovnakom 50 - násobnom zväčšení.Fig. 12b is a photomicrograph of the same region shown in FIG. 12a, but showing the sodium elemental map obtained by EDX analysis at the same 50-fold magnification.

Obr. 12c je fotografia EDX spektra tej istej oblasti, znázornenej na obr. 12a a 12b.Fig. 12c is a photograph of an EDX spectrum of the same region shown in FIG. 12a and 12b.

Obr. 13a predstavuje mikrosnímku so skenovacieho clektrónového mikroskopu (SEM) pri 200 - násobnom zväčšení a znázorňuje štvrtú oblasť tej istej roviny, znázornenej na obr. 10a a 10b.Fig. 13a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at 200X magnification, showing the fourth region of the same plane shown in FIG. 10a and 10b.

Obr. 13b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti znázornenej na obr. 13a, ale ukazujúci sodíkovú elementárnu mapu, získanú EDX analýzou pri tom istom 200 - násobnom zväčšení.Fig. 13b is a photomicrograph of the same region shown in FIG. 13a, but showing the sodium elemental map obtained by EDX analysis at the same 200-fold magnification.

Obr. 13c predstavuje EDX spektrálnu snímku tej istej oblasti, ako je znázornená na obr. 12a a 12b.Fig. 13c is an EDX spectral image of the same region as shown in FIG. 12a and 12b.

Obr. 14a predstavuje mikrosnímku zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) pri 15-násobnom zväčšení a ukazuje tak vnútornú rovinu, pripravenú brúsením častice s veľkosťou 6,35 milimetra spracovanú postupom podľa vynálezu, ako aj pôvodný povrch pórov obnažených brúsením.Fig. 14a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at a magnification of 15 times, showing the inner plane prepared by grinding a 6.35 millimeter particle treated by the process of the invention, as well as the original surface of the grinded pores.

Obr. 14b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti znázornenej na obr. 14a, ale znázorňujúcu sodíkovú elementárnu mapu, získanú EDX analýzou pri tom istom 15-násobnom zväčšení.Fig. 14b is a photomicrograph of the same region shown in FIG. 14a, but showing the sodium elemental map obtained by EDX analysis at the same 15-fold magnification.

Obr. 14c je EDX snímka spektra tej istej oblasti, ako je znázornené na obr. 14a a 14b.Fig. 14c is an EDX image of the spectrum of the same region as shown in FIG. 14a and 14b.

Obr. 15a je mikrosnímka zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) pri 15 - násobnom zväčšení, týkajúca sa toho istého povrchu ako na obr. 14a po namáčaní častice vodou.Fig. 15a is a scanning electron microscope (SEM) photomicrograph at a magnification of 15 times the same surface as in FIG. 14a after soaking the particle with water.

Obr. 15b predstavuje mikrosnímku tej istej oblasti znázornenej na obr. 14a, ale ukazujúcej sodíkovú elementárnu mapu, získanú EDX analýzou pri tom istom 15 - násobnom zväčšení.Fig. 15b is a photomicrograph of the same region shown in FIG. 14a, but showing the sodium elementary map obtained by EDX analysis at the same 15-fold magnification.

Obr. 15c predstavuje snímku EDX spektra tej istej oblasti, ako j e znázornená na obr. 15 a a 15 b.Fig. 15c is an image of an EDX spectrum of the same region as shown in FIG. 15 a and 15 b.

Na priložených obrázkoch 1 až 3 je ilustrované typické kalcinačné zariadenie rotačného typu modifikované na uskutočňovanie postupu podľa vynálezu.Figures 1 to 3 illustrate a typical rotary-type calcining apparatus modified to carry out the process of the invention.

Ako je zrejmé, zahrnuje kalcinačné zariadenie pretiahnutú, valcovú kalcinačnú pec 10 majúcu vstupný koniec 12 a výstupný koniec 14. Vstupný koniec 12 kalcinačnej pece 10 je zabudovaný otočné vnútri stacionárnej koksovacej vstupnej komore 16, majúcej vertikálny komín 18 na odvádzanie dymových plynov z vnútorného priestoru kalcinačnej pece. Výstupný koniec 14 rotačnej kalcinačnej pece 10 je zabudovaný podobne otočné vnútri stacionárnej koksovacej výstupnej komory 20, zahrnujúcej bežnú slinkovú komoru 22 umiestnenú vertikálne pod výstupnou komorou 20.As can be seen, the calcining apparatus includes an elongated, cylindrical calcining furnace 10 having an inlet end 12 and an outlet end 14. The inlet end 12 of the calcination furnace 10 is mounted rotatable within a stationary coke inlet chamber 16 having a vertical flue gas chimney 18. furnaces. The outlet end 14 of the rotary calcining furnace 10 is similarly rotatable within the stationary coke outlet chamber 20, including a conventional clinker chamber 22 positioned vertically below the outlet chamber 20.

Častice 24 surového ropného koksu sa zavádzajú do kalcinačného zariadenia vodorovným dopravníkom 26 a zavádzajú sa dolu koksovou násypkou 28 do vstupného konca 12 rotačnej kalcinačnej pece 10. Ako je zrejmé z obr. 1, je rotačná kalcinačná pec 10 naklonená pod malým uhlom vzhľadom na svoju pozdĺžnu os od svojho vstupného konca 12 k svojmu výstupnému koncu 14. Častice 24 surového ropného koksu sa tak zavádzajú do rotačnej kalcinačnej pece 10 a pôsobením tiaže sa pomaly pohybujú po dĺžke rotačnej kalcinačnej pece 10 pri jej otáčaní až k výstupnému koncu 14, z ktorého sa odvádzajú do výstupnej komory 20.The crude petroleum coke particles 24 are fed to the calcining plant through a horizontal conveyor 26 and fed down through the coke hopper 28 to the inlet end 12 of the rotary calcining furnace 10. As can be seen from FIG. 1, the rotary calcination furnace 10 is tilted at a low angle with respect to its longitudinal axis from its inlet end 12 to its outlet end 14. The crude petroleum coke particles 24 are thus introduced into the rotary calcination furnace 10 and slowly moved along the length of the rotary calcination kiln. the furnace 10 as it rotates to the outlet end 14 from which it is discharged to the outlet chamber 20.

Na horúcom konci rotačnej kalcinačnej pece 10 sa spaľuje palivo, napríklad prírodný plyn a spalné plyny prechádzajúce rotačnou kalcinačnou pecou 10 protiprúdovo s ohľadom na postup častíc 24 surového koksu. Horúce spalné plyny zahrievajú častice 24 surového ropného koksu, čím sa výhrevné podiely koksu splyňujú a zhoria.At the hot end of the rotary kiln 10, fuel such as natural gas and combustion gases passing through the rotary kiln 10 is combusted upstream with respect to the progress of the raw coke particles 24. The hot combustion gases heat the crude oil coke particles 24, whereby the coke heating fractions are gasified and burned.

Horúce kalcinované častice 24 koksu spadávajú z výstupnej komory 20 do slinkového boxu 22, kde prechádzajú cez žiaruvzdorný blok 30 (pozri obr. 2). Žiaruvzdorný blok 30 je umiestnený na dne pravouhlého výstupného otvoru 32 v nepohyblivej hlave 34 chladiča 36.The hot calcined coke particles 24 fall from the outlet chamber 20 into the clinker box 22 where they pass through the refractory block 30 (see FIG. 2). The refractory block 30 is located at the bottom of the rectangular outlet port 32 in the stationary head 34 of the radiator 36.

Pretiahnutý, valcovitý, rotačný chladič 36 je umiestnený pod výstupnou komorou 20. Tento pretiahnutý, valcovitý, rotačný chladič 36 má vstupný koniec 38 chladiča, ktorý je namontovaný okolo nepohyblivej hlavy 34 slinkovej komory 22. Výstupný koniec 40 chladiča 36 je umiestnený otočné vnútri nepohyblivej výstupnej komory 42 koksu.The elongated, cylindrical, rotary cooler 36 is located below the outlet chamber 20. This elongated, cylindrical, rotary cooler 36 has a cooler inlet end 38 that is mounted around the stationary head 34 of the clinker chamber 22. The outlet end 40 of the cooler 36 is rotatable inside the stationary outlet. of the coke chamber 42.

Pretiahnutý, valcovitý, rotačný chladič 36 je rovnako smerom dole naklonený o malý uhol od svojho vstupného konca 38 k výstupnému koncu 40. Z vyobrazenia na obr. 2 je zrejmé, že horúce kalcinované častice 24 koksu, zhromaždené pri dne slinkovej komory 22 za žiaruvzdorným blokom 30, prípadne spadávajú cez hranu tohto žiaruvzdorného bloku 30 a spadajú do vstupného konca 38 pretiahnutého valcovitého rotačného chladiča 36. Častice 24 koksu potom pôsobením tiaže a rotačného pohybu pretiahnutého valcovitého rotačného chladiča 36 pomaly postupujú dolu po celej dĺžke rotačného chladiča 36 až k výstupnému koncu 40, z ktorého sa dostávajú do nepohyblivej výstupnej komory 42 a zhromažďujú sa v nej.The elongated, cylindrical rotary cooler 36 is also inclined downwardly by a small angle from its inlet end 38 to the outlet end 40. From FIG. 2, the hot calcined coke particles 24, collected at the bottom of the clinker chamber 22 behind the refractory block 30, eventually fall over the edge of the refractory block 30 and fall into the inlet end 38 of the elongated cylindrical rotary cooler 36. As the movement of the elongated cylindrical rotary cooler 36 slowly advances down the entire length of the rotary cooler 36 to the outlet end 40 from which they reach the stationary outlet chamber 42 and collect therein.

Niektoré kalcinačné zariadenia síce používajú nepriame chladenie, napríklad prostredníctvom oceľového plášťa pretiahnutého valcovitého rotačného chladiča 36, ale väčšina kalcinačných zariadení používa rýchle ochladzovanie horúceho kalcinovaného koksu priamym okvapkávaním vodou.While some calcining devices use indirect cooling, for example by means of a steel jacket of an elongated cylindrical rotary cooler 36, most calcining devices use rapid cooling of hot calcined coke by direct dripping with water.

Toto priame okvapkávanie znižuje teplotu horúceho koksu vo forme častíc bezprostredne po opustení slinkovej komory 22. Spravidla je na dosiahnutie tohto cieľa usporiadaný rad rozprašovacích dýz priamo pod výstupným otvorom 32 slinkového boxu 22.This direct dripping reduces the temperature of the hot coke in particulate form immediately after leaving the clinker chamber 22. As a rule, a series of spray nozzles are arranged directly below the outlet opening 32 of the clinker box 22 to achieve this goal.

Ako je zrejmé z obr. 2, môže byť bežné kalcinačné zariadenie modifikované na uskutočňovanie postupu podľa vynálezu zaradením horúcej zóny 44 do vstupného konca 38 pretiahnutého valcovitého rotačného chladiča 36. Horúca zóna 44 je vytvorená podľa vynálezu umiestnením kruhového žiaruvzdorného prstenca 46 vo vopred stanovenej vzdialenosti od výstupného otvoru 32 slinkového boxu 22 a posunom rozprašovacích dýz 56 ochladzovacej vody za žiaruvzdorný prstenec 46 v smere prúdenia. Ako je z obrázka 2 zrejmé, žiaruvzdorný prstenec 46 je vsadený do žiaruvzdornej výstelky 45, ktorou sú vyložené vnútorné valcové bočné steny pozdĺžneho, valcovitého rotačného chladiča 36. Zadržiavací žiaruvzdorný prstenec 46 zväčšuje hrúbku vrstvy koksu v horúcej zóne 44 a tým predlžuje čas prechovávania koksu. Pri postupe častíc 24 koksu do horúcej zóny 44 sa teplota týchto častíc trochu zníži v dôsledku prebiehajúcej reakcie, ale táto teplota ostáva stále nad 1100 °C.As shown in FIG. 2, a conventional calcining apparatus may be modified to carry out the process of the invention by including a hot zone 44 at the inlet end 38 of the elongated cylindrical rotary cooler 36. The hot zone 44 is formed according to the invention by placing a circular refractory ring 46 at a predetermined distance from the outlet opening 32 of the clinker box 22. and by displacing the cooling water spray nozzles 56 past the refractory ring 46 in the flow direction. As can be seen from Figure 2, the refractory ring 46 is embedded in the refractory lining 45, which is lined with the inner cylindrical sidewalls of the longitudinal, cylindrical rotary cooler 36. The refractory ring 46 increases the thickness of the coke layer in the hot zone 44 thereby passing. As the coke particles 24 enter the hot zone 44, the temperature of these particles decreases somewhat as a result of the ongoing reaction, but this temperature is still above 1100 ° C.

Suchý, granulovaný prášok uhličitanu sodného je dopravovaný prívodom 48 do horúcej zóny 44 násypkou 50. Táto násypka 50 má predĺženú rúrku 52, prechádzajúcu bočnou stenou hlavy 34 slinkovej komory 22 a ukladá prášok na povrch vrstvy horúcich častíc 24 kalcinovaného koksu na dne horúcej zóny 44. Ako je najlepšie znázornené na obr. 3, mieša sa prášok s časticami 24 koksu miešaním vnútri valcovitého rotačného chladiča 36. Práškovitý uhličitan sodný sa v styku s horúcimi časticami 24 koksu natavuje a reaguje s koksom podľa nasledujúcej endotermickej reakcie:The dry, granulated sodium carbonate powder is conveyed through the feed 48 to the hot zone 44 through a hopper 50. The hopper 50 has an elongated tube 52 extending through the side wall of the head 34 of the clinker chamber 22 and depositing powder on the surface of the hot calcined coke 24. As best shown in FIG. 3, the powder is mixed with the coke particles 24 by stirring inside a cylindrical rotary cooler 36. Powdered sodium carbonate, in contact with the hot coke particles 24, melts and reacts with the coke according to the following endothermic reaction:

Na2CO3 (I) + 2C (s) = 2Na (g) + 3CO (g) Δ H = 812 kJ/mol pri 1330 °C, v ktorej:Na 2 CO 3 (I) + 2C (s) = 2Na (g) + 3CO (g) ΔH = 812 kJ / mol at 1330 ° C, in which:

(I), (s), a (g) označujú fyzikálny stav reagujúcich zložiek, pričom (I) znamená stav kvapalný, (s) pevný a (g) plynný. Vytvárajúci sa elementárny sodík podľa uvedenej reakcie, preniká do častíc koksu a distribuuje sa v hmote koksových častíc, čím sa vytvára modifikovaný koks obsahujúci síru a sodík.(I), (s), and (g) refer to the physical state of the reactants, wherein (I) means liquid, (s) solid, and (g) gaseous. The elemental sodium formed according to the above reaction penetrates into the coke particles and distributes in the mass of coke particles to form a modified coke containing sulfur and sodium.

Po spracovaní práškom uhličitanu sodného v horúcej zóne 44, ktorá prebieha po dostatočne dlhý čas, postupujú horúce kalcinované častice 24 koksu cez žiaruvzdorný prstenec 46 do chladiacej sekcie 53 pozdĺžneho valcovitého rotačného chladiča 36.After treatment with the sodium carbonate powder in the hot zone 44 for a sufficiently long time, the hot calcined coke particles 24 pass through the refractory ring 46 into the cooling section 53 of the longitudinal cylindrical rotary cooler 36.

Podľa tohto modifikovaného uskutočnenia pozdĺžneho valcovitého rotačného chladiča 36 je rúrka 54, privádzajúca chladiacu vodu do množstva rozprašovacích dýz 56 vytvorených na jej vonkajšom konci, namontovaná zvyčajným spôsobom v dolnej časti bočnej steny čelnej časti 34 slinkovej komory 22, ale v tomto prípade je rúrka 54 dlhšia, takže úplne prechádza horúcou zónou 44 až do chladiacej sekcie 53. Voda je teda rozprašovaná z rozprašovacích dýz priamo na horúce častice koksu pri ich výstupe z horúcej zóny 44, takže sa tieto častice rýchlo ochladia a významne sa zníži ich teplota.According to this modified embodiment of the longitudinal cylindrical rotary cooler 36, a tube 54 supplying cooling water to a plurality of spray nozzles 56 formed at its outer end is mounted in a conventional manner at the bottom of the side wall of the front portion 34 of the clinker chamber 22. The water is thus sprayed from the spray nozzles directly onto the hot coke particles as they exit the hot zone 44, so that the particles are cooled rapidly and their temperature is significantly reduced.

Ochladené, spracované, kalcinované častice koksu sa potom odvádzajú z výstupnej komory 42 na pohyblivý dopravník 58, ktorý dopravuje častice koksu do skladovacieho priestoru. Para, vytváraná v chladiči z chladiacej vody, sa odvádza z chladiča spolu s určitým podielom vzduchu prostredníctvom ventilátora 62 a vypúšťa sa do okolitej atmosféry. Zmes pary a vzduchu prechádza odlučovačom 60 prachu, v ktorom je koksový prach zachycovaný, aby sa zabránilo znečisťovaniu ovzdušia.The cooled, processed, calcined coke particles are then discharged from the outlet chamber 42 to a movable conveyor 58 that transports the coke particles to the storage space. The steam generated in the cooler from the cooling water is discharged from the cooler together with some air through the fan 62 and discharged into the ambient atmosphere. The mixture of steam and air passes through a dust separator 60 in which coke dust is trapped to prevent air pollution.

Na obr. 4 a 5 je ilustrované kalcinačné zariadenie, ktoré je konštruované špecificky na spracovanie ropného koksu postupom podľa vynálezu. Toto kalcinačné zariadenie je opatrené retenčnou komorou vytvárajúcou oddelenú reaktorovú nádobu 68. Táto reaktorová nádoba 68 je umiestnená v smere za kalcinačným zariadením a pred chladičom, pričom je konštruovaná na dlhý čas zdržania. Kalcinované častice koksu sa z výpustnej komory 20 dopravujú do redaktorovej nádoby 68, kde sa spracovávajú suchým granulovaným práškom alkalického kovu alebo zlúčeninami kovu alkalickej zeminy, ako je napríklad uhličitan sodný, ktorý je súčasne privádzaný prívodom 70. Po spracovaní prechádzajú horúce častice koksu vypustením 72 do reaktorovej nádoby 68 a dostávajú sa do vstupného konca 38 odkiaľ postupujú do valcovitého rotačného chladiča 36 pretiahnutého tvaru.In FIG. Figures 4 and 5 illustrate a calcination plant that is specifically designed for processing petroleum coke by the process of the invention. This calcining device is provided with a retention chamber forming a separate reactor vessel 68. The reactor vessel 68 is located downstream of the calcining device and upstream of the cooler, and is designed for a long residence time. The calcined coke particles are conveyed from the discharge chamber 20 to an editorial container 68 where they are treated with dry granulated alkali metal powder or alkaline earth metal compounds, such as sodium carbonate, which is simultaneously fed inlet 70. After processing, the hot coke particles pass to 72 of the reactor vessel 68 and reach the inlet end 38 from where they advance to the cylindrical rotary cooler 36 of the elongated shape.

Z uvedeného opisu je zrejmé, že sa postup podľa vynálezu môže uskutočňovať buď na stávajúcom bežne používanom zariadení, v ktorom sa používa bežné kalcinačné zariadenie, alebo na novom zariadení, ktoré má kalcinačné zariadenie vybavené oddeleným reaktorom podľa vynálezu.It will be apparent from the above description that the process of the invention may be carried out either on an existing conventional apparatus using a conventional calcining apparatus or on a new apparatus having a calcining apparatus equipped with a separate reactor according to the invention.

Dôležitou prednosťou privádzania inhibítora nadúvania, napríklad uhličitanu sodného, do kalcinovaného ropného koksu vo forme častíc v oddelenej reakčnej nádobe, umiestnenej na výstupnom konci kalcinačnej pece, je skutočnosť, že touto nádobou neprechádzajú žiadne plyny a preto neexistuje žiadna možnosť, aby sa inhibítor strhával týmito plynmi a unikal do ovzdušiaAn important advantage of introducing a swelling inhibitor, such as sodium carbonate, into the calcined particulate petroleum coke in a separate reaction vessel located at the exit end of the calcining furnace is that no gases pass through the vessel and therefore there is no possibility for the inhibitor to be entrained by these gases. and escaped into the air

Podľa predmetného vynálezu boli uskutočnené početné laboratórne skúšky na stanovenie množstva uhličitanu sodného, potrebného pri uskutočňovaní postupu podľa vynálezu na účinné potlačenie nadúvania koksu a taktiež na stanovenie minimálneho času zdržania pre prípad štyroch rôznych ropných koksov majúcich rôzne obsahy síry. Pri týchto skúškach bol vnesený 1 kilogram kalcinovaných častíc koksu do otvorenej grafitovej nádoby a táto nádoba bola vložená do muflovej pece predhriatej na teplotu približne 1200 °C. Len čo teplota koksu (merané termočlánkom zapusteným v kokse) dosiahla 1200 °C, boli otvorené dvere pece a vopred stanovené množstvo uhličitanu sodného, napríklad 0,4 % hmotnostného, 0,8 % hmotnostného, 1,2 hmotnostného, 1,6 % hmotnostného atď., bolo nakvapkané na povrch koksu s použitím dlhého grafitového prostriedku. Vzorky koksu boli potom krátko prehrabané. Vo vopred stanovenom časovom okamihu boli potom grafitové nádoby vybraté z pece a koks bol potom rýchle ochladený okvapkaním vodou a zároveň bol prehrabaný. Dĺžka času potrebná na zníženie teploty koksu na 300 až 500 °C bola 30 až 90 sekúnd.Numerous laboratory tests have been carried out to determine the amount of sodium carbonate required to carry out the process of the invention to effectively suppress coke swelling and also to determine a minimum residence time for four different petroleum coke having different sulfur contents. In these tests, 1 kg of calcined coke particles were introduced into an open graphite vessel and the vessel was placed in a muffle furnace preheated to a temperature of approximately 1200 ° C. Once the temperature of the coke (measured by the thermocouple embedded in the coke) reached 1200 ° C, the oven door and a predetermined amount of sodium carbonate, for example 0.4% by weight, 0.8% by weight, 1.2% by weight, 1.6% by weight, were opened. etc., was dropped onto the surface of the coke using a long graphite composition. The coke samples were then briefly digested. At a predetermined point in time, the graphite containers were then removed from the furnace and the coke was then quenched by dropwise addition of water and rinsed. The time required to reduce the coke temperature to 300-500 ° C was 30-90 seconds.

Experimentálny reakčný čas sa počíta od chvíle nakvapkania inhibítora nadúvania na koks do chvíle, keď sa začne s chladením vodou. Vodou ochladený koks bol potom ponechaný ochladnúť na teplotu miestnosti bez ďalšieho okvapkávania vodou. Vzorky ochladeného koksu boli potom testované na nadúvanie, to znamená, že bola zisťovaná ireverzibilná expanzia koksu obsahujúceho síru pri zahrievaní na teplotu približne 1600 až 2200 °C.The experimental reaction time is calculated from the moment when the coke blowing inhibitor is instilled until the water cooling begins. The water-cooled coke was then allowed to cool to room temperature without further dropping with water. The cooled coke samples were then tested for flatulence, i.e., the irreversible expansion of the sulfur-containing coke was detected by heating to a temperature of about 1600 to 2200 ° C.

Nadúvanie bolo zisťované na vzorke pripravenej z koksu a umiestnenej v dilatometrickom zariadení, vyrobenom z nízkoexpanzného grafitu. Celá sústava obsahujúca vzorku, bola potom umiestnená do rúrkovej pece, na čo bola zahrievaná postupne na teplotu 2400 °C rýchlosťou zahrievania 450 °C za hodinu. Po dosiahnutí teploty 1000 °C bola zaznamenávaná diferenciálna expanzia vzorky v porovnaní s grafitovou nádobou v 15 minútových intervaloch.The bloating was detected on a sample prepared from coke and placed in a dilatometric device made of low expansion graphite. The entire assembly containing the sample was then placed in a tubular furnace and heated gradually to 2400 ° C at a heating rate of 450 ° C per hour. Upon reaching 1000 ° C, differential expansion of the sample compared to the graphite vessel was recorded at 15 minute intervals.

Z týchto metaní je možné získať niektoré hodnoty rozličného typu:Some values of different types can be obtained from these measurements:

(1) celkovú expanziu v celom rozsahu teplôt, (2) rýchlosť nadúvania za jednotku času ako funkciu teplotu, a (3) hodnotu teploty, pri ktorej miera nadúvania dosahuje maximum.(1) total expansion over the entire temperature range; (2) the swelling rate per unit time as a function of temperature; and (3) the temperature value at which the swelling rate reaches a maximum.

Na obrázkoch 6 až 9 je graficky vyjadrený vzťah medzi najvyššou mierou nadúvania a množstvom použitého inhibítora nadúvania. Jednotkou nadúvania na týchto obrázkoch je 10-4 m/m za 15 minút pri rýchlosti zahrievania 450 °C za hodinu. Najväčšie nadúvanie dosahujú testované častice koksu pri teplote približne 1750 °C.Figures 6 to 9 show graphically the relationship between the highest swelling rate and the amount of swelling inhibitor used. The unit of blowing in these figures is 10 -4 m / m in 15 minutes at a heating rate of 450 ° C per hour. The highest bloating is achieved by the test coke particles at a temperature of approximately 1750 ° C.

Na obrázku 6 je graf ukazujúci vzťah medzi maximálnym nadúvaním, stanoveným pomocou opísaného testu, a percentuálnym množstvom použitého inhibítora. Krivka A (spodná krivka) ukazuje grafickú závislosť rýchlosti nadúvania ihlicovitého koksu, koksu D1 (označenie D - G sa v tomto texte používa skôr na identifikačné účely a nemá žiadny vzťah k zvyčajnému označeniu koksu, používanému v priemysle) obsahujúceho 1,05 hmotnostného síry, od percentuálneho množstva použitého uhličitanu sodného ako aj inhibítora nadúvania. Stupeň rýchlosti nadúvania 10 je želanou hranicou na spracovanie koksu na grafitové elektródy modernými grafitačnými spôsobmi. Z krivky A je zrejmé, že prijateľné nadúvanie sa dosahuje s použitím uhličitanu sodného ako inhibítora v množstve iba asi 1 % hmotnostné.Figure 6 is a graph showing the relationship between the maximum swelling determined by the described assay and the percentage of inhibitor used. Curve A (lower curve) shows the graphical dependence of puffing rate of needle coke, coke D 1 (designation D-G is used herein for identification purposes and is not related to the usual designation of coke used in industry) containing 1.05 mass sulfur , from the percentage of sodium carbonate used as well as the swelling inhibitor. The degree of blowing speed 10 is the desired limit for the processing of coke into graphite electrodes by modern graphitizing methods. It can be seen from curve A that acceptable swelling is achieved using sodium carbonate as an inhibitor in an amount of only about 1% by weight.

Na porovnanie bola opísaná skúška opakovaná s rovnakým typom koksu majúcim rovnaký obsah síry, ale s použitím bežne používaného inhibítora nadúvania podľa doterajšieho stavu techniky, a síce oxidu železa. Krivka B (horná krivka) na obr. 6 graficky ukazuje výsledky tohto testu. Zo znázorneného grafu je zrejmé, že potlačenie nadúvania v prípade bežne používaného inhibítora nadúvania podľa doterajšieho stavu techniky je omnoho horšie ako bolo dosiahnuté s tým istým koksom spracovaným uhličitanom sodným postupom podľa vynálezu. Oxid železa, použitý aj v dvojnásobnej koncentrácii (4 % hmotnostné namiesto 2 % hmotnostných), nevedie k porovnateľnému zníženiu nadúvania častíc tohto koksu.For comparison, the test described above was repeated with the same type of coke having the same sulfur content, but using the conventional blowing inhibitor of the prior art, namely iron oxide. Curve B (upper curve) in FIG. 6 graphically shows the results of this test. It can be seen from the graph that the swelling suppression of the conventional swelling inhibitor of the prior art is much worse than that achieved with the same sodium carbonate treated coke by the process of the invention. Iron oxide, also used at twice the concentration (4% by weight instead of 2% by weight), does not result in a comparable reduction in the swelling of the coke particles.

Ďalej bol uskutočnený rovnaký typ testu s bežným druhom ropného koksu, koks E1, obsahujúcim 1,3 % hmotnostného síry. Pri tomto teste bol koks spracovaný postupom podľa vynálezu s použitím uhličitanu sodného ako inhibítora nadúvania a času zdržania približne 1 minúta. Výsledky tohto testu sú znázornené pomocou krivky na obrázku 7. Z uvedeného grafického znázornenia je zrejmé, že sa dosahuje primerané zníženie nadúvania aj v prípade, keď sa použije uhličitan sodný ako inhibítor nadúvania v množstve približne 0,6 % hmotnostného.Furthermore, the same type of test was carried out with a conventional type of petroleum coke, coke E 1 , containing 1.3% by weight of sulfur. In this test, the coke was treated according to the invention using sodium carbonate as a blowing agent and a residence time of approximately 1 minute. The results of this test are shown by the curve of Figure 7. It is apparent from the graphical illustration that an adequate reduction in swelling is achieved even when sodium carbonate is used as the swelling inhibitor in an amount of about 0.6% by weight.

Podobný test bol uskutočnený s použitím iného kalcinovaného ropného koksu, koksu F1, obsahujúceho približne 1,3 % hmotnostného síry s použitím uhličitanu sodného ako inhibítora nadúvania a času zdržania približne 1 minúty. Výsledky tejto skúšky znázorňuje krivka na obr. 8. Z tohto grafického znázornenia je zrejmé, že tieto častice ihlicovitého koksu („needle” koks) vyžadujú približne 1,3 % hmotnostného uhličitanu sodného ako inhibítora nadúvania na potlačenie nadúvania na prijateľnú mieru.A similar test was performed using another calcined petroleum coke, coke F 1 , containing approximately 1.3% by weight of sulfur using sodium carbonate as a blowing agent and a residence time of approximately 1 minute. The results of this test are shown in FIG. 8. It is apparent from this graphical representation that these needle coke particles require approximately 1.3% by weight of sodium carbonate as a swelling agent to suppress swelling to an acceptable extent.

Ďalšie testy boli uskutočnené s ihlicovitým koksom G1, obsahujúcim 1,1 hmotnostného síry s použitím uhličitanu sodného ako inhibítora nadúvania a času zdržania približne 1 minúty. Výsledky tejto skúšky znázorňuje krivka na obr.Further tests were performed with needle coke G 1 containing 1.1 weight percent sulfur using sodium carbonate as a blowing agent and a residence time of approximately 1 minute. The results of this test are shown in FIG.

9. Z tohto grafického znázornenia je zrejmé, že v tomto prípade je potrebné asi 1,2 % hmotnostného uhličitanu sod neho ako inhibítora nadúvania na potlačenie nadúvania na prijateľnú mieru. Rovnaký typ koksu G1 vyžaduje použitie 1,6 % hmotnostného uhličitanu sodného ako inhibítora, ak sa jeho obsah síry zvýši na približne 1,25 % hmotnostného.9. It is apparent from this graphical representation that in this case about 1.2% by weight of sodium carbonate is needed as a swelling agent to suppress swelling to an acceptable extent. The same type of coke G 1 requires the use of 1.6% by weight of sodium carbonate as an inhibitor if its sulfur content increases to about 1.25% by weight.

Podľa predmetného vynálezu bolo rovnako uskutočnených mnoho testovacích pokusov na poloprevádzkovom modifikovanom kalcinačnom zariadení v podstate rovnakého typu, ako je znázornené na obrázkoch 1 až 3, pričom sa kalcinovanie a spracovávanie uskutočňovalo postupom podľa vynálezu, a postup spracovania bol uskutočňovaný s niekoľkými sto - tonami troch rôznych pravidelných ihlicovitých druhov koksu, obsahujúcich približne 1 hmotnostné až niekoľko percent hmotnostných síry. Pri týchto poloprevádzkových skúškach sa pridávalo približne 1 % hmotnostné práškovitého uhličitanu sodného s veľkosťou častíc menšou ako 800 mikrometrov do kalcinovaného koksu v horúcej zóne, zabudovanej do vstupného konca chladiaceho bubnu, pri teplote pohybujúcej sa v rozmedzí od 1200 °C až 1350 °C počas aspoň jednej minúty. Kalcinovaný a upravený koks bol potom ochladený a vzorky boli analyzované uvedeným opísaným spôsobom na stanovenie miery nadúvania. Pri uskutočňovaní týchto pokusov bolo zistené, že nadúvanie tohto časticového koksu boli dostatočným spôsobom potlačené na to, aby mohla byť uskutočnená rýchla grafitizácia. S prekvapením sa taktiež zistilo, že pri uskutočňovaní tohto postupu podľa vynálezu je možné znížiť množstvo chemikálií, napríklad chloridov a síranov, ktoré sa normálne uvoľňujú do ovzdušia v chladiči v priebehu uskutočňovania kalcinácie. Okrem toho sa podstatne znižuje korózia zariadenia, pretože sa taktiež eliminuje kyslosť plynov v chladiči.Many test experiments were also carried out on a pilot plant modified calcination apparatus of substantially the same type as shown in Figures 1 to 3, wherein the calcination and processing was carried out by the process of the invention, and the processing process was carried out with several hundreds of three different regular needles of coke containing from about 1 to several percent by weight of sulfur. In these pilot tests, approximately 1% by weight of powdered sodium carbonate with a particle size of less than 800 microns was added to the calcined coke in the hot zone built into the inlet end of the cooling drum at a temperature ranging from 1200 ° C to 1350 ° C for at least one minute. The calcined and treated coke was then cooled, and the samples were analyzed as described above to determine the bloating rate. In carrying out these experiments, it was found that the blowing of this particulate coke was sufficiently suppressed to allow rapid graphitization to be carried out. Surprisingly, it has also been found that, in carrying out the process of the invention, it is possible to reduce the amount of chemicals, such as chlorides and sulfates, which are normally released into the air in the cooler during the calcination. In addition, the corrosion of the device is substantially reduced, since the acidity of the gases in the cooler is also eliminated.

Postupom podľa vynálezu boli ďalej vyrobené grafitové elektródy pre elektrickú pec s priemerom 508 milimetrov a s dĺžkou 2638 milimetrov, pričom pri ich výrobe bol použitý ropný ihlicovitý koks s vysokým obsahom síry, kalcinovaný a spracovaný opísanými spôsobmi. Kalcinovaný koks, ktorý bol spracovaný postupom podľa vynálezu bol potom použitý ako prísada do plniva, pričom bol tento materiál premiešaný s dechtovou smolou ako spojivom a s bežnými vytlačovacími prísadami na vytvorenie uhlíkovej zmesi. Táto zmes bola potom vytlačovaná, vypaľovaná pri teplote približne 800 °C a potom bola grafitizovaná pri teplote približne 3000 °C. Pri tomto postupe nedochádzalo k žiadnym problémom pri vytlačovaní a vypaľovaní a rovnako nedochádzalo k žiadnym problémom s nadúvaním. Elektródy boli potom experimentálne skúšané v elektrickej oblúkovej oceliarskej peci, pričom bolo zistené, že sa správajú porovnateľne ako elektródy vyrobené z drahšieho nízko-napúčajúceho ihlicovitého koksu.The invention further produced graphite electrodes for an electric furnace having a diameter of 508 millimeters and a length of 2638 millimeters, using high sulfur petroleum acicular coke, calcined and treated according to the methods described. The calcined coke treated according to the invention was then used as filler additive, mixed with tar pitch as a binder and conventional extruders to form a carbon blend. The mixture was extruded, baked at about 800 ° C and then graphitized at about 3000 ° C. This procedure did not cause any problems with extrusion and firing, nor did any swelling problems occur. The electrodes were then experimentally tested in an electric arc steel furnace and found to behave in a manner comparable to electrodes made from the more expensive low-swelling needle coke.

Častice pravidelného koksu E1, obsahujúceho priemerne 1,28 hmotnostného síry, boli spracované postupom podľa vynálezu s použitím rôzneho množstva uhličitanu sodného pohybujúceho sa v rozmedzí od 0,25 hmotnostného do 1,00 % hmotnostného. Spracované častice koksu boli potom analyzované s použitím bežných analytických spôsobov na obsah síry, sodíka a popola a ďalej bola testovaná ich napúčavosť. Výsledky sú uvedené v tabuľke I. Hodnoty dokladajú tieto skutočnosti:The regular coke particles E 1 , containing an average of 1.28% by weight of sulfur, were treated according to the invention using varying amounts of sodium carbonate ranging from 0.25% to 1.00% by weight. The treated coke particles were then analyzed using conventional analytical methods for sulfur, sodium and ash content and further tested for swelling. The results are shown in Table I. The values show the following:

(1) pridanie 0,55 % hmotnostného uhličitanu sodného znižuje nadúvanie koksu na prijateľnú mieru, zatiaľ čo pridanie 0,25 % hmotnostného na tento účel nestačí, (2) obsah sodíka v kokse je úmerný množstvu pridaného uhličitanu sodného v priebehu spracovania v rámci experimentálnych chýb, (3) obsah sodíka 0,18 % hmotnostného, zodpovedajúce pridaniu 0,55 hmotnostného uhličitanu sodného, znižuje nadúvanie častíc koksu na prijateľnú mieru, zatiaľ čo obsah sodíka 0,12 % hmotnostného v kokse je nedostatočný.(1) the addition of 0.55% by weight of sodium carbonate reduces coke bloating to an acceptable level, while the addition of 0.25% by weight is not sufficient for this purpose; (2) the sodium content of the coke is proportional to the amount of sodium carbonate added during processing in experimental (3) a sodium content of 0.18% by weight, corresponding to the addition of 0.55% by weight of sodium carbonate, reduces the bloating of coke particles to an acceptable level, while the sodium content of 0.12% by weight in coke is insufficient.

Tabuľka ITable I

Vzorka číslo Sample number Uhličitan sodný (% hmotn.) Sodium carbonate (wt.%) Miera nadúvania Bloating rate Obsah popola v kokse hmotn. Coke ash content Obsah sodíka v kokse (% hmotn.) Sodium content in coke (% by weight) Kontrolné inspection 0 0 62,0 62.0 1 1 1,00 1.00 0,0 0.0 1,88 1.88 0,36 0.36 2 2 0,85 0.85 2,3 2.3 1,22 1.22 0,26 0.26 3 3 0,70 0.70 8,7 8.7 1,0 1.0 0,24 0.24 4 4 0,55 0.55 11,3 11.3 0,76 0.76 0,18 0.18 5 5 0,25 0.25 41,0 41.0 0,68 0.68 0,12 0.12

Penetrácia sodíka do hmoty častíc spracovaných postupom podľa vynálezu bola analyzovaná pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu s použitím energetickej disperznej rôntgenovej analýzy (SEM - EDX). Častice boli zaliate do epoxidovej živice a obrúsené až do polovice na obnaženie vnútornej roviny a taktiež na odkrytie povrchu prirodzených pórov.The penetration of sodium into the mass of particles treated by the process of the invention was analyzed by means of a scanning electron microscope using energy dispersive X-ray analysis (SEM - EDX). The particles were cast into an epoxy resin and ground to half length to expose the inner plane as well as to expose the surface of the natural pores.

Na obrázkoch 10a až 13a je množstvo mikrofotografií pri rôznych zväčšeniach (napríklad 200x, 45x, 50x a 200x), zaobstaraných skenovacím elektrónovým mikroskopom v oblasti vnútornej roviny, získanej brúsením častice s rozmerom 6,35 milimetra. Oblasť, znázornená na obrázku 10a je v blízkosti hrany vnútornej roviny, oblasť na obrázku 11 a je v blízkosti stredu roviny a oblasť, znázornená na obrázku 12a, je zo stredu vybrúsenej roviny. Štvrtá oblasť, znázornená na obrázku 13a, je taktiež z blízkosti stredu roviny, podobne ako oblasť na obrázku 11 a.Figures 10a to 13a show a plurality of micrographs at various magnifications (e.g., 200x, 45x, 50x, and 200x) provided by a scanning electron microscope in the region of the inner plane obtained by grinding a 6.35 millimeter particle. The area shown in Figure 10a is near the edge of the inner plane, the area of Figure 11 is near the center of the plane, and the area shown in Figure 12a is from the center of the ground plane. The fourth region shown in Figure 13a is also close to the center of the plane, similar to the region in Figure 11a.

Umiestnenie a distribuovanie sodíka pri vnútornej rovine je znázornené na mikrosnímkoch - obrázkoch 10b až 13 b. Mikrosnímky boli zaobstarané pri tom istom zväčšení, ako je uvedené, EDX analýzou sodíka pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu.The location and distribution of sodium at the inner plane is shown in the micrographs of Figures 10b to 13b. The micrographs were taken at the same magnification as indicated by EDX analysis of sodium using a scanning electron microscope.

Ako je zrejmé z dosť rovnomerného rozdelenia svetlých bodov na mikrosnímkoch, z ktorých každý predstavuje odlišnú oblasť v tej istej vnútornej rovine koksovej častice, prenikol sodík v skutočnosti hlboko do každej spracovanej častice spracovanej postupom podľa vynálezu, pričom distribuovanie sodíka v celej hmote každej jednotlivej častice koksu je v podstate rovnomerné. Koncentrácia sodíka v rôznych časticiach sa môže meniť, ale vnútri jednotlivých častíc je koncentrácia sodíka v podstate rovnomerný. V tejto súvislosti je treba si uvedomiť, že sodík, vytvorený reakciou medzi uhličitanom sodným a koksom, vytvára po difúzii do hmoty koksových častíc zlúčeninu, ktorá je nerozpustná vo vode a rovnako táto zlúčenina nereaguje s vodou, a ďalej to, že sodík je prítomný vo forme zlúčeniny sodíka skôr ako vo forme elementárneho sodíka. Presné zloženie tejto zlúčeniny nie je dosiaľ objasnené.As can be seen from the fairly even distribution of the bright points on the micrographs, each representing a different region in the same inner plane of the coke particle, the sodium has actually penetrated deep into each treated particle treated by the process of the invention, distributing sodium throughout the mass of each individual coke particle. is essentially uniform. The sodium concentration in the different particles may vary, but within the individual particles the sodium concentration is substantially uniform. In this context, it should be noted that the sodium formed by the reaction between sodium carbonate and coke forms, after diffusion into the mass of coke particles, a water-insoluble compound and likewise it does not react with water, and that sodium is present in the in the form of a sodium compound rather than in the form of elemental sodium. The exact composition of this compound is not yet understood.

Množstvo snímok energetického spektra obrúsených vnútorných plôch každej zóny koksových častíc analyzovaných pri týchto testoch je znázornené na obrázkoch 10c až 13c. Z týchto snímok je zrejmé, že v energetickom spektre prevládajú dva piky a že tieto dva piky sú umiestnené v rovnakých polohách, ktoré zodpovedajú tak sodíku, ako i síre, čo potvrdzuje prítomnosť týchto dvoch prvkov v koksových časticiach. Okrem toho je treba uviesť, že keďže pík sodíka sa vyskytuje v každom obrazci predstavujúcom rôznu zónu koksovej častice, dá sa dospieť k záveru, že sodík je skutočne uložený v podstate rovnomerne v hmote alebo v telese koksových častíc, spracovaných postupom podľa vynálezu.The plurality of energy spectra images of the abraded inner surfaces of each coke zone zone analyzed in these tests is shown in Figures 10c to 13c. It is evident from these images that two peaks predominate in the energy spectrum and that the two peaks are located in the same positions corresponding to both sodium and sulfur, confirming the presence of the two elements in the coke particles. In addition, since the sodium peak occurs in each pattern representing a different coke particle zone, it can be concluded that sodium is indeed stored substantially evenly in the mass or body of coke particles treated by the process of the invention.

Podľa predmetného vynálezu bola uskutočnená ešte štúdia na preniknutie sodíka a na jeho rozpustnosť po reakcii s koksom pri časticiach koksu F' s veľkosťou 3 až 6,35 milimetra, pričom tieto častice boli spracované uhličitanom sodným s koncentráciou 20 percent hmotnostných pri teplote približne 1200 °C postupom podľa vynálezu. Jedna z takto spracovaných častíc bola zaliata do živice a obrúsená na odkrytie tak vnútornej roviny, ako i povrchu pôvodných pórov. Táto častice bola potom analyzovaná rovnakými SEM - EDX metódami ako častica na obrázkoch 10a až 13 a. Po analyzovaní bola častica máčaná vodou na odstránenie všetkých vo vode rozpustných podielov a potom bola opäť analyzovaná rovnakými uvedenými metódami. Na obrázkoch 14a, 14b a 14c sú ilustrované výsledky testov pred máčaním, zatiaľ čo na obrázkoch 15a, 15b a 15c sú ilustrované tie isté vzorky po máčaní vodou. Na obrázku 14b je ukázané, že sodík bol distribuovaný v podstate rovnomerne vo vybrúsenej rovine a rovnako je distribuovaný v podstate rovnomerne, ale v značne väčšej koncentrácii, na odkrytom pôvodnom povrchu pórov. Na obrázku 15b je znázornená situácia, keď po vymáčaní ostala distribúcia a penetrácia sodíka na vnútornej rovine v podstate nezmenená, ale koncentrácia sodíka na povrchu pôvodného póru bola znížená na približne rovnakú úroveň ako vo vnútornej rovine a jeho distribúcia bola v podstate rovnomerná.A sodium permeation and solubility study after reaction with coke for coke particles F 'having a size of 3 to 6.35 millimeters was carried out and treated with 20% by weight sodium carbonate at a temperature of approximately 1200 ° C. according to the invention. One of the treated particles was cast into the resin and ground to expose both the inner plane and the surface of the original pores. This particle was then analyzed by the same SEM - EDX methods as the particles in Figures 10a to 13a. After analysis, the particle was soaked with water to remove any water-soluble fractions and then analyzed again using the same methods. Figures 14a, 14b and 14c illustrate the results of the pre-soaking tests, while Figures 15a, 15b and 15c illustrate the same samples after soaking with water. In Figure 14b it is shown that sodium was distributed substantially evenly in the ground plane and is also distributed substantially evenly, but at a significantly greater concentration, on the exposed original pore surface. Figure 15b shows a situation where the distribution and penetration of sodium on the inner plane remained substantially unchanged after wetting, but the sodium concentration on the surface of the original pore was reduced to approximately the same level as in the inner plane and its distribution was substantially uniform.

Predpokladá sa, že nerozpustný sodík, ktorého prítomnosť bola pozorovaná pri uskutočňovaní uvedených testov, je výsledkov vzájomného pôsobenia medzi sodíkom a koksom, zatiaľ čo vo vode rozpustný sodík, nájdený iba na pôvodnom povrchu, ale nie vnútri telesa častice, je nezreagovaný uhličitan sodný.It is believed that the insoluble sodium observed in the above tests is the result of the interaction between sodium and coke, while the water-soluble sodium found only on the original surface but not inside the particle body is unreacted sodium carbonate.

Analýzy vodného extraktu uskutočnené štandardnými analytickými spôsobmi potvrdzujú prítomnosť uhličitanu sodného. Prítomnosť nezreagovaného uhličitanu sodného na povrchu spracovaných častíc dokladá, že za určitých reakčných podmienok reakcia medzi uhličitanom sodným a koksom dokonale neprebehne.Aqueous extract analyzes carried out by standard analytical methods confirm the presence of sodium carbonate. The presence of unreacted sodium carbonate on the surface of the treated particles demonstrates that under certain reaction conditions the reaction between sodium carbonate and coke will not proceed perfectly.

Predmetom vynálezu je teda zlepšený spôsob spracovania kalcinovaného ropného koksu na zníženie alebo vylúčenie jeho nadúvania, pričom sa častice koksu zahrievajú v prítomnosti zlúčeniny alkalického kovu alebo kovu alkalickej zeminy, výhodne v prítomnosti uhličitanu sodného, na teplotu nad približne 750 °C a výhodne na teplotu 1200 až 1400 °C. Inhibítor sa má udržovať v styku s koksovými časticami po dostatočne dlhý čas, napríklad počas jednej minúty alebo po dlhší čas, aby mohol tento inhibítor nadúvania zreagovať s uhlíkom a aby reakčné produkty mohli preniknúť do hĺbky hmoty koksových častíc. Aj keď je možné pridávať inhibítor nadúvania priamo do surového koksu pred jeho zahrievaním alebo pred kalcináciou, je výhodné pridávať ho bezprostredne po odvedení častíc koksu z kalcinačného zariadenia. Tým sa predíde možným problémom so znečisťovaním ovzdušia a taktiež sa zníži kyslosť vyvíjajúcich plynov, ako bolo uvedené.Accordingly, the present invention provides an improved method of treating calcined petroleum coke to reduce or eliminate bloating thereof, wherein the coke particles are heated in the presence of an alkali metal or alkaline earth metal compound, preferably in the presence of sodium carbonate, to a temperature above about 750 ° C and preferably to 1200 to 1400 ° C. The inhibitor should be kept in contact with the coke particles for a sufficiently long time, for example for one minute or longer, to allow the blowing inhibitor to react with the carbon and to allow the reaction products to penetrate the depth of the coke particle mass. Although it is possible to add the swelling inhibitor directly to the raw coke before heating or calcination, it is preferable to add it immediately after draining the coke particles from the calcining apparatus. This will avoid possible problems with air pollution and will also reduce the acidity of the evolving gases as mentioned.

Do rozsahu predmetného vynálezu rovnako patrí postup výroby uhlíkových a grafitových výrobkov, ako sú elektródy pre elektrické pece, pri ktorom sa upravený koks spolu s dechtovou smolou ako spojivom vo forme uhlíkovej zmesi tvaruje alebo vytlačuje, vypaľuje sa na karbonizáciu spojiva a prípadne sa grafitizuje. Hlavnou výhodou postupu podľa vynálezu je to, že je možné na výrobu uhlíkových alebo grafitových výrobkov alebo elektród teraz používať lacnejší ropný koks s vysokým obsahom síry na výrobu vysoko kvalitných elektród.The invention also encompasses a process for producing carbon and graphite products, such as electrodes for electric furnaces, wherein the treated coke together with the tar pitch binder in the form of a carbon blend is shaped or extruded, fired to carbonize the binder and optionally graphitized. The main advantage of the process according to the invention is that it is now possible to use cheaper high-sulfur petroleum coke for the production of carbon or graphite products or electrodes for the production of high-quality electrodes.

Claims (27)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Spôsob spracovania častíc ropného koksu s vysokým obsahom síry pred inkorporovaním tohto koksu do uhlíkatej zmesi na získanie uhlíkového produktu, prípadne tvarovanej elektródy, vyznačujúci sa tým, že sa:A process for treating high sulfur petroleum coke particles prior to incorporating the coke into a carbonaceous mixture to obtain a carbon product or a shaped electrode, characterized in that: - tieto častice ropného koksu uvádzajú do reakcie v neprítomnosti spojiva so zlúčeninou obsahujúcou alkalický kov, ktorý je vybraný zo skupiny zahrnujúcej sodík a draslík, pri teplote pohybujúcej sa v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C,- the petroleum coke particles react in the absence of a binder with an alkali metal compound selected from the group consisting of sodium and potassium at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C, - tieto častice koksu a uvedená zlúčenina sa udržujú na uvedenej teplote aspoň počas 30 sekúnd, asaid coke particles and said compound are maintained at said temperature for at least 30 seconds, and - takto spracované častice koksu sa ochladia,- the coke particles thus treated are cooled, - prípadne sa zmiešajú tieto ochladené častice koksu s uhlíkatým spojivom a vytvaruje sa uhlíkový výrobok alebo tvarovaná elektróda.optionally, the cooled coke particles are mixed with a carbonaceous binder to form a carbon product or shaped electrode. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedenými časticami koksu sú častice surového ropného koksu alebo častice kalcinovaného koksu.The method of claim 1, wherein said coke particles are crude oil coke particles or calcined coke particles. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že uvedené častice koksu sa zahrejú na predspracovávaciu teplotu prinajmenšom 750 “C pred zreagovaním uvedených častíc koksu s uvedenou zlúčeninou alkalického kovu pri uvedenej teplote.The method of claim 1 or 2, wherein said coke particles are heated to a pre-treatment temperature of at least 750 ° C prior to reacting said coke particles with said alkali metal compound at said temperature. 4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa zlúčenina alkalického kovu zmieša s časticami koksu pred zreagovaním s uvedenou zlúčeninou alkalického kovu s časticami koksu pri uvedenej teplote.The method of any one of claims 1 to 3, wherein the alkali metal compound is mixed with the coke particles prior to reacting with said alkali metal compound with the coke particles at said temperature. 5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa na častice koksu pred reakciou uvedenej zlúčeniny alkalického kovu s časticami koksu pri uvedenej teplote nastrekuje vodný roztok obsahujúci zlúčeninu alkalického kovu.The process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an aqueous solution containing the alkali metal compound is sprayed onto the coke particles before the reaction of said alkali metal compound with the coke particles at said temperature. 6. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že uvedená zlúčenina alkalického kovu je vo forme suchého granulovaného prášku.The process according to any one of claims 1 to 4, wherein said alkali metal compound is in the form of a dry granular powder. 7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že uvedenou zlúčeninou alkalického kovu je uhličitan sodný alebo uhličitan draselnýThe process according to any one of claims 1 to 6, wherein said alkali metal compound is sodium carbonate or potassium carbonate. 8. Spôsob podľa niektorého z nárokov 2 až 5, vyznačujúci sa tým, že uvedenou zlúčeninou alkalického kovu je uhličitan sodný a tento uhličitan sodný sa pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu pri teplote nad 1200 °C.Process according to any one of claims 2 to 5, characterized in that said alkali metal compound is sodium carbonate and the sodium carbonate is added to the calcined coke particles at a temperature above 1200 ° C. 9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že uhličitan sodný sa pridáva k časticiam kalcinovaného koksu vo forme suchého granulovaného prášku.The process of claim 8, wherein the sodium carbonate is added to the calcined coke particles in the form of a dry granular powder. 10. Spôsob podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že prášok uhličitanu sodného sa pridáva k uvedeným kalcinovaným časticiam koksu pri teplote v rozmedzí nad 1200 °C až 1400 “C.The process according to claim 8 or 9, characterized in that the sodium carbonate powder is added to said calcined coke particles at a temperature in the range above 1200 ° C to 1400 ° C. 11. Spôsob podľa niektorého z nárokov 8 až 10, vyznačujúci sa tým, že prášok uhličitanu sodného sa pridáva k časticiam kalcinovaného koksu v množstve väčšom ako 0,2 percenta hmotnostného vzhľadom na množstvo častíc kalcinovaného koksu.The process according to any one of claims 8 to 10, wherein the sodium carbonate powder is added to the calcined coke particles in an amount greater than 0.2 percent by weight based on the amount of the calcined coke particles. 12. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že sa častice koksu vedú rotačným kalcinačným zariadením s výstupným koncom, pričom sa tieto častice zahrievajú na kalcinačnú teplotu, kalcinované častice koksu sa spracovávajú na inhibovanie nadúvania kalcinovaného koksu pridaním uhličitanu sodného vo forme suchého granulovaného prášku k časticiam kalcinovaného koksu v horúcej zóne napojenej na výstupný koniec tohto kalcinačného zariadenia pri teplote v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C, a tieto častice kalcinovaného koksu a uhličitan draselný sa potom udržujú na tejto teplote v horúcej zóne na umožnenie zreagovania uhličitanu sodného s uhlíkom a preniknutie produktov reakcie do uvedených častíc kalcinovaného koksu a vytvorenie usadenín obsahujúcich sodík v hmote týchto kalcinovaných častíc koksu.The method of claim 2, wherein the coke particles are passed through a rotary calcining apparatus with an outlet end, wherein the particles are heated to a calcination temperature, the calcined coke particles being treated to inhibit the bloated coke by adding sodium carbonate as a dry granulated powder. to the calcined coke particles in the hot zone connected to the outlet end of the calcining apparatus at a temperature ranging from 1200 ° C to 1400 ° C, and the calcined coke particles and potassium carbonate are then maintained at this temperature in the hot zone to allow sodium carbonate to react with and penetrating the reaction products into said calcined coke particles and forming sodium-containing deposits in the mass of said calcined coke particles. 13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že práškovitý uhličitan sodný sa pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu v množstve pohybujúcom sa v rozmedzí od 0,2 % do 2,5 % hmotnostného kalcinovaných častíc koksu.The process of claim 12, wherein the pulverized sodium carbonate is added to the calcined coke particles in an amount ranging from 0.2% to 2.5% by weight of the calcined coke particles. 14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že práškovitý uhličitan sodný sa pridáva ku kalcinovaným časticiam koksu v množstve pohybujúcom sa v rozmedzí od 0,5 % do 2,5 % hmotnostného kalcinovaných častíc koksu.The process of claim 13, wherein the pulverized sodium carbonate is added to the calcined coke particles in an amount ranging from 0.5% to 2.5% by weight of the calcined coke particles. 15. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 14, vyznačujúci sa tým, že uvedené kalcinované častice koksu a uhličitan sodný sú udržované pri uvedenej teplote aspoň počas jednej minúty.The method of any one of claims 12 to 14, wherein said calcined coke particles and sodium carbonate are maintained at said temperature for at least one minute. 16. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že16. The method of claim 1, wherein: - ochladené častice koksu sa zmiešajú s dechtovým spojivom,- the cooled coke particles are mixed with the tar binder, - táto zmes sa sformuje do produktu požadovaného tvaru, a takto vytvarovaný produkt sa potom vypaľuje na teplotu dostatočnú na skarbonizovanie spojiva, čím sa získa uhlíkový produkt.this mixture is formed into a product of the desired shape, and the thus formed product is then fired to a temperature sufficient to carbonize the binder to give a carbon product. 17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že takto vypálený produkt sa zahrieva na dostatočne vysokú teplotu na grafitizáciu tohto produktu.17. The process of claim 16 wherein the fired product is heated to a sufficiently high temperature to graphitize the product. 18. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že sa častice ropného koksu kalcinujú,The method of claim 2, wherein the petroleum coke particles are calcined, - ku kalcinovaným časticiam koksu sa pridá uhličitan sodný vo forme suchého granulovaného prášku pri teplote v rozmedzí od 1200 C do 1400 °C,- sodium carbonate in the form of a dry granular powder is added to the calcined coke particles at a temperature in the range of 1200 to 1400 ° C, - kalcinované častice koksu a uhličitan sodný sa udržujú pri uvedenej teplote aspoň počas 30 sekúnd na zreagovanie uhličitanu sodného s uhlíkom a na preniknutie produktu reakcie do častíc kalcinovaného koksu a vytvorenie usadenín obsahujúcich sodík v hmote týchto kalcinovaných častíc koksu,- the calcined coke particles and sodium carbonate are maintained at said temperature for at least 30 seconds to react the sodium carbonate with carbon and to penetrate the reaction product into the calcined coke particles and form sodium-containing deposits in the mass of these calcined coke particles, - takto spracované častice kalcinovaného koksu sa ochladia,- the calcined coke particles thus treated are cooled, - ochladené kalcinované častice koksu sa zmiešajú s dechtovým spojivom,- the cooled calcined coke particles are mixed with the tar binder, - takto získaná zmes sa sformuje do požadovaného tvaru elektródy,- the mixture thus obtained is formed into the desired electrode shape, - a táto vytvarovaná elektróda sa vypaľuje na skarbonizovanie spojiva.and the shaped electrode is baked to carbonize the binder. 19. Spôsob podľa nároku 18, vyznačujúci sa tým, že takto vytvarovaná elektróda sa potom zahrieva na teplotu 2800 °C na grafitizáciu tejto elektródy.The method of claim 18, wherein the electrode so formed is then heated to 2800 ° C to graphitize the electrode. 20. Uhlíkaté plnivo na použitie pri výrobe uhlíkových elektród, vyznačujúce sa tým, že obsahuje diskrétne častice ropného koksu bez obsahu spojiva, tieto častice majú vo svojej hmote distribuované činidlo inhibujúce nadúvanie, pričom uvedené činidlo inhibujúce nadúvanie zahrnuje usadeniny obsahujúce sodík alebo draslík distribuované v hmote týchto častíc, a priemerné množstvo inhibítora v časticiach ropného koksu je väčšie ako 0,15 percent hmotnostných a uvedené činidlo inhibujúce nadúvanie zreagovalo s týmito časticami ropného koksu pri teplote v rozmedzí od 1200 °C do 1400 °C.20. A carbonaceous filler for use in the manufacture of carbon electrodes, comprising discrete binder-free petroleum coke particles, wherein said particles have a blowing agent distributed in their mass, said blowing agent comprising sodium or potassium-containing deposits distributed in the mass. and the average amount of inhibitor in the petroleum coke particles is greater than 0.15 percent by weight and said blowing agent reacted with the petroleum coke particles at a temperature in the range of 1200 ° C to 1400 ° C. 21. Uhlíkaté plnivo podľa nároku 20, vyznačujúce sa tým, že uvedeným inhibičným činidlom sú usadeniny obsahujúce sodík.21. The carbonaceous filler of claim 20 wherein said inhibitory agent is sodium-containing deposits. 22. Uhlíkové plnivo podľa nároku 20, vyznačujúce sa tým, že uvedeným inhibičným činidlom sú usadeniny obsahujúce draslík.22. The carbon filler of claim 20 wherein said inhibitory agent is potassium containing deposits. 23. Uhlíkové plnivo niektorého z nárokov 20 až 22, vyznačujúce sa tým, že obsah síry je väčší ako 0,7 percenta hmotnostného.Carbon filler according to any one of claims 20 to 22, characterized in that the sulfur content is greater than 0.7 percent by weight. 24. Zariadenie na spracovanie surových častíc ropného koksu podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že je tvorené kombináciou:Apparatus for treating crude petroleum coke particles according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a combination of: - pretiahnutej valcovej kalcinačnej pece (10) so vstupným koncom (12) a výstupným koncom (14),- an elongated cylindrical calcining furnace (10) with an inlet end (12) and an outlet end (14), - vstupnej komory (16) a výstupné komory (20), pričom kalcinačná pec má svoj vstupný koniec (12) pripojený otočne vnútri výstupnej komory (20),- an inlet chamber (16) and an outlet chamber (20), the calcining furnace having its inlet end (12) pivotally connected within the outlet chamber (20), - pretiahnutého valcového chladiča (36), ktorý má vstupný koniec (38) a výstupný koniec 40,- an elongated cylindrical cooler (36) having an inlet end (38) and an outlet end 40, - prostriedkov definujúcich retenčnú komoru (22) spojenú s výstupnou komorou (20) na zhromažďovanie častíc kalcinovaného koksu (24) pri ich výstupe z výstupného konca (14) kalcinačnej pece (10),- means defining a retention chamber (22) connected to an outlet chamber (20) for collecting the calcined coke (24) particles as they exit from the outlet end (14) of the calcining furnace (10), - prostriedkov definujúcich horúcu zónu (44), ktoré sú spojené s retenčnou komorou (22) a so vstupným koncom (38) chladiča (36),- means defining a hot zone (44) connected to the retention chamber (22) and the inlet end (38) of the radiator (36), - násypky a rúrkového nadstavca (50,52) na zavádzanie suchého granulovaného inhibítora nadúvania (48) do retenčnej komory (22) v kontakte s kalcinovanými časticami koksu (24), a- a hopper and tubular attachment (50, 52) for introducing the dry granular puff inhibitor (48) into the retention chamber (22) in contact with the calcined coke particles (24), and - výstupnej komory (42) na odvádzanie koksu a na zhromažďovanie ochladených kalcinovaných častíc koksu na výstupnom konci chladiča (36), pričom chladič (36) má svoj vstupný koniec (38) pripojený otočné v retenčnej nádobe (22) a jeho výstupný koniec (40) jc pripojený otočné vo výstupnej komore (42) na odvádzanie koksu,- an outlet chamber (42) for discharging coke and collecting the cooled calcined coke particles at the outlet end of the cooler (36), the cooler (36) having its inlet end (38) rotatably connected in the retention vessel (22) and its outlet end (40) is connected rotatably in the coke discharge chamber (42), 25. Zariadenie podľa nároku 24, vyznačujúce sa tým, že uvedenou retenčnou komorou (22) je slinkový box umiestený pod odvádzacou komorou (20), pričom má výstupný otvor a horúca zóna (44) je zaradená v priestore vstupného konca chladiča (36).Apparatus according to claim 24, characterized in that said retention chamber (22) is a clinker box located below the evacuation chamber (20), having an outlet opening and a hot zone (44) located in the space of the inlet end of the cooler (36). 26. Zariadenie podľa nároku 25, vyznačujúce sa tým, že horúca zóna (44) je tvorená žiaruvzdorným kruhovým prstencom umiestneným v priestore vstupného konca chladiča (36) a v odstupe vopred stanovenej vzdialenosti od výstupného konca (32) slinkového boxu.Device according to claim 25, characterized in that the hot zone (44) is formed by a refractory ring located in the space of the inlet end of the cooler (36) and at a predetermined distance from the outlet end (32) of the clinker box. 27. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 24 až 26, vyznačujúce sa tým, že retenčná komora (22) má umiestnenú horúcu zónu (44) vo zvláštnej reakčnej nádobe (68) umiestnenej pod odvádzacou komorou (20).Apparatus according to any one of claims 24 to 26, characterized in that the retention chamber (22) has a hot zone (44) located in a separate reaction vessel (68) located below the removal chamber (20).
SK452489A 1989-07-27 1989-07-27 Process for treating high sulphur petroleum coke particles, carbonaceous filler used in carbonaceous electrode production, and apparatus for said process SK452489A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS894524A CZ283759B6 (en) 1989-07-27 1989-07-27 Process of treating particles of still coke with a high content of sulfur, a carbonaceous filling agent used for producing carbon electrodes and apparatus for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK279871B6 true SK279871B6 (en) 1999-04-13
SK452489A3 SK452489A3 (en) 1999-04-13

Family

ID=5388172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK452489A SK452489A3 (en) 1989-07-27 1989-07-27 Process for treating high sulphur petroleum coke particles, carbonaceous filler used in carbonaceous electrode production, and apparatus for said process

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ283759B6 (en)
SK (1) SK452489A3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ283759B6 (en) 1998-06-17
SK452489A3 (en) 1999-04-13
CZ452489A3 (en) 1998-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3000621C2 (en) Process for the production of hardened pellets from a finely divided material containing iron oxides
US4875979A (en) Treatment of petroleum cokes to inhibit coke puffing
US5681383A (en) Surface-treating agent for high-temperature refractory material and method for treatment therewith
US5118287A (en) Treatment of petroleum cokes to inhibit coke puffing
EP0410050A2 (en) Treatment of petroleum cokes to inhibit coke puffing
US5110359A (en) Treatment of petroleum cokes to inhibit coke puffing
SK279871B6 (en) Process for treating high sulphur petroleum coke particles, carbonaceous filler used in carbonaceous electrode production, and apparatus for said process
RU2081152C1 (en) Method and installation for treating oil coke with high sulfur content
KR930011930B1 (en) Treatment of petroleum cokes to inhibit coke puffing
RU2336297C1 (en) Furnace coke processing method
BRPI1007900B1 (en) CARBONACE MATERIAL FOR SINTERING IRON ORE
BG60565B1 (en) Method for the treatment of oil coke for the prevention of its cracking
JPH075890B2 (en) Treatment method of petroleum coke to suppress coke puffing
US20020178864A1 (en) Surface-coated reduced iron, method for making the same, and method for melting the same
PL163084B1 (en) Method of and apparatus for treating particles of patroleum coke of high sulfur content
HRP920446A2 (en) TREATMENT OF PETROL COCKS FOR INHIBITING COX INFLUENCE
KR102227828B1 (en) Coke and manufacturing method thereof
NO302024B1 (en) Carbon filler for use at the forefront. of carbon electrodes, ed. for the treatment of hay sulfur petroleum coke particles, et al. foremost. of carbon articles from hay sulfur-petroleum coke and an apparatus for processing crude petroleum coke
US5478442A (en) Treatment of petroleum cokes with a puffing inhibitor in a rotary calciner
RO106118B1 (en) Coke treating process from oil with high content of sulphor, with a view to obtain electrode and producing therefor
Shevlin et al. Microstructural analysis of metallurgical cokes and intercalated species
DiGiovanni et al. Evaluation of biochar and coke blends for slag foaming applications in electric arc furnace steelmaking
SU1281604A1 (en) Method of producing carbon electrode
JPS62179590A (en) Production of needle coke
JP2000129266A (en) Operating method for coke oven