SU41939A1 - Способ отвода продуктов дистилл ции каменных углей из камер коксовальных печей - Google Patents

Description

Предлагаемое изобретение касаетс  усовершенствованного снособа нолучени  кокса и газа из твердого горючего в закрытых, ненрерывно работающих камерах, обогреваемых с боковых стенок, нричем газы и летучие продукты перегонкп отсасываютс  но отдельности из внутренних слоев горючего и из пространства над загрузкой, дл  каковой цели служат нижеописанные особые способы и спепиальные устройства. Применение предлагаемого изобретени  тюзвол ет получать как кокс, так и летучие продукты, как то: газ, смолу, углеводороды, в большем количестве и лучп1его качества.

В дальнейшем описано применение предлагаемого изобретени  к горизонтальной коксовальной нечи.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальное продольное сечение через середину камеры коксовальной печи, причем представлена лишь часть лобовой стороны; фиг. 2-вертикальное поперечное сечение через две соседние камеры и две согревательные стенки, причем лева  ка (Ш)

мера изображена в первой стадии процесса , а права  камера-во второй стадии.

Печпа  камера / обогреваетс , как обычно, при по.мош,и боковых стенок 2 и закрыта спереди дверцей 5; в своде нечи имеютс , как обычно, отверсти  5 дл  введени  загрузки, а также отверстие 6, через которое отход т газы и которое соединено нри помощи отводной трубы 7 с резервуаром S дл  газа и смолы. В том месте, где труба 7 входит в резервуар 5, предусмотрено запорное устройство 9, нанри.мер, гидравлический затвор. Опора, на которой установлен резервуар S, несет также газособирательную трубу 10, простирающуюс  вдоль всей батареи. Камера / заполнена коксуемым угле.м, загруженным до такой высоты, что над его поверхностью остаетс  свободное пространство 12, служащее дл  собирани  выдел емых углем газов и сообщающеес  с отверстием 6.

В своде 4 камеры расположено на равных рассто ви- х между отверсти ми 5 VI 6 некоторое количество, например 8-12 или более железных  щиков 14, закрываемых герметически крышками 13 с гидравлическими затворами . Жидкость дл  этих гидравлических затворов подво,аитс  помощью патрубков 15 и труб 16, .их на своде, и втекает в  щики 14. Каждый из этих  щиков 14 соединен помощью бокового патрубка 17 с газособирательной трубой 18, ироведепиой внутри свода в иродольном иаправлении и соединенной помощью части 19 с упом нутой выще общей газособирательной трубой 10. Эта часть 19 выполнена внизу в виде гидравлического затвора, причем опускание колокола 20 влечет за собою прекращение сообп1ени  между трубами 18 и 10. Жидкость к этому затвору подводитс  при помощи трубы 21. Часть 19 содержит, кроме того, клапан 22, позвол юн1ий регулировать давление газа в каждой из труб 18. Выпуск 23, расположенный у конца трубы 18, позвол ет отводить жидкость и конденсат, собравшиес  в этой трубе 18.

Через дно каждого из  н,иков 14 проходит трубчата  часть 24, заход ща  внутрь  щика, который несет также и трубку 25, направленную вниз и имеющую тот же самый внутренний диаметр, что и труба 24; обе эти трубы нанравл ют и удерживают концентрическую трубу 26. Если сн ть крышку 13, то труба 26 может быть по желанию вставлена или удалена. Верхн   часть трубы 26, заход ща  внутрь  нщкп. несет колокол 27, образуюншй вместе с  щиком и его внутренней трубой гидравлический затвор, отдел юпщй пространство внутри трубы 26 от наружного пространства. Жидкость дл  этого затвора подаетс  через патрубок 15 и трубу 16 из гидравлического затвора крыщки 13; жидкость течет далее через боковой патрубок 17 и трубу 18 и отводитс  при помощи выпуска 23. Нижний конец трубы 26 проходит через пространство 12, где собираетс  газ, и заходит внутрь загрузки камеры на некоторую глубину, например, на 300-500 мм. Продолжением этой трубы 26  вл ютс  цилиндрический канал или полос пространство 28 внутри загрузки, образуемое самой массой угл , проход щее почти через всю массу угл  и расположенное посередине между обеими обогреваемыми боковыми стенками. Этот трубчатый канал 28 вместе с трубой 26 образует отводный канал, при помощи которого происходит отсасывание летучих продуктов перегонки из внутренних слоев угольной загрузки. Отсосанные газы и пары попадают в закрытый  щик 14 и поступают затем через боковой патрубок 17, трубу 18, часть 19 в общую дл  всей батареи газособирательную трубу 10. Эта труба, равно как и резервуар 6, присоединены каждый в отдельности к особому всасывающему устройству, так что в каждом из них быть устанавливаемо желаемое давление.

Описанное выще устройство работает следующим образом. Камеры иенреpFJBHO обогреваютс  при помопщ боковых стенок 2, как это обычно делаетс  при добывании кокса. Трубы 26, как это будет описано ниже, удал ютс  раньще, чем заканчиваетс  коксование и раньще, чем кокс будет здален из камеры, как это представлено на правой части фиг. 2. После того, как кокс будет удален, двери 3 закрываютс , а резервуар ботдел етс  от камеры помощью приспособлени  9; равным образом от камеры отдел етс  и сборна  труба 10 помощью колокола 20. После этого в камеру обычным способом ввод т уголь и выравнивают его поверхность 11. Газы, попадающие в камеру вместе с углем, удал ютс  при помоп1,и трубы 7 и какого-либо 110дход н1его приспособлепи  (на чертеже не изображенного). Полые каналы 28 образуютс  так, что через каждый  п(ик 14 и его трубы 24 и 25 проталкиваетс  в угольную массу заостренный железный стержень, который затем удал ют. Вертикальное положение образованного таким образом канала, а также симметричное давление массы угл  гарантируют сохранность нолого канала и после удалени  стержн . После этого в  щик ввод т сверху 1л гг жпые трубы 26, так что их нижние концы вдавливаютс  в верхние концы каналов 28 и соедин ютс  с ними

достаточно плотно. Затем закрывают крышки 73.

Далее птриостпиавливают отсасывание через труоу 7 газов, проникших в камеру вместе с углем. Резервуар 8, отделенный от камеры приспособлеиием 9, остаетс  в этом поломсении. Колокол 20 приподнимают, чем освобождаетс  проход газам через часть 19, благодар  чему трубы 18 и все  щики 14 оказываютс  сообщенными со сборной трубой 10, где поддерживают необходимое попижеппое давление, вследствие чего может liaчатьс  отсасывание летучих продуктов перегонки при помощи полых каналов 28.

Существенным признаком предлагаемого изобретени   вл етс  поппженное давление в полых каналах 28, трубах 26 и  щиках 14, каковое давление подвергаетс  определепным изменени м в зависимости от течени  процесса коксовани . Дл  достижени  этой цели служит регулирующее дроссельное приспособление 22.

В дальнейшем описана в качестве первого примера применени  предлагаемого изобретени  обработка обычного коксующегос  угл , при которой при коксовании образуютс  так называемые коксовальные швы, т. е. зоны пластической битуминозной консистенции , возникающие на границе между внешними сло ми загрузки, превратившимис  в раскаленный кокс, и внутренними, еще не измененными сло ми. Такие сорта угл  обладают средним- либо малым содержанием летучих компонентов, как, например, большинство сортов востфальского угл . При обработке подобного рода угл  в течение первой стадии процесса , немедленно после начала, давление регулируетс  таким образом, чтобы в пространстве 12, где происходит скопление газов, оно равн лось атмосферному , т. е. чтобы разность этих обоих давлений равн лась 4:0. Дл  этого достаточно небольшого отрицательного давлени  в  щиках-/, равного, например, 10-30 мм вод ного столба. После сравнительно короткого времени, например, после одного часа, непосредственно вблизи обогреваемых стенок

образуютс  упом нутые выше швы 29, как это представлено па левой части фиг. 2. Равным образом, п в верхних, поверхностных сло х угл  происходит известного рода спекание, обусловливаемое лучистой теплотой, отраженной от свода камеры. В более глубоких сло х 30 загрузки уголь остаетс  еще не измененным и сравнительно холодным; как показывает опыт, его температура на немного превышает 100-, така  температура сохран етс  до тех пор, пока пе будет удалена вс  влага, па что требуетс  пе менее половины обп1ей продолжптельности процесса. Вне зон, ограпичеппых швами29, расположен готовый, сильно раскаленный кокс 31. Как только достигнуто описанное состо ние, производитс  зпачителыюе увеличение отрицательного давлени , под действием которого цроисходпт отсасывапие газов из внутренних слоев угл  30 загрузки, что  вл етс  существенным признаком предлагаемого изобретени . Давление в сборном пространстве 12 остаетс  и теперь равным+ 0. Это  вл етс  возможным потому, что образующиес  при коксовании швы  вл ютс  почти герметическими и совершенно раздел ют внутренние слои от внешних, так что между обоими пространствами возможны значительные разности давлений . Величина отрицательного давлени  определ етс  прежде всего фактическими услови ми работы в каждом отдельном конкретном случае. Существенными  вл ютс  следующие услови  , горизонтальна  толщина слоев, из которых производитс  отсасывание и котора  зависит как от размеров камеры , так и от взаимного рассто ни  полых каналов 28; размеры кусков угл  и плотность загрузки; интенсивность образовани  отсасываемых продуктов перегонки, завис ща , в свою очередь, как от степени обогревани , так и от свойств данного сорта угл . Так, например , при общей продолжительности процесса в 24 часа отрицательное давление , служащее дл  отсасывани  из  щиков 14, постепепио повышают, пока оно, после истечени  первого часа не достигнет, например, 50 мм вод ного столба; отрицательное давление проэ в б с должают затем повышать, пока оно после 10-12 часов, т. е. к середине процесса не достигнет, nanpn tep, /о/Л.ц вод ного столба, причем необходимо все врем  следить за тем,чтобы давление в собирательном пространстве пе отличалось су 1ественно от + 0. В течение всего этого времени происход т определенные изменени  в состо нии и структуре загрузки, причем швы 29 постепенно приближаютс  к середине камеры, как это изображено на правой части фиг. 2. К концу этого периода масса кокса 5/ обнимает уже большую часть загрузки, а не подвергнувшийс  еще изменению уголь «36 внутри зон спекани  обнимает лишь (малую часть загрузки. Зона спекани  образует как бы капсюлю,охватывающую каналЖ В конце концов эти зоны вплотную подход т к каналам, еще ближе, нежели это представлено на правой части фиг. 2. В этот момент перва  стади  процесса  вл етс  законченной. Втора  стади  процесса начинаетс  с того, что сильное отрицательное давление, равное, например , 150 жж вод ного столба, господствующее в концу первой стадии, поднимаетс  и в  щиках J4 и каналах 26, 28 поддерживаетс  одинаковое давление, как и в пространстве 12, равное+0. Это | давление поддерживаетс  теперь неиз- , менным вплоть до окончани  процесса коксовани . Подобного рода отсасывание  вл етс  вполне возможным, так ; как торможение в части 19 может быть I ри подющи регулирующего органа 22 j оведено до такой степени, чтобы 1 авление в трубе 18,  щиках 14 и труах 26 практически равн лось+ 0. днако, такое уменьшение отсасываю- j его действи  сильно затрудн ет одно- j ременное отсасывание из каналов 28 из внешних слоев кокса 31. Вслед- ( твие этого оказываетс  необходимым новременно отсасывать также и чез трубу 7 в резервуар 8, иначе вление газа в пространстве 12 отклотс  от величины + О, и произойдет копление газов. Вследствие всех их затруднений технически более годным  вл етс  такой способ раты , при котором при начале второй j дии трубы 26 совершенно удал ютс , , так что внутренние пространства 28 у|-ли со()б1цаютс  непосредственно с н)острг1нстком 12 и поверхностью //, причем дальнейшее отсасывание всех летучих продуктов нерегонки нроизводнтс  исключительно при помощи трубы 7 и резервуара 6. С этой целью опускают колокол 20, так что труба 18 отдел етс  от трубы 10, а запор 9 между трубою 7и резервуаром открываетс . Описанное изменение давлени , хаj рактеризующее предлагаемое изобреI тение, согласовано с изменени ми, I происход щими внутри массы угл  и j обусловленными ими колебани ми со: става отсасываел1ых продуктов пере гонки. В начале первой стадии, т. е. j после законченного образовани  зон спекани  29 (лева  часть фиг. 2) структура внутренних слоев массы угл  30  вл етс  почти такой же как и в момент загрузки, так что отсасываемые продукты перегонки легко прохо д т через массу угл , дл  чего достаточно лишь незначительного отрицательного давлени . В дальнейшем на холодных внутренних сло х угл  оседает все больше и больше протекающа  мимо них парообразна  смола, вследствие чего масса угл  становитс  все менее проницае.мой дл  газов. Вследствие этого приходитс  постепенно увеличивать отрицательное давление. К концу первой стадии сопротивление течению наров дегт  становитс  максимальным , так как тогда такое течение возможно лишь в узкой зоне, параллельной средней плоскости двух соседних отводных каналов 28. В этот момент почти все количество имевшихс  битуминозных компонент оказываетс  перегнанным и отсосанным, и дальнейший выход этих продуктов  вл етс  лишь незначительным. Учитыва  это обсто тельство, автор изобретени  предлагает прекращать с этого момента отсасывание из внутренних слоев. Образующиес  еще в дальнейшем продукты перегонки, возникающие внутри подобной капсюли, заключенной внутри зон спекани  и окружающей канал 28-, выталкиваютс  в эти каналы под действием собственного давлени  и поступают оттуда в пространство 12

причем их свойства почти не претерпевают изме11ер1ий. К концу процесса, когда вс  масса сплошь оказ(,1ваетс  превращенной в кокс, приспособление 9 закрываетс , благодар  чему резервуар 8 отдел етс  от трубы 7, и процесс отсасывани  окончательно прекращаетс .

Двери 5 камеры открываютс , а масса кокса удал етс  обычными способами . Так как трубы 26 удал ютс  задолго до этого момента, то удаление кокса происходит беспреп тственно .

Во врем  первой стадии процесса, когда каналы 28 соединены с трубою 10 при помопш труб 26 и 18, можно, если это  вл етс  желательным, нар ду с этим отсасыванием из внутренних слоев, производить также, например, в течение некоторого времени, и отсасывание летучих продуктов из слоев, лежащих вне зон спекани , пользу сь дл  этой цели трубою 7 и резервуаром 8. При этом в собирательном пространстве /2 поддерживаетс , разумеетс , посто нное давление в + 0. Такой способ работы позвол ет одновременно получать два различных вида газов,  вл ющихс  сильно фракционированными, так как в этой стадии процесса внешние и внутренние пространства сто т под сильно различающимис  давлени ми. Газ, отсасываемый из внутренних пространств ,  вл етс  высокоценным, содерн ит много бензола и обладает в начале процесса теплопроизводительностью около 7500 лгал/ж а к концу процесса-около 5500 KUAJM. Почти такою же самою теплопроизводительностью в 5500 кал1м обладает газ, получаемый в начале второй стадии процесса, причем теплопроизводительность постепенно падает и достигает к концу процесса 3000 кал1м

В качестве второго примера применени  предлагаемого изобретени  в дальнейшем описана обработка каменного угл  с высоким содержанием летучих компонент, дающего значительное количество газов, как-то каменного угл  из почти всех месторождений Верхней Силезии. В таком угле не имеет места образование зон спекани , весьма плотных и не пропускающих

газы; такой уголЬ, поскольку он еще не превратилс  в готовый кокс, сохран ет в течение всего процесса сравнительпо рыхлую структуру, не пропускающую газов и паров. С другой стороны , подобные сорта угл  отличаютс  тем, что немедленно после начала процесса происходит сильное и бурное выделение газов и паров.

В виду подобного бурного протекани  процессов  вл етс  выгодным так изменить описанный выше процесс, чтобы отрицательное давление, устанавливаемое во внутренних пространствах , могло при начале бурного выделени  быть увеличено в надлежащей степени. Так, если приходитс  обрабатывать уголь из Верхней Силезии, то в начале процесса устапавливают в  щиках J4 и отсасывающих трубах отрицательное давление, равное, например,- 170 мм вод ного столба. По мере выделени  газа и образовани  кокса это отрицательное давление постепенно понижают, например, до 100 мм вод ного столба, так как по мере образовани  кокса слой угл , через который должны проходить газы и пары, становитс  все более тонким. Этот процесс сопровождаетс  тем замечательным  влением, что выделение газов и паров, отсасываемых из внутренних слоев, продолжаетс  в заметной степени до самого конца процесса. В виду этого можно доводить первую стадию, описанную в первом примере, до самого конца процесса, так что втора  стади , т. е. отсасывание из верхнего собирательного пространства, вообще соверщенно отпадает. В это.м случае необходимо поддерживать высокое отрицательное давление, характерное дл  первой стадии, почти до самого конца процесса, т. е. при общей продолн ительности, например, в 24 часа в течение 20-22 часов. Эти отличи  от описанного в первом примере процессе объ сн ютс , как уже было отмечено выще, тем, что выделение газов  вл етс  весьма сильным и в особенности тем, что в этом случае отсутствует образование зон спекани , все более и более заполн емых битуминозными продуктами, что преп тствует прохождению газов. Кроме

тою, при многих богатых газом сортах угл  применение предлагаемого способа св зано с тем преиму1иест1юм, что отпадает необходимость в предварительном уплотнении или прессовании угл , что до сих пор было необходимо дл  получени  достаточно плотного и крепкого кокса. Кокс, получаемый по предлагаемому способу, из богатого летучими угл , оказываетс  безупречным и обладает превосходными качествами. Предлагаемое изобретение может быть тем не мепее прилагаемо и к камерным печам, заполн емЕ)м прессованным углем, если така  подготовка угл   вл етс  почему-либо желательной . В этом случае рекомендуетс  образовать каналы в массе угл , необходимого дл  отсасывани , во врем  прессовани  угл  или пеиосредственно после него, т. е. еще до введени  угл  в печь. После того, как уголь введен в печь, вставл ют, как описано выше, трубы 26 сверху, так что концы труб попадают в заранее подготовленные каналы в массе угл . Течение процесса происходит так же, как было описано выше, с тем лишь отлпчием, что вследствие большей плотности массы угл  необходимо нрилагать к внутренни.м пространствам более высокое отрицательное давление.

Предмет па теп та.

1.Способ отвода продуктов дестилл ции каменных углей из камер коксовальных печей, путем раздельпого отведепи  как из внутре П их слоев коксуюш ,ейс  шихты, так и из верхней полости камеры продуктов дестилл ции, отличающийс  тем, что давление в верхнем собирательном дл  газов пространстве камеры поддерживают посто нным , тогда как во внутренних полых пространствах более низкое и измен ют сообразно протеканию процесса коксовани .

2.Способ согласно п. 1, отличающийс  тем, что регулирование отрицательного давлени  во внутренних полых пространствах коксующей шихты при отсасывании продуктов дестилл ции, производ т таким образом, что в верхнем собирательном канале дл  газов

поддерживаетс  давление, равное -т-Омм вод ного столба но отношению к атмосферному давлению.

3.Способ согласно пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что в процессе коксоваш   давление в верхнем собирательном пространстве камеры поддерживаетс  равным 4:0лг,и вод ного столба относительно атмосферы, тогда как отрицательное давление во внутренних нолых пространствах в начале процесса песколько пиже нежели-f O Л1М вод ного столба а затем по мере протекани  нроцесса повышаетс  до значени , нревышающего 100 мм вод пого столба, после чего к концу процесса вновь устапавливаетс  равным -h О мм.

4.Способ согласно пп. 1-3, отличающийс  тем, что пов1.шенное отрицательное давление во внутренних полых пространствах поддерживают до тех пор, пока зоны спекани  не заЛ1кнут их.

5.Способ согласно пп. 1-4, отличающийс  тем, что отсасывание производ т сперва только пз внутренних полых пространств, при одновременпом постепенно.м повышепии отрицательного давлени  согласно п. 3, до момента их замыкапи  коксующимис  зонами, носле чего отсасывание производ т одновремешю и из внутренних слоев ц из верхнего собирательного дл  газов пространства, давление в котором поддерживают согласно п. 3, равным + О мм вод ного столба.

6.Способ согласно пи. 1-5, отличающийс  тем, что при коксовании каменных утлей с большим содержанием летучих веществ давление в собирательном дл  газов пространстве поддерисивают посто нным и равным приблпзительно+О мм вод ного столба относительно атмосферы, тогда как отрицательное давление во внутренних пространствах доводитс  тотчас же после начала газификации до величины , превышающей 100 млг вод пого столба с последовательным снижением но мере снижени  газификации, причем это повышенное отрицательное давление поддерживают в течение большей части процесса коксовани  и при окончании такового оп ть довод т до значени +0 мм вод ного столба. 7. Способ согласно пп. 1-6, отличающийс  тем, что пониженное давление во внутренних полых пространствах довод т раньше окончани  про цесса коксовани  до значени +О мм вод ного столба, дл  чего устанавли|вают непосредственное сообщение |между внутренними полым и верхним Iгазособирательным пространствами,

CtlMr. 1

ж I /f /7 r-f / г/

V .3;fc&-,it / . y

.Зэ|Жй.

- f.:. ; -: I

- I-li; ,

П

idftflR л flTf тл

J7ij , 1 Sl-- -- 1 -r

.2

иг

rsf3

/- /X

..И-| ;,,;

V: