Способ подготовки угольной шихты к коксованию

ЕТЕНИЯ Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам ПИСАНИЕ ИЗО ТЕНТУ(73) Днепродзержинский индустриальный институт .(64) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ К КОКСОВАНИЮ(57) Сущность изобретения: способ подготовкиугольной шихты к коксованию включает частичноебрикетирование шихты со связующим, При содер-в) ЮЫ (11) 20036 Я С 1Й) 5 С 16353 ОЗ жанни газовых углей в составе брити шихты более 50% в качествепользуют нефтяные продукты, пове прямогонных остатков со степности не более ОООО. При содержслекающихся и тощих углей болееруемой части шихты используют нещие, полученные из остатков терпереработки и имеющие степеньболее 0,100. 4 табл. кетируемои чассвязующего ислученные на осноеныо ароматичании отощенно в брикетифтяные связуюмодеструктивнойароматичности10 Изобретение относится к области переработки углей и может быть использовано при коксовании частично брикетированных со связующим угольных шихт на коксохимических заводах,Известен способ производства металлургического кокса с применением в качестве связующего при брикетировании угля битума пропановой деасфальтизации и/или продукта его термаокислительной конденсации ЯНедостатком указанного способа является то, что он не учитывает влияний связующего на спекаемасть брикетируемых,углей, которое обусловлено его структарнохимическим составом, а также индивидуальных свойств углей, в результате чего возможна формирование кокса недостаточна высокого качества. с Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ подготовки угольной шихты к коксованию методом частичнога брикетирования (2). Согласно этому способу, брикетированию подвергают шихту ухудшенного марочного состава с повышенным содержанием газовых углей (60 О), при этом в качестве связующего используется нефтебитум марки БН 70/30. Применение этого способа позволяет получать кокс кондиционного качества из брикетируемай и небрикетируемой части шихты, при этом в состав шихты для коксования вовлекается повышенное (против обычного) количество слабаспекающихся и неспекающихся углей.Недостатком этого способа является то, что он не учитывает особенностей спекающего воздействия различного вида нефтяных остатков при совместном коксовании с углями разных марок, которые могут быть использованы при частичном брикетировании угольных шихт для коксования, в результате чего при подготовке шихты к коксованию отсутствует вазможность вовлечения в них значительных количеств слабаспекающихся и неспекающихся углей высокой стадии метамарфизма (марок ОС и Т), т,к, в этом случае (при использовании в качестве связующего нефтяных остатков первого происхождения, в т.ч. и нефтебитума БН 10/30) происходит резкое ухудшение качества кокса из брикетируемой части шихты, Этой же причиной (невозможностью использования большого количества слабаспекающихся углей высокой стадии метамарфизма в шихтах) обусловлен пониженный(па сравнению с предлагаемым способам) выход кокса. Кроме того, существенным недостатком прототипа является применение в качестве связующего 20 25 30 35 40 45 50 55 дорогого и деФицитного товарного нефтепродукта БН 70/30.Целью изобретения является повышение механической прочности и выхода кокса.Поставленная цель достигается тем, что при частичном брикетировании шихты с повышенным содержанием газовых углей в брикетируемой части в качестве связующего используют тяжелые нефтяные продукты пеРвичного (нетермодеструктивного) происхождения, а при брикетировании шихт с высоким содержанием высокометаморфизованных углей в качестве связующего используют тяжелые высокоароматизированные нефтепродукты вторичнога происхождения.К нефтесвязующим первичного происхождения относятся продукты "битумного" основания, а именно гудроны, остаточные или окисленные битумы (типа БН 70/30); к нефтесвязующим вторичного происхождения относятся продукты термодеструктивной переработки различного сырья (крекинг-остатки, смолы пиролиза и т.п.), а также ароматизированные.экстракте, полученные при очистке всех видов сырья селективными растворителями (фенолом, фурфуролом, М-метилпирролидоном и т.п.), и продукты их дальнейшей переработки (вакуумной разгонки, термообработки). Хотя укаэанные продукты являются остатками нефтяного происхождения, их структура существенно различается в зависимости от способа переработки, чта особенного заметно при сравнении ИК-спектров связующих. Чтобы конкретизировать эти различил по данным И КС для каждого вида связующего рассчитывали степень ароматичности (А) согласно методике (Труды Баш Н ИИ Н П, вып. ХИ, 1977, с.22-26) из соотношения:О 1А= -Оггде 01 и Ог - оптические плотности пробы связующего в максимумах полос поглощения валентных колебаний ароматических и парафиновых С-Н-связей соответственно при 3040 и 2850 см, О и Рг определяются из зависимостейО=д ; Ог= д100, 100,где 1,1 г - проценты пропускания пробы в максимумах аналитических полос поглощения.Для связующих первичного происхождения (М 1 - 7 табл.1), не подвергавшихся термодеструктивной переработке или селективной экстракции,степень ароматичности может изменяться от 0,046 (и менее) до0,098. Значение А для продукта М 6 определено для асфальтенов битума - наиболеетяжелой фракции связующих первичногопроисхождения. Это означает, что для названных продуктов максимальное значение 5А (с учетом погрешности определения 23 6) не более 0,100. Для продуктов, полученных в результате экстракции (1 Ф 8) илитермодеструктивной переработки остаточного или дистиллятного сырья (М 10-19) 10значение А превышает 0,100 эа счет увеличения содержания ароматических структур.Эти различия обусловливают и различное влияние связующих на качество коксаиз углей разных марок.Сопоставительный 15анализ заявляемого решения с прототипомпоказывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в зависимости отсостава частично брикетируемой шихты вкачестве связующего применяют тяжелые 20нефтепродукты первичного (А 0,100) иливторичного (А 0,100) происхождения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".Сравнение заявляемого решения не 25только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки,отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенныеотличияСпособ осуществляется следующим образом. Измельчение угли дозируют, полученную шихту иэ донецких углей 35подвергают частичному брикетированию(содержание брикетов в шихте 35%). Принеизменном составе небрикетируемой час-,ти шихты (Г%, Ж-ЗО, К - 10%, ООС -10%, Т - 10%) варьируют марочный состав 40брикетируемой части, применяя при этомнефтесвязующие различного происхождения и соответственно различного группового химического состава (табл.2), В качествесвязующих в примере конкретного выполнения способа взяты наиболее. типичныепредставители обоих классов нефтяногопроисхождения,Брикетирование осуществляют на гидравлическом ручном прессе. количество 50связующего 8 к-массе. брикета. Вариантымарочного состава, вида связующего ипрочности лабораторного кокса из брикетовприведены в табл,З.По результатам коксования видно, что 55максимальную прочность и выход коксаобеспечивает применение высохоароматизированной пиролизной смолы (фракция250 С) при брикетировании шихты с повышенным содержанием высокометаморфизованных углей (вариант 2), Кроме того, применение пиролизной смолы позволяет исключить газовый уголь из шихты (вариант 3), при этом прочность кокса сохраняется на достаточно высоком уровне, сопоставимом с качеством кокса по прототипу (вариант 1) при максимальном выходе кокса.Использование битума БН 70/30 при брикетировании шихты с повышенным содержанием углей ОС и Т приводит к снижению качества кокса (вариант 4). К аналогичному результату приводит применение пиролизной смолы при брикетировании шихты с повышенным содержанием газовых углей (вариант 5).Улучшение качества кокса в случаях 2 - 3 (табл.З) авторы обьясняют специфическим воздействием связующего на коксуемые угли. ИК-спектроскопический анализ р и уфракций применяемых связующих (пиролизной смолы и БН 70/30), проведенный авторами, указывает на значительные различия в структуре названных компонентов для продуктов первичного (типа БН 70/ЗО) и второго происхождения, пиролизная смола обладает наиболее ярко выраженными свойствами вторичных связующих. Для Р -фракции пиролизной смолы характерно наличие больших поли- ароматических фрагментов с малочисленными и короткими парафиновыми заместителями. В то же время в составе у.фракции содержится значительное количество тяжелых ароматических углеводородов или тяжелой ароматики (64,2% - см. табл,1) с числом конденсированных ароматических колец4. Это обстоятельство обусловливает высокое хймическое сродство связующего.с органической массой углей повышенной стадии метаморфиэма, переходящих в пластическое состояние, в особенности углей марок ОС и К 2, поэтому в процессе совместного коксования названных углей и связующих наблюдается интенсивная пластификация зерен угля, что в сочетании с усиленным выделением летучих обусловливает сильное вспучивание брикетов, создавая тем самым дополнительное давление а коксуемой загрузке, способствует и дополнительному повышению выхода и качества кокса.Наиболее интенсивную пластификацию углей ОС и Кг обусловливает у - фракция пиролиэной смолы, ее значительное количество содержится в составе связующего (84,5 Я это обстоятельствр позволяет вкл ючать в состав брикетируемой части до 500 тощего угля (вариант 2 табл.З) практически без ухудшения качества кокса.2003659 ту для коксования при брикетировании коксованию, поскольку к началу перехода целесообразно использовать нефтесвяэующие первичного А 0,100 (битумного) происхождения. отощенно-спекающегося угля в пластичноесостояние, формирование кокса из связукФщего практически завершается, и зто не по. Таким образом, проанализировав данные табл.1,3,4, можно сделать вывод, что при содержании газовых углей в брикетируэволяет включать в состав брикетируемойчасти значительное количество тощего угля(вариант 4 табл.3). емой части шихты более 50 целесообраэПолученный кокс испытывают на меха. но применять нефтяное связующее со ническую прочность, определяют выход степенью ароматичности менее 0,100; а прикокса. Коксования осуществляли в специсодержании отощенно-спекающихся и тоальном сетчатом контейнере(ящичные кок- . щих углей в составе брикетируемой части сования). в промышленной печи. При шихты более 50 ф целесообразно применеиэменном составе небрикетируемой час нять связующее со степенью ароматичности более 0,100. ти варьируют состав и вид связующего брикетируемой части.(56) Заявка Японии В табл,4 приведены результаты испытаний полученного кокса, . В 5348201, кл. С 10 Е 5/16, 1979. 35 Кокс и химия, 1985, Ы 9, с,11-13,Таблица 1Свезущее аз за п/и ИЮ П 25 ОС 0046 0,054 Гудрон Битум БНД 45 г 90 То же Битум БН 70/30 То же Дсфальтаны би. тума БН ТОИО То жеЭкстракт дуо. сол.процесса(экстракт.ас. фалы) То же Утлжеленный остаток термо. крекинга мазута Утлжеленный остаток аисбре.,кинга гудрона То же Остаток деструктивно-вакуумной перегонки мазута Остаток термо. обработки гудрона (нефтаной пек) То же20 50 8,8 90,6 89,4 20 50 0,0960.098 0,1160;1 16 9,8 7,8 91,6 9 10 0,173 8,1 8.2 89.7 90.1 2050,з 0,180 0,160 12 13 0.196 7,4 7,3 89,9 92,3 20 50 20 50 0,221 0,221 15 Утлжеленный дистилллтный крекинг остаток То же Смола пиролизв,20 20 50 0,712 0,712 20 50 88,7 93.3 7,3 7,2 20 50 0,870 О 870 Кроме того, по мнению авторов, сильно При использовании предлагаемого спопластифицированный уголь ОС является, в соба подготовки к коксованию угольной свою очередь, пластификаторрм тощего уг- шихты методом частичного брикетирования ля. Что касается битума БН 70/30), то его со связующим наиболее предпочтительным компоненты ( Р - и у -Фракции) отличаются 5 является вариант брикетирования шихты с фгораздо меньшей степенью конденсирован- повышейным содержанием высокометаности ароматических фрагментов, при этом морфизованных слабоспекающихся углей в их состав входит большое колйчество раз- (марки ОС и Т) с применением нефтесвязувитых парафиновых заместителей. В соста- ющих вторичного происхождения (А 0,100), ве у -фракции содержится большое 10 обладающихмеэогеннойспособностью,т.е. количество парафино-нефтеновых углево- способностью образовывать мезофаэу в дородов (18,37 о). Такая разнородность в процессе. коксования, это позволяет повыструктурах связующего и органической мас- сить выход кокса и его качество,сы углей марок ОС и Т приводит к практически полному отсутствию взаииодействия .15 При необходимости же вовлечения поэтик углей и связующего и раздельному их вышенного количества газовых углей в ших10 2003659 Таблица 2 Характеристика. связующих Таблица Тблице ормула изобретения СОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ К КОКСОВАНИЮ, состоящей из жирных, коксовых, отощенно-спеся и тощих углей, включающий докомпонентов шихты, разделение а брикетируемую и небрикетируети, смешение брикетируемой части со связующим и брикетирование мешение брикетов с небрикетируСПОШИХТЬгазовыхкающихзировкушихты нмую часшихтысмеси, с 10емой частью шихты и коксование смеси, отличающийся тем, что при содержании в брикетируемой части шихты газовых углей более 50 в качестве связующего используют нефтяные продукты са степенью ароматичности не более 0,100, а при содержании отощенно-сцакающихся и тощих углей более 50 - нефтяные связующие со степенью ароматичности более 20 0,100.