Способ получения кокса

(19) м С 10 В РЕТЕ ЕЛЬСТВУ овышение прочноГОСУДАР СТ ВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И К АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт физико-органической химии иуглехимии АН УССР72) В,А.Тамко, В.И.Саранчук и В;Н,Шевкопляс(56) Тезисы докладов научно-техническойконференции "Пути совершенствованиятехнологии производства и повышения качества кокса из Кузнецких углей. Новокузнецк, 1975, с. 80-81, с. 129-130.54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА(57) Изобретение относится к коксохимическому производству получения кокса илиполукокса из угольной шихты, содержащей Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к способам получения кокса или полукокса из угольной шихты, и может быть использовано в черной металлургии для доменного производства, производства огнеупоров, ферросплавов в цветной металлургии для выплавки свинца, олова, меди, в химической промышленности для получения синтетического аммиака, карбида кальция, красного фосфора, а также в качестве технологического топлива на содовых и анилокрасочных заводах. Полукокс может быть использован в качестве экологически чистого энергетического топлива в быту и электростанциях.4Цель изобретения - исти кокса,значительные количества неспекающихся, в том числе бурых углей, и позволяет повысить прочность кокса. Шихту, состоящую иэ 30 - 500 отсевов мелкодисперсных (фракции 0,5 мм) коксующихся, 50 - 400 ь бурых углей и 5-150 ь антрацита, смешивают с 2 - 50 от массы шихты) оксида кальция, добавляют воду в соотношении 0,5 мас,ч. на 1 мас.ч, шихты, перемешивают, помещают в автоклав и осуществляют термообработку при 600 - 800 С в течение 2 ч. После термообработки выпускают через систему холодильников парогазовую смесь, где разделяют жидкие и газообразные продукты, затем выгружают кокс или полукокс. При этом прочность полученного кокса повышается в 2,5 - 3 раза, 1 э,п,ф-лы, 9 табл. П р и м е р. 30 г мелкодисперсных(фракции менее 0,5 мм) отходов коксующегося угля, характеристикакоторого представлена в табл, 1, 1,2 г оксида кальция перемешивают и добавляют 15 мл воды, Полученную смесь помещают в автоклав, нагревают до 600 С и выдерживают при данной температуре в течение 2 ч. По истечении этого времени через систему холодильников выпускают парогаэовую смесь, затем выгружают твердый остаток и определяют весовое соотношение образовавшихся продуктов.В результате опыты получают 4,5 л газообразных, 1 г жидких и 26,4 г твердого остатка, характеризующегося структурной прочностью 19,800 твердостью Э,50 и теплотворной способностью 35400 кДж/кг, 1663015В табл, 2 представлены данные по выходу продуктов при термической деструкции мелкодисперсных исходных углей и их смесей в присутствии 4% оксида кальция и воды,Из данных табл. 2 следует, что обработка исходных углей оксидом кальция и водой позволяет спекать шихту, в состав которой входит значительное количество неспекающихся, в том числе, бурых углей.В табл. 3 и 4 представлены данные по установлению оптимального состава шихты для получения иэ него кокса при добавлении к ней 4 оксида кальция.В табл. 5 представлены данные по влиянию количества оксида кальция на процесс спекания шихты.Из табл. 5 видно, что увеличение массы оксида кальция до 4% повышает прочность твердого остатка, дальнейшее его увеличение не приводит к значительному повышению прочности, Поэтому исследования проводили с оптимальным количеством оксида кальция, составляющим 4% от массы шихты и добавлением воды в весовом соотношении 1:0,5 (уголь, вода). Количество оксида кальция в шихте выбирают в зависимости от целей применения получаемого полукокса или кокса.В табл. 6 представлены результаты изучения влияния температуры на процесс деструкции и спекания исследуемой угольной шихты в присутствии 4% оксида кальция и воды.Из табл. 6 видно, что при увеличении температуры процесса до 600 С, прочность твердого остатка увеличивается. Дальнейшее повышение температуры не приводит к резкому увеличению прочности, Увеличение или уменьшение температуры процесса приводит к образованию различного количества жидких, газообразных и твердых продуктов, Так наибольшее количество жидких продуктов выделяется иэ угольной шихты при 450 С. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению выхода жидких и увеличению газообразных продуктов, Повышение температуры оказывает влияние и некачественный состав продуктов. При этом газовая смесь обогащается углеводородами (табл, 7). Содержание их всмеси достигает 70 , содержание двуокисиуглерода снижается. Таким образом, конечную температуру процесса выбирают в за 5 висимости от целей применения полукоксаили кокса.В табл. 8 представлены характеристикиполукоксов и коксов. полученных по предложенному способу,10 Из данных табл. 8 следует, что при обработке оксидом кальция и водой шихты,состоящей из мелкодисперсных отсевовкоксующихся и значительного количестванеспекающихся углей, образуется качест 15 венный кокс или полукокс по прочностнымсвойствам и теплотворной способностипрактически не уступающий промышленным образцам, В процессе термохимической обработки шихты изменяется20 элементный состав, в коксе увеличиваетсяудельное содержание углерода, значительно снижается содержание серы, кислорода.азота, увеличивается теплота его сгорания,В табл, 9 представлены данные сравне 25 ния прочности кокса, полученного по предложенному способу и по прототипу,Шихта состоит из углей, %: уголь маркиЖ - 23,7, марки Г - 15,1; марки К 57,6.Таким образом, использование предло 30 женного .изобретения позволяет получитькокс или полукокс, применение которогоспособствует шлакообразованию и снижению загрязнения окружающей среды вредными продуктами сгорания, из35 мелкодисперсных отсевов коксующихся изначительного количества низкосортных, втом числе, бурых углей,Формула изобретения 40 1, Способ получения кокса, включающий составление шихты, смешение ее с оксидом кальция в количестве 3-4 итермообработку, отл и ча ю щий ся тем, что, с целью повышения прочности кокса, в 45 шихту вводят воду в массовом соотношении1.0,5.2. Способ поп.1,отлича ющийсятем, что шихту готовят из мелкодисперсных фракций менее 0,5 мм отсевов углей, содер жащих 40-60 неспекающихся, в том числе30 - 50% бурых углей.1 бб 3015 Таблица 1 Элементный анализ, % йаГ Теплота Технический анализ, % Исследуемыйуголь, марка сгорания (,кДж/кг С Н Я И О Бурый уголь"Б" 47, 1 14, 6 57,5 67, 1 5, 7 4,0 О, 6 22, 6 23323 Кок сующий уголь "К" 1,0 3,6 22,3 89,2 5,1 1,8 2,0 1,9 34398 2 5 2 5 1 9 95 5 1 9 0 9 1 4 0 7 34841 Антрацит "А" Таблица 2 Состав шихты, % Добавляемоевещество Внешнии видтвердого остатка (визу ально) Степень Выход продуктов, % к ОМУ превращенияОМУ, % Исале- Состав СаО Н Одуемыеугли Газо- Жидкие Полу- образ- кокс ные 36,5 30 3 6 2 63 5 36 1 6 2 57 7 Неспекшиися 42,3 Слабоспекшийся 41,2 35,2 НеспекшийсяСпекшийсяСлабоспекшийся 42,6 50,2 11,2 15,1 12,7 16,1 17,2 13,4 СпекшийсяНеспекшийся 2,8 3,8 2,8 4,0 1,4 95,44,8 74,0 3,221,2 А 4,6 26,0 К+В+А К+В+А К+ Б+А К+В+А 5,6 70,7 5,1 72,7 5,8 68,7 23,7 22,2 29,3 Слабоспекшийся НеспекшийсяСпекшийся 27,3 31,3 П р и м е ч а н и е, Б - бурый уголь; К - коксующийся уголь; А - антрацит 100100100 +100 +100100100 +100100е100 +40+50+10 -40+50+10 -40+50+10 +40+50+10 + 6,0 58,8 7,6 49,8 3,9 84,9 3,4 83,9 3,8 82,8 1,0 96,2 1,2 96,01663015 Таблица 3 Состав шихты, Е Выход продуктов, 7 от ОМУ Степень превращенияОМУ, Е Иссле- Составдуемыеугли Газообразные дкие Полукокс кокса,%6,9 67,4 32,6 19,0 69,5 6,0 30,5 50,8 28,8 55,2 4,8 71,2 4,0 76,0 24,0 44,5 3,4 79,0 21,0 32,4 К+В+А 50+20+30 15,5 3,1 81,4 18,6 Слабоспекшийся К+В+А 50+10+40 10,5 К+В+А 50+0+50 8,9 2,0 87,5 12,5 1,7 88,4 11,6 Таблица 4 Состав шихты, Е Выход продуктов, 7. от ОМУ Степень Структурнаяпрочностькокса, 7. превращенияОМУ, Е Жидкие Полукокс Газообразные Иссле- Состав дуемыеугли К+В+А 100+0+О 13,4 82,8 3,8 17,2 19,8 2,3 85,3 14,7 К+Б+А 90+0 10 12, 4 18,8 80+10+10 14,8 82,4 17,6 2,8 22,9 К+ В+А К+В+А 70+20+10 19,5 48,5 77,474,4 22,6 3,1 К+В+А 55,8 60+30+10 22,2 25,6 3,4 71,2 К+В+А 50+40+10 24, 0 К+В+А 40+50+10 25,5 4,8 28,8 55,8 68,7 55, 2. 5,8 31,3 66,4 42,1 30+60+10 27,8 5,8 33,6 К+ В+А 30,2 62,9 К+Б+А 20+70+10 31,2 37,1 41,4 10+80+10 35, 2 0+90+10 37,0 6,2 58,6 20,3 44,1 14,5 7,1 55,9 42 6 7,6 49,8 50,2 14,0 0+1 00 К+Б+А К+В+А К+В+А К+В+А К+В+А К+Б+А К+В+А К+В+А 50+50+О 25,7 50+45+5 24,5 50+40+10 24,0 50+35+15 20,0 5 О+30+20 17,6 Структурнаяпрочность10 1663015 Таблица 5 Выход продуктов, Х от ОМУ Степень Количество превращенияОМУ, Х оксида кальция, Х (отмассы шихты) Газооб- Жидкие Полукоксразные 21,2 26,3 73,7 Не спекается 5,6 27,6 22,0 72,4 19,2 28,5 22,8 5,7 71,5 52,8 28,4 23,0 71,6 55,8 24,0 4,8 71,2 28,8 28,8 67,2 4,0 32,8 57,1 67,5 30,5 66,2 33,8 3,3 34,4 57,5 31,3 65,6 3,1 34,0 58,2 2,8 63,2 36,8 10 2,6 38,0 59,4 40,6 58,5 П р и м е ч а н и е. Состав шихты: 50% К+40% Б+10% А. Та блиц а 6 С Выход продуктов, Х от ОМо Структурная прочность, Х ие Полукок или кок1663015 Таблица 7 Состав газа, 7. КоличеВысшаятеплота ство газа, миз 1 тОМУ СО СО СН сгорания,кДж/м 450 3,6 1,0 47,3 500 3 7 1 4 39 3 35,4 7,8 5,9 38,0 1093 7,3 70 83 123 170 223 263 340 433 800 16 4 4 8 24 4 900 22,5 14,5 16,7 52,9 1,0 46,3 667 П р и м е ч а н и е, Состав шихты, 40 Ж К+503 Б+10 Ж А. Хв бл ни8 бтньб внвлиэ, Х бвВ внвпиэ Х Выходполукоксаиликоксастому,кг остен шихт Высшвя теплот О сгорвния, кЛв/ег ехниче Тв леме ук" нвя вость по Гинс- бургу 6яь.,Сео И Л +Ов 6 проч- ность Гривнов 4,510,0 9,0 850 ООХ К50 Х К+50 Х 6,2 3,3 2,0 3,3 1,7 Э,О . 1,3 26; 1,3 24 1,4,2 15, 1 ,2 13,2 7 169 1,8 1,3 1,3 720 40 Х К+50 Х В+1 ОХ 93,693,9 11,0 60 1,700 Х+К+50 ХБ+1 ОХАХК+50 ХВ+1027) 45 1 О 35000 2,7 7 18,7 630 80 а блица Структная. нрНОСТЬГрязно обавляемое вещест Вод Исходная шихт Шихта (извест 3,0 Я пред 9,8 0 емая 550 40 09 348 412 122 69 600 5,7 1,5 30,7 44,7 12,5 4,8 650 6,0 1,0 29,0 49,5 12,2 2,3 700 10 ь 2 1 ь 2 27 ь 9 5673 470 Оь 4 750 13 3 2 О 26 6 55 7 2 0 0 4 25900 30200 32300 32200 31600 27000 26000 24500 23100