ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА Российский патент 2017 года по МПК C10B57/04 

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к получению шихты для металлургического кокса.

Известна шихта для коксования (из патента РФ №2174528 на изобретение), содержащая до 15% нефтекоксовой мелочи при соответствующем пропорциональном уменьшении в шихте содержания слабоспекающихся или неспекающихся углей. Указанная шихта позволяет утилизировать нефтяной кокс без ухудшения качества получаемого кокса.

Недостатком шихты, известной из патента РФ №2174528, является небольшое количество утилизируемого нефтяного кокса: до 15% от массы шихты, а практически, из опыта работы коксохимических предприятий известно, что в угольную шихту добавляется не более 5% нефтяного кокса. Другим недостатком шихты, известной из патента РФ №2174528, является то, что нефтяной кокс в виде нефтекоксовой мелочи вводят в шихту взамен самых дешевых, недефицитных марок слабоспекающихся или неспекающихся углей.

Известна добавка к шихтам для коксования по патенту РФ №2418837 на изобретение, содержащая битуминозный остаток процесса получения легких фракций нефтяных продуктов со следующими характеристиками: зольность A^d не более 2,5%; выход летучих V^dat не более 70%; содержание серы S^d не более 5%; вспучивание не менее 20 мм; индекс Рога (IR) не менее 10.

Указанная добавка, представляющая собой один из компонентов шихты для коксования, позволяет утилизировать нефтяные остатки и улучшить качество получаемого кокса.

Недостатком известной добавки (шихты) является ограниченное количество утилизируемых битуминозных остатков (не более 15-20% от массы шихты) из-за «переожирнения» угольной шихты и ухудшения качества получаемого кокса.

Добавка к шихтам для коксования, известная из патента РФ №2418837, принята в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка универсальной шихты для коксования за счет снятия ограничений по выбору типа каменных углей, используемых в шихте.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, - расширение функциональных возможностей шихты для коксования.

Заявляемый технический результат достигается чем, что в шихте для получения металлургического кокса, состоящей из смеси каменных углей и специальной добавки, согласно изобретению специальная добавка содержит нефтяные остатки и нефтяной кокс, соотношение компонентов смеси составляет, мас.%:

Нефтяной кокс 30,0-1,0 Нефтяные остатки 30,0-1,0 Смесь каменных углей 40,0-98,0

при этом нефтяные остатки характеризуются зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 90%, содержанием серы S^d не более 5%, индексом Рога (IR) не менее 10, а нефтяной кокс характеризуется зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 25%, содержанием серы S^d не более 5%.

Возможно, чтобы смесь каменных углей содержала не менее 10% слабоспекающихся углей.

Известно, что нефтяные остатки представляют собой неперегоняемые остатки с температурой начала кипения порядка 360°С, образующиеся при атмосферно-вакуумной переработке нефти и в термокаталитических процессах нефтепереработки. К ним относятся гудроны, асфальты, остатки висбрекинга и другие продукты.

В заявляемой шихте в состав каменных углей могут входить в количестве до 100% неспекающиеся и/или слабоспекающиеся угли.

Нефтяной кокс оказывает двоякое воздействие на процесс спекания: с одной стороны он действует как отощающая добавка, с другой - как спекающая. Последнее обусловлено тем, что нефтяной кокс содержит жидкоподвижные продукты и обладает способностью влиять на процессы пиролиза угольной массы.

Нефтяные остатки обеспечивают улучшение коксующих и спекающих свойств угольных шихт за счет собственной высокой «текучести» при температурах коксования, что приводит к значительному уплотнению угольной загрузки в целом и к улучшению условий контакта угольных зерен любого качества при их спекании в кусковой кокс.

Повышенное содержание слабоспекающихся углей в угольной шихте и высокое содержание нефтяного кокса не позволяет «переожирнить» шихту для коксования, в результате получаемый кокс по прочности соответствует качеству металлургического кокса, а по ряду характеристик превосходит его.

Примеры осуществления способа.

Пример 1

Угольные шихты коксовали в печи Николаева до достижения температуры в центре загрузки 1000°С.

Для получения шихты для коксования использовали компоненты, представленные в Таблице 1.

Содержание серы S^d в остатках процесса висбрекинга составляло 3,2%, индекс Рога (IR) = 69.

Содержание серы S^d в нефтекоксе составляло 4,0%.

Качество получаемого кокса по сравнению с коксом, полученным из 100% угольной производственной шихты, оценивали по следующим показателям:

- зольность (A^d), %;

- реакционная способность кокса (CRI),%;

- горячая прочность кокса (CSR),%;

- механическая прочность кокса (CBS),%.

Пример 2

Угольные шихты коксовали в печи Николаева до достижения температуры в центре загрузки 1000°С.

Для получения шихты для коксования использовали компоненты, представленные в Таблице 3.

Содержание серы S^d в гудроне составляло 2,5%, индекс Рога (IR) = 51.

Содержание серы Sd в асфальтах деасфальтизации составляло 2,9%, индекс Рога (IR) = 78.

Содержание серы S^d в нефтекоксе составляло 4,0%.

Качество полученного кокса приведено в таблице 4.

Результаты определения качества полученного кокса показывают, что с увеличением содержания нефтяных компонентов в шихте несколько снижается качество кокса по показателям CRI и CSR, оставаясь при этом приемлемым, особенно при использовании кокса в шахтных печах и вагранках, где требуется повышенная реакционная способность. Качество кокса по показателям механической прочности и зольности существенно улучшается.

Добавление в угольную шихту более 60% нефтяных остатков нецелесообразно из-за ухудшения горячей и механической прочности кокса.

Преимущество предлагаемой шихты - ее дешевизна, обусловленная невысокой стоимостью остатков нефтепереработки (нефтяного кокса и нефтяных остатков) и слабоспекающихся углей.

Использование предлагаемой шихты позволяет утилизировать большое количество нефтяных остатков и нефтяного кокса, которые в настоящее время не нашли широкого квалифицированного применения, и вывести из состава шихты значительное количество дефицитных дорогостоящих коксующихся углей.

Предложена шихта для получения металлургического кокса. Шихта содержит, мас.%: нефтяной кокс 30,0-1,0; нефтяные остатки 30,0-1,0; смесь каменных углей 40,0-98,0; Используемые нефтяные остатки характеризуются зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 90%, содержанием серы S^d не более 5%, индексом Рога (IR) не менее 10. Нефтяной кокс характеризуется зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 25%, содержанием серы S^d не более 5%. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей шихты для коксования за счёт снятия ограничений по выбору типа каменных углей, используемых в шихте. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.

1. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая из смеси каменных углей и специальной добавки, отличающаяся тем, что специальная добавка содержит нефтяные остатки и нефтяной кокс, соотношение компонентов смеси составляет, мас.%:

Нефтяной кокс 30,0-1,0 Нефтяные остатки 30,0-1,0 Смесь каменных углей 40,0-98,0

при этом нефтяные остатки характеризуются зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 90%, содержанием серы S^d не более 5%, индексом Рога (IR) не менее 10, а нефтяной кокс характеризуется зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 25%, содержанием серы S^d не более 5%.

2. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что каменные угли содержат не менее 10% слабоспекающихся углей.