Способ переработки горючих сланцев Советский патент 1992 года по МПК C10G1/02 C10B53/06 

Изобретение относится к переработке горючих сланцео и может быть использовано в химической промышленности и в промышленности по переработке твердого топлива.

Горючие сланцы относятся к высокозольным видам твердого топлива. Приемлемые технико-экономические показатели их применения в народном хозяйстве могут быть обеспечены только па основе комплексной безотходной технологии с использованием как органической, так и минеральной части сланцев. Около 80% добываемых сланцев используются на тепловых электростанциях, остальная часть подвергается термической переработке с получением в качестве целевого продукта сланцевой смолы, используемой как малосернистое жидкое топливо, а также сырье для производства электродного кокса и разнообразной химической продукции. В настоящеевремявотвалахсланцеперерабатывающих предприятий Прибалтики скопилось свыше 60 млн. сланцевого полукокса, в котором содержится из- вестняк и потеряно горючего вещества по теплоте сгорания эквивалентное 25 млн. т товарного энергетического сланца.

Известен способ переработки сланцев на движущейся ленте, заключающийся в предварительном нагреве, возгонке и охлаждении сланцесодержащего материала на движущейся решетке теплоносителем, нагретым до температуры возгонки сланцевого масла, причем в зоне подогрева Mate- риал сходится до достижения температуры возгонки верхнего слоя, после чего материал поступает в зону полукоксования, где через слой кускового материала за счет просасывания безкислородного теплоносителя происходит равномерный прогрев всего слоя материала и возгонка сланцевого масла, Недостатком известного способа является выход смолы низкого качества, обус- ловленный запыленностью ее механическими примесями. Повысить выход и качество получаемой смолы позволяет способ переработки сланцев, в котором

XI 00

ю

Ю 00 V4

первоначально сланец разделяют на крупную и мелкую часть с крупностью менее 1 /4 дюйма. Мелкую часть подвергают агломерации, используя в качестве связующего тяже- луюсоставляющуюсмолы.

Агломерированная мелочь поступает на постель, располагаясь в средней ее части между верхним и нижним слоями кускового материала. Материал подают на движущуюся ленту, при этом сам материал служит источником возгонки нефтяного масла в результате стремления связующего улететь и сосредотачивает на себе сланцевую пыль, поступающую из кускового слоя сланца, достигая размеров 1 /4 дюйма и при этом спекаясь. Термообработку слоев осуществляют в потоке теплоносителя с температурой 850-900°С,

Преимущества данного способа в следующем: процесс непрерывен; в качестве теплоносителя используется собственное тепло сжигаемых газов; тепловой аппарат может быть увеличен в масштабе, то есть можно повышать производительность агрегата; данная технология позволяет перерабатывать сланцы в широком диапазоне крупности частиц, снижая таким образом объем дробления и грохочения.

Недостатком данного способа является его применимость только к рудам месторождения Green River. Если бы способ-прототип применить к сырью Прибалтики, то технология окомкования повысила бы влажность шихты до 16-17%, что привело бы к большим энергозатратам при термохимической переработке сланцесодержащего материала.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение выхода смолы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки горючих сланцев, включающем разделение сланца на крупную и мелкую фракции, окомкованйе мелкой фракции, размещение на движущейся решетке слоя крупной фракции, сверху слоя полученных окатышей, предварительный нагрев слоев и последующую термическую обработку с возгонкой смолы путем нагрева потоком газового теплоносителя, согласно предполагаемому изобретению, перед окомкованием мелкую фракцию измельчают и вводят в нее тонкоизмельченные отходы обогащения сланца в количестве 20-30% от массы мелкой фракции. Внесение сухого тонкоизмельченного отхода обогащения позволяет понизить влажность окомковаино- го материал с 16-17% до 12-14%, что в сеою очередь сокращает потери тепла в зоне сушки, а это дает возможность обеспечить более равномерный прогрев слоя

материала в последующих зонах обжига. По сути используется шихта, состоящая из 20- 30% тонкоизмельченного сухого отхода обогащения и 100% измельченной мелкой

фракции сырого сланца. Данная шихта хорошо поддается окомкованию на тарельчатом окомкователе. Тонкоизмельченные сухие отходы обогащения позволяют снизить влажность окомкованного материала,

0 поступающего на сушку, до необходимого уровня. Предварительная подсушка окомкованного материала ведет к снижению до 20% тепловых потерь в зоне сушки. Так, общий расход тепла на нагрев одного кило5 грамма влажного сланцевого материала (при содержании влаги в шихте 16%) до необходимой температуры сушки для данного материала, а именно до 200°С, составляет 746 кДж.

0 Уменьшая вводом сухого обогащения влажность материала до 12%, как показывают расчеты, на нагрев и испарение расходуется до 600 кДж, Уменьшение потерь тепла в зоне сушки приводит одновременно к

5 уменьшению времени прогрева слоя материала до температуры смолоулавливания и к более равномерному прогреву этого слоя, Равномерность прогрева слоя сланцевого материала является необходимым условием

0 в технологии получения качественной смо- лы и высокого ее выхода.

Кроме то го, ввод сухого отхода обогащения позволяет повысить прочность окатышей, поступающих в зону полукоксования и

5 тем самым повысить качество получаемой смолы за счет снижения содержания в ней механических примесей.

Как показали опыты (таблица), именно 20-30% вводимых сухих отходов обогаще0 ния оказывают положительное влияние на технологические показатели обжига горючих сланцев, а именно: дает минимальную загрязненность пылью продуктов обжига при максимальном выходе смолы.

5 Как видно из таблицы, ввод отходов обо- гащения позволяет снизить влажность окомкованного материала, поступающего на . сушку материала, до необходимого уровня (12-14 %), что, в свою очередь, приводит к

0 снижению потерь от 15 до 23% ( пример

4-6), что, в свою очередь, ведет к снижению

удельного расхода электроэнергии на тягодутьевых установках (ТДУ) от 7 до 11%.

Пример. Берут валовую пробу горной

5 массы сланца. Разделяют ее на крупную фракцию (30-125 мм) и мелкую (энергетическую) фракцию (0-30 мм). Крупная фракция идет на термообработку в газогенераторы и в предлагаемом изобретении в дальнейшем не используется. Из мелкой фракции берут

500 кг материала, измельчают 100% до крупности менее 1 мм. Затем берут отходы обогащения сланцев (100 кг), который находится в избытке на любом сланцеперерабатывающем предприятии. Часть отходов (50 кг) крупностью 10-30 предназначается для использования как куска при непосредственной укладке на решетку обжиговой чаши, а остальную часть измельчают до крупности менее 0,1 мм. В измельченный энергетический сланец крупностью менее 1 мм добавляют 10% сухих, измельченных до крупности менее 1,0 мм отходов обогащения сланца и окомковывают на тарельчатом грануляторе диаметром 0,7 м и с углом наклона 45° при скорости вращения 40 об/мин. Получают окатыши диаметром 8-14 мм, которые имеют влажность 16%. В качестве защитного слоя постели на решетку обжиговой чаши площадью спекания 0,071 мс в рассматриваемом примере использу- ют хвосты обогащения сланцев крупностью 10-30 мм в количестве 2 кг (высота слоя 0,05 м), то есть кусковой материал. Затем берут 20 кг (высота слоя 0,25 кг) готовых окатышей диаметром 8-14 мм с влажностью 16% и укладывают их сверху на кусковой материал. При коэффициенте избытка воздуха а 1,2 производят розжиг горна и устанавливают температуру теплоносителя 200°С. Затем горн надвигают на обжиговую чашу и устанавливают скорость фильтрации 0,6 м/с. Теплоноситель проходит через слой материала, подсушивая его в течение 8 минут до остаточной влажности 10%. Затем повышают температуру горна до 900°С ( а 0,6), просасывают безкислородный теплоноситель через слой материала со скоростью фильтрации 0,7-0,8 м/с и получаемую парогазовую смесь направляют в систему смолоулавливания, состоящую из последо- вательно подключенных скруббера мокрой очистки, холодильникэтконденсатора и скруббера контрольной очистки отходящих газов перед дымососом, После достижения температуры на границе слой-постель 600°С (температура максимальной отгонки летучих) температуру горна увеличивают до 1200°С ( а 1,3), выдерживают в течение 2 мин, убирают горн и устанавливают скорость фильтрации, равную 0,5-0,8 м/с. При этом сгорающий углерод полукокса поддерживает необходимую температуру в слое, обеспечивающую полную декарбонизацию известняка. После охлаждения производят химический анализ твердого остатка и смо- лы. Содержание тонкодисперсных химических примесей (пыли) в смоле составляет 1,0%. Выход смолы от исходного материала - 14,5%. При этом достигается степень декарбонизации 98% и полное удаление летучих из твердого остатка. Осуществление способа по примерам 1,3-8 проводилось по описанной выше методике. Из данных, представленных в таблице, следует, что на стадии тёрмич бсой обработки материала существует оптимальный выход получаемой смолы, которому соответствует определенное количество добавляемой в шихту сухих отходов обогащения. Так, при содержании в шихте 20-30% отходов обогащения (пример 4-6) максимальный выход смолы составляет 16,5- 17,0 %. При этом время сушки составляет 5-8 минут, а не 14 минут (пример 1). Дальнейшее увеличение содержания отходов обогащения в исходной шихте приводит к уменьшению выхода смолы, что связано с достижением такой влажности материала (пересушка), при которой происходит возгорание пересушенных окатышей, особенно в верхних слоях, и частичное выгорание смолы, что в свою очередь приводит к соответственному уменьшению выхода смолы.

В процессе термической переработки горючих сланцев по предлагаемой технологии получена смола, по своим технологическим качествам соответствующая смоле, получаемой на действующем производстве СПЗ Сланец.

Осуществление заявляемого способа позволяет повысить выход и качество получаемой смолы при высокой производительности процесса в условиях реализации его на конвейерной обжиговой машине, что дает возможность получить по 2% выхода смолы из пересчета на условную органическую массу (условная ОМ - 27%); при высоком выходе смолы обеспечить низкое содержание в ней пылевидных механических примесей (не более 0,5%); обеспечить возможность гибкого управления процессом термохимической переработки при комплексном использовании продуктов обжига, что позволяет обеспечить экологически чистое производство.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения заявляемого способа составит 8,24 млн. руб/год.

Формула изобретения Способ переработки горючих сланцев, включающий разделение сланца на крупную и мелкую фракции, окомкование мелкой фракции, размещение на движущейся решетке слоя крупной фракции, сверху - слоя полученных окатышей, предварительный нагрев слоев и последующую термическую обработку с возгонкой смолы путем

нагрева потоком газового теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения выхода смолы, перед окомкованием мелкую

фракцию измельчают и сводят в нее тонкоизмельченные отходы обогащения сланца в количестве 20-30% от массы мелкой фракции.

Сущность изобретения: разделяют сланец на крупную и мелкую фракции. Измельчают мелкую фракцию и окомковывают с тонкоизмельченными отходами обогащения сланца в количестое 20-30% от массы мелкой фракции. Размещают на движущейся решетке слой крупной фракции, сверху - слой полученных агломератов. Осуществляют предварительный нагрев слоев и последующую термическую обработку с возгонкой смолы путем нагрева потоком газового теплоносителя. 1 табл.