Способ обработки прокаленного кокса Советский патент 1993 года по МПК C10L9/10 C10L9/08 

Изобретение относится к способам охлаждения кокса, предполагающим совмещение охлаждения с загрузочно-раз- грузочными и транспортными операциями, и может быть использовано, в частности, в коксохимической промышленности.

Цель изобретения - снижение потерь при транспортировке, хранении и переработке кокса, улучшение условий труда, транспортабельности кокса.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе, характеризуемом наличием тех же операций, что и в способе прототипе, охлаждение материала ведут уг- леродсодержащим газом с содержанием кислорода и диоксида углерода 1-5 об.%, увлажненный кокс подвергают выдержке в закрытой емкости при 5-80°С в течение 4-12 ч, для нанесения защитного слоя используют нагретое до 70-100°С нефтяное масло в

количестве 0.2-1 % от массы кокса и последующую выдержку ведут в течение 8-24 ч.

Обоснованием всех выше указанных пределов поддерживаемых технологических параметров является следующее.

Выдерживание утяжеленного коксового материала в течение срока, меньшего 4 ч, не позволяет проникнуть утяжелительному пы- леприбивочному агенту во внутрь пор и выполнить функцию защитного протектора, предохраняющего коксомассу от излишнего зацементирования. Это же выдерживание, осуществляемое более 12 ч, приводит к сте- канию утяжелительного агента в подошвенный слой коксомассы.

Снижение в ходе осуществления указанной выдержки температуры до величины менее 5°С приводит к вытеснению утяжели- тельным агентом из глубины коксовых пор газовых включений, что происходит из-за

00

XJ 00 XI

00

холодового интенсифицирования влаги в порах. Это приводит к нежелательному повышению емкости коксомассы по цемен- татору. Такое же повышение емкости коксомассы по цементатору происходит при превышении температуры выдержки величины более 80°С. В этом случае указанное повышение обязано потере порами кокса влаги из-за теплового интенсифицирования в них десорбции.

Нагрев используемого в качестве це- ментатора нефтяного масла до величины менее 70°С приводит к образованию нёо- днородностей получаемого смесевого состава, включающих недостаточно разжиженные масляные сгустки. Превышение нагрева масла на величину, большую 100°С, приводит к выпариванию из кокса влаги и к нежелательному повышению емкости коксомассы по цементатору.

На чертеже изображена схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Эта установка образована шахтной про- калочной печью 1 с системой внешнего обогрева гравитационно-движущегося слоя прокаливаемого материала. Печь 1 оборудована загрузочной транспортной системой 2 для подачи со склада на прокалку нефтяного полукокса, выдержанного в условиях контакта с открытой атмосферой. Кроме того, печь 1 оборудована трубной разводкой 3 для подачи теплоагента. Низ печи 1 выполнен а виде бункера 4 для выдерживания разогретого материала в среде газообразного углеродосодержащего хладоагента. На выходе из бункера 4 смонтирован шнеко- вый разгружатель 5, укомплектованный системой 6 подачи пылеприбивочного утяжелительного агента, например, воды. Шнековый разгружатель через сборник-накопитель 7 выведен на транспортную систему 8 для переваливания утяжеленного коксового материала. В конечной секции транспортной системы 8 расположен бункер 9 для выдерживания утяжеленного коксового материала в состоянии изолирования от внешней атмосферы. В придонной части бункера 9 размещен шне- ковый смеситель-разгружатель 10, укомплектованный системой 11 подачи терморазжиженного цементатора, например, нефтяного масла. Шнековый разгружатель 10 выведен на транспортную систему 12 для переваливания полученного смесевого состава. В конечной секции транспортной системы расположен бункер 13 для формирования транспортного вороха коксомассы. Прибункерная зона укомплектована прессовым валком 14 для прикатывания коркового слоя транспортного вороха.

0

Пример 1. Взяли нефтяной кокс замедленного коксования, отвечающий требованиям ТУ 38 101653-76, и подвергли термической обработке при 1000-1150°С в шахтной прокалочной печи 1. обслуживаемой загрузочной транспортной системой 2 и подающей трубной разводкой для тепло- агента 3. Прокалку кокса вели в условиях внешнего обогрева гравитационного движущегося слоя. В результате получили абсолютно сухой прокаленный кокс с плотностью 2,05 г/см3, прочностью на раздавливание 4,3 кг/см2, удельным электро15 сопротивлением 600

Ом мм м

0

5

0

5

0

5

0

5

содержанием серы 1,02%, зольностью 0,47% и гранулометрическим составом, характеризуемым наличием во фракции минус 1 мм частиц размером 0-0,074 мм 56,4%; 0-0,74 - 0,2 мм 27,1%; 0,2-0,4 мм 12,1%; 0,4-0,6 мм 1,4%; 0,6-1,0 мм 0,4% и выходом фракции минус 1 мм на кокс, равным 19,7%. Производительность одной печи по прокаленному коксу составляла 240 кг/ч. Температуру кокса на выходе из горячей зоны поддерживали равной 550°С. Из нагретого кокса сформировали в выходном бункере 4 печи 1 стационарный слой и осуществили охлаждение составляющей его прокалочной массы с участием газового теплоносителя и за счет выдержки в течение 12-14 ч.

В качестве теплоносителя использовали углеродсодержащий газ с температурой 14-32°С, содержащий 1% (объем) кислорода и двуокиси углерода. Расход газа составил 40 нм3/тн кокса. Температура кокса на выходе из стационарного слоя 90°С.

Увлажнение кокса методом распыления производили в шнековом разгружателе 5, связанном с водоподающей системой 6.

После увлажнения кокс поступал в сборник-накопитель 7, откуда периодически при помощи транспортной системы 8 его отгружали в бункер 9, где формировали насыпной слой объемом 20-100 м3, обеспечивающий выдержку кокса в течение 4 ч при 5°С в среде влажного воздуха. Затем на поверхность выдержанного после увлажнения кокса наносили защитный слой пленкообразующего вещества методом распыления через форсунку с дальнейшим перемешиванием компонентов в шнековом смесителе - разгружателе 10, связанным с системой 11, для подачи пластификатора (масла ПН-6) и транспортной системой 12. Расход масла на кокс 0,2%. Время смешения кокса с пленкообразующим веществом поддерживали равным 45 сек. После нанесения на частицы кокса защитного слоя осуществляли заключительную выдержку произведенного продукта в форме насыпного слоя объемом 100-150 м3 в бункере 13. В ходе выдержки смеси возможную сушку ее сдерживали, для чего выдержку вели в за- крытом бункере. Толщина покрытия частиц коксовой фазы пленкой фазы чистого масла составила до 5,0 мкм. Плотность обработанного кокса после масляной пропитки составила 2,05 г/м3. Влажность обработанного кокса составила 2,2 мас.%. Прочность частиц на раздавливание равна 4,3 кг/см2. Угол естественного скоса поверхности слоя в насыпном конусе -32°. Предел стойкости слоя к схватыванию в монолит был отмечен при наложении внешнего давления эсоответствующего 3,1 кг/см2. Гранулометрический состав фракции минус 1 мм, выход которой на кокс составил 17,8%, следующий:

0-0,,6%; 0,074-0,,7%; 0,2- 0,,8%; 0,4-0,,1%; 0,6-1 мм 31,7%.

Выгрузку кокса из бункера 13 в вагоны производили с последующим прикатывани- ем поверхности слоя прессовым валком 14. Кокс в основном направляли на производство электродных изделий.

Пример 2. При всех прочих равных условиях ведения процесса облагораживание нефтяного кокса осуществляется при максимальных величинах параметров допустимого интервала возможных их значений, отмеченных, как отличие способа.

В частности, облагожаривание нефтяного кокса осуществляется при поддержа- нии концентрации кислорода и двуокиси углерода в газообразном углеродсодержа- щем хладоагенте на величине 5 об.%. Выдержку утяжеленного материала в сформированном насыпном ворохе осуще- ствляют в течение 12 ч при 80°С. Вводимую добавку цементатора поддерживали в тер- моожиженном состоянии при 100°С. Подмешивание добавки к коксовой основе осуществляли в соотношении 10 мас.ч. жид- кой фракции на 1000 частей твердой фракции. Выдержку полученного смесевого состава осуществляли в течение 24 ч.

В результате выполненных испытаний было установлено, что соответствующие ха- рактеристики облагороженного кокса стали следующими:

- температура самовозгорания 470°С,

- температура смерзания слоя (-39)°С:

- прочность зерна на раздав- ливание 4,3 кг/см2:

- угол естественного скоса поверхности слоя в насыпном конусе34°:

- предел стойкости слоя к

схватыванию в монолит

при наложении внешнего

давления3,3 кг/см .

Пример 3. При всех прочих равных условиях ведения процесса облагораживания нефтяного кокса осуществляли при промежуточных величинах параметров допустимого интервала их возможных значений, отмеченных, как отличия способа.

В частности, концентрацию кислорода и двуокиси углерода в газообразном углеро- досодержащем хладоагенте поддерживали на величине 3 об.%. Выдержку утяжеленного материала в сформированном насыпном ворохе осуществляли в течение 18 ч при 38°С.

Вводимую добавку цементатора поддерживали в термоожиженном состоянии при 85°С. Подмешивание добавки к коксовой основе осуществляли в соотношении 6 массовых частей жидкой фракции на 100 ч. твердой фракции. Выдержку полученного смесевого состава осуществляли в течение 16ч.

В результате проведенных испытаний было установлено/что соответствующие характеристики облагороженного кокса стали следующими:

- температура самовозгорания 490°С;

- температура смерзания слоя (-40)°С;

- прочность зерна на раздавливание4,4 кг/м2;

- угол естественного скоса поверхности слоя в насыпном конусе36°;

- предел стойкости слоя к схватыванию в монолит при наложении внешнего давления 3,4 кг/см2. Данные об испытаниях продукции, полученной по каждому из примеров реализации предложенного способа сведены в табл. 1, в которой они даны в сравнении с характеристиками прокаленного кокса по ТУ 38.1097-81, получаемого по базовому способу, реализуемому на установке прокалки завода Сланцы в соответствии с технологическим регламентом печного цеха.

Режимно-параметрическими данными, дополняющими примеры 1-3 являются следующие (см.табл.2):

- плотность прокаленного кокса (до и после обмасливания), г/см3 2,02-2,06;

- гранулометрический состав фракции кокса минус 1 мм.

- Влажность прокаленного

кокса (товарного, после

обработки водой и маслом), % 2,0-5,0

- Температура прокаленного

кокса в стационарном слое, °С:

на выходе из горячей зоны

печи550-580

на выходе из стационарного

слоя80-100

- Состав газа в стационарном

слое, об.%:

Кислород0,3-1,0

Углекислый газ0,7-4,7

Азот, водяной пар99,0-99,7

- Расход воды, кг/т кокса 60,0-100,0

- Стойкость к пылению определяется величиной скорости аэродинамического потока, при которой интенсивность уноса материала с одного метра обдуваемой поверхности в 1 ч составляет 0,01 % Исходный кокс0,10 пример 1 0,11 пример 2 О; 17 примерз 0,19 В качестве пленкообразующего вещества используется пластификатор нефтяной (масло ПН-6) ТУ 38 1011217-89, который получают компаундированием экстрактов селективной очистки масляных фракций нефти.

Пластификатор нефтяной (масло ПН-6) характеризуется следующими основными показателями:

1. Вязкость кинематичес- кая при 100°С, мм2/с 30-40

2. Температура застывания, °С, не выше36

3. Показатель преломления

при50°С1,520-1,540

4. Групповой химический состав: - массовая доля парафино- нафтеновых углеводородов, %, не более14

-массовая доля смол, %, не более 8

- глубина проникновения масла в кокс (в отдельных крупных кусках)0,3-Q,5 мм Улучшение транспортабельности кокса подтверждают в первую очередь такие показатели, как резкое уменьшение пылевых фракций (размером 0-0,2 мм) после обработки кокса по данному методу) и стойкость к пылению. Резко сократились после введения обработки кокса маслом претензии предприятий - потребителей на недогруз вагонов, вызванный в первую очередь ветровой эрозией.

Конкретными областями использования обработанного по предложенному способу кокса являются:

- транспортировка кокса железнодорожным транспортом;

- хранение кокса в штабелях у потребителей продукции;

- формирование взрыво-пылебезо- пасных коксо-шихтовых потоков интенсивно-технологического характера непосредственно при производстве продукции.

Сферами применения самого по себе кокса являются:

- изготовление анодной массы, обожженных анодов, электродов и других изделий для алюминиевой промышленности и электрометаллургии.

Формула изобретения Способ обработки прокаленного кокса, включающий охлаждение его газовым теплоносителем, увлажнение охлажденного кокса водой, нанесение при перемешивании защитного слоя на частицы кокса и последующую выдержку, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь при транспортировке, хранении и переработке кокса, улучшения условий труда, охлаждение ведут углеродсодержащим газом с содержанием кислорода и диоксида углерода 1-5об.%, увлажненный кокс подвергают выдержке в закрытой емкости при 5-80°С в течение 4-12 ч, для нанесения защитного слоя используют нагретое до 70-100°С нефтяное масло в количестве 0,2-1% от массы кокса и последующую выдержку ведут в течение 8-24 ч.

Таблица 2

Применение: в коксохимической, алюминиевой и электрометаллургической промышленности. Сущность изобретения: прокаленный кокс охлаждают углеродсо- держащим газовым теплоносителем с содержанием кислорода и диоксида углерода 1-5 об.% (газ полукоксования), увлажняют охлажденный кокс водой (до 2-5% влажности), выдерживают увлажненный кокс в закрытой емкости при 5-80°С в течение 4-12 ч, затем наносят на частицы кокса защитный слой при перемешивании с нагретым до 70- 100°С нефтяным маслом в количестве 0,2- 1 % от массы кокса и выдерживают 8-24 ч, что снижает потери при транспортировке, хранении и переработке кокса. 1 табл., 1 ил.

7J