DE1471556A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkoks in Kugelform - Google Patents

Description

Essen, Frillendorier Sirc.3e 351

H71556

An dr.s

Deutoeho Patentamt . ?3 9 68

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Zweibrückenstraüo 12

Verfr.hron zur Herstellung von Formkoka in Kucelforra

In den technischen Verfahren, in denen Koks verwendet wird, wie z.B. in Hochöfen, Kupolöfen und Kalkschachtöfen, hat eo Eich nls vorteilhaft erwiesen, neben den Rohstoffen nuch don Koko in einheitlicher Stücküröße einzusetzen. Auoh für die Hnuabrendveroorgung aind Brennstoffe einheitlicher Stticksröße vorauziohon.

ITrihöEu ideal ist Formkoko, inobeaondore in Kugelform, bei den alle Einzelotücke gleiche Größe und Form beßitaon·

Porrukokoo werden in allgemeinen so hergestellt, daß man Kohlen untor Zuoatz von Poch oder Sulfitablauge brikettiert und die Briketts nnochließcnd in ^eei^neten öfen verkokt. Dnbei entstehen av-'cr hochwertige Produkte, tfcer die Vorfohren werden dsahalb nicht durchgeführt, weil sie zu teuer oind, da zu den normalen Verkokun^skooten noch Auo^aben für irikettierung und Bindemittel hinzutreten·

Ilcuoro Vcrfphren nutzen dos plastische Vorhalten von Kohlon in: TorrnornturlDoroicli von 3CO - 480 ⁰O cum Mm)en von Kohle und Koiilcnniocliuni;on nun. Die Erilcottiorun^okooten sind bei diecen Verfahren fitor iCiDor noch beträchtlich.

Eo v.urde nun gefunden, dr.ß nxn unter üerin^en technischen Aufwand Poriskoko in Ku^olforr. dndurch hcrotellen krnn, daß can Kohlen einer

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Neue Untcrlc" Qüri (/ <t / i Ι Αού. j. Nr, l Sau :j d.. Anderjnijsaee. v. 4.9.1967) — 2 ··

Korngröße von. unter 1 nun - davon 20 - 70 $>, vorzugsweise 40 - 60 j£ unter 0,06 ma - unter Zugabe von Wasser pelletiaiert und die ao gebildeten Pellets durch thermische Behandlung härtet. Überraschenderwelse werden durch dieses Verfahren ohne Anwendung der für eine Brikettierung erforderlichen hohen Drucke Koksformlinge von hoher Druck- und Abriebfestigkeit erhalten.

Besonders geeignet sind fUr das Verfahren die backenden Kohlen. Anstelle der backenden Kohlen können nichtbackende Kohlen oder Kokse verarbeitet werden, die man mit 1 - 30 Ja, vorzugsweise 5 - 20 %> Steinkohlenteerpech oder Bitumen vermischt. Statt dessen kann man diese Bindemittel ganz oder teilweise durch backende Kohlen in Mengen von 5-70 $£, vorzugsweise 10 - 40 £, ersetzen. Palis sich eine Herabminderung des Backvermögens von backenden Kohlen empfiehlt, kann man den backenden Kohlen Koksgrus oder Blaskoks in l'üngen von 1 - 30 #, vorzugsweise 5 - 20 #, zumischen und/oder die Herabminderung des Backvermögens durch eine Behandlung mit Og-haltigen Gasen herbeifuhren. Weiterhin kann es in allen fällen zweckmäßig sein, der Ausgangsmischung eine geringe tflenQe an Bentonit oder ähnlichen Bindemitteln wie Wasserglas, Sulfitablauge, Dextrin, Matrix oder sonstige synthetische oder naturliche Kleber zuzusetzen, die dazu beitragen, daß die unverkokten formlinge im trockenen Zustand nicht wieder auseinanderfallen und daß Anbackungen an festen Wärmeträgern bei einer nachfolgenden thermischen Behandlung vermieden werden.

Je nach der Gestaltung der thermischen Behandlung werden raucharaie, hochroaktivo Brennstoffe für Haushaltfeuerungen oder reaktionsträge Porcikokse gebildet. I'ür die Erzeugung eines raucharmen Brennstoffes genügt als thermische Behandlung eine Schwelung bei etwa 400 - 600 ⁰C. Demgegenüber erfordert die Erzeugung roakwionsträger JTormkokse ein Verkoken der formlinge bei höheren Temperaturen.

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ßAO-ORIQiNAL

/ I JJU

Zur Herstellung erXlndun^sge radier Porcaicoicsü ist die lirhitäunjs-

"bei der thermischen Beh&adlunij von orlioblicher und zwar muß dor Erweichungsberolcb. der Kohlepellets möglicast langsaa durchschritten werden, während die Vorwdrciung bis auf die Temperatur der beginnenden Erweichung und die liachvericoicung oberhalb der Wiederverfeatigungsteinperatur bis zur

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gewünschten Koksendtemperatur von insbesondere 900 - 1300 ⁰O beliebig sohneil erfolgen kann« Pie langsame Behandlung im Erweichungsbereich kann einmal durch Konstanthaltung der Temperatur Zwischen 330 und 500 ⁰C, vornehmlich 450 ⁰C etwa 0,5 - 2,5 Stunden, vornehmlich 1-2 Stunden lang erfolgen· Weiterhin können die Pellets den Temperaturbereich von 330 bis 5QO ⁰O auoh bei konstanter Erhitzungsgeschwindigkeit zwischen 1-20 °0/min, vorzugsweise 2 - 5 °0/min·durchlaufen. Stete empfiehlt es sich, während der thermischen Behandlung inerte oder reduzierende Bauch- , gase zur schnellen Abführung der Destillationsprodukte durch den Reaktionsraum zu leiten·

Sie bei der Kachverkokung der Pellets auftretenden Entgasungspro-. dukte können zur Deckung des Wärmebedarfs des Prozesses ausgenutzt werden· Sie rohen Pellets können zur Verhinderung dee Zusammenbackens mit Koksmehl überpudert werden· Das gleiche Ziel wird durch, Zueatz und/oder Besprühen mit oxydierend oder katalytisch wirkenden Mitteln, beispielsweise KMnOj, K₂CO,, Ka₃CO₅, (HH-J₂SO. oder durch Behandlung mit 0₂-haltigen Gasen erreicht· Sie genannten Mittel können stattdessen oder zusätzlich in die Pellets eingearbeitet werden·

Sie wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäfien Verfahrene sind folgende t

Bei der Formung der feinkörnigen Kohle oder Kohle-Kokemlschungen ergeben eich nur geringe Kosten bei großem Durchsatz, da ohne Bindemittel und ohne Druck kugelförmige Körper von ausreichender festigkeit erhalten werden· Dadurch ist auoh der ApparateversohleiB sehr gering·

Sie thermische Nachbehandlung läßt sich unmittelbar an die formung anschließen, wobei der Zeitbedarf von der Eingabe der unverkoktea Pellets bis zur Abgabe des Formkokses aus der Kühlung nur etwa 1-2 Stunden, höchstens etwa 3-4 Stunden beträgt· Sin beaohtlioher Vorteil liegt darin, daß die Kombination der beiden Verfaire ns stufen , Formung und Naohverkokuog kontinuierlich durohgeführt werden kann, so daß eioh die Produktion des Tornkokeee weitgehend meohanieieren und automatisieren läßt· , ,

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BAD ORlGHNAL

Dio nooh don orfindungegemHSen Verführen erzeugten Formkoke· haben um ein Vielfoohes höhere Punktaruokfeotigkeiten el β die konventionell erseugten Kokaβ. Weiterhin besitsen sie ein· «ohr hohe Abriebfestigkeit, die οohon durch ihre günstig« Form bedingt ist·

Beispiel 1

200 Qew«-Telle einer gut baokenden Fettkohle (29 i* Flüchtige Bestandteile waf) in einer Körnung von O - 0,5 ma werden Bit 0,6 Gew.-Teilen Bentonit kontinuierlich in einen Polletisierteller gegeben· Auf das la Seiler umwälzende Out werden 30 Oew.-feile Wasοor aufgesprüht· Die Formlinge werden dann im Oberteil eines kontinuierlich arbeitenden Vertikalkammerofen» sunächet auf 450 ⁰C erhitzt, etwa 20 min lang bei dieser Temperatur gehalten und dann im unterteil innerhalb einer halben Stunde auf die Endtemperatur von 950 ⁰O gebraoht· flach Austritt aus den Vertikalkammerofen werden sie in einen Wälagasötrom gekühlt·

Dio horgoatellten kugelförmigen Kokse Belohnen οich durch besonder· hohe Punktdruokfeatlgkeit (~35Q kg) und durch geringen Abrieb (in der Mioumtronaael unter 10 fi) aus· Bio Reaktionsfähigkeit kg betrug 0,18 omVs · eoo. Die Festigkeit der Xoksforaling· 1st bei den dloken Stücken am höohaten· Bei einem Durohmeaaer von 45 - 50mm werden Wert· von 550 kg erreicht·

SelBPiel 2

; 200 Oew.-feile bookondor Fettkohle (20,5 i* Fl. Best· waf) in einer Körnung τοη 0-0,5 mis, deren ?einotkornnnteil«ccrO,06 mm 55 - 6O9C co betragtf werden kontinuierlich in einen Felletlsiertoller gegeben· £ iuf das Out Im Teller werden 38 Gew.-Teile Vcfteer geoprüht. Di· ^ Formlinge werden in einem Opülgasofen zunöohet nuf 450 ⁰O erhitst ω und verweilen bei dieser Temperatur 1 Stunde« Xn einem naehg·· ο sohnlteten Schachtofen werden sie anschließend eohnell bei 1100 2£ naohterkokt·

Dl· Punktdruokfestlgkelt betrogt b«i Formlingen mit einem Duroh-^Λ mtseer tob 20 - 30 mm 250 - 300 kg« tür dl· Reaktionsfähigkeit

. _BA0 RIGINAL

werden k^-Werte von 0,12 - 0,15 cmνS · bqq gemessen.

Beiapiel 3

200 öew.-Teile einer baokenden Fettkohle (20,5 # FlUoht. Beat· waf) «erden in einer Körnung von 0-0,8 mm, deren Feinstkornanteil < 0,06 mm ~ 45 # "beträgt, in einen Granulierteller gegeben· Auf die im Teller befindliche Kohle werden 28 Gew.-Teile 10 - 12 #-ige Sulfitablaugelösung gesprüht. Die vom Teller abfallenden Formlinge rollen durch feinkörnigen Kokegrus, der an der Oberfläche der Pellets haftet, direkt in einen Schachtofen, dem an verschiedenen Stellen heiße Oase zugeführt werden. Hier werden sie auf die Koksendtemperatur von 1100 ⁰C erhitzt, wobei sie bis 450 ⁰C mit 5 °C/min, darüber hinaus bis 1100 ⁰O schneller als 30 °0/min aufgeheizt werden. Nach der Kühlung im Gasstrom wird der abgefallene Koksgrus abgesiebt und dem Prozeß wieder zugeführt.

Die Punktdruckfeetigkeit (zwischen zwei Platten abgedrückt) beträgt im Durchschnitt 350 kg. Für die Reaktionsfähigkeit ergibt eich ein k^-Wert von 0,24 emr/g · see

Beispiel 4 ,

200 Oew.-Teile einer gut baokenden Fettkohle (26 i» Flucht. Best. wai) mit einer Körnung von 0 - 0,7 mm werden mit 10 Gew.-Teilen Koksgrus einer Blasverkokungeanlage in einer Körnung -0,9 mm und 0,63 Oew.-Teilen Bentonit kontinuierlich in einen Pelletisiertellor gegeben. Sas im Teller umwälzende Gut wird mit 35 Gew·- leilen Wasser besprüht· Sie Formlinge werden darauf in einem schaohtförmigen Y/älzgasreaktor auf die Kokeendtemperatur von 850 0 gebraoht, wobei die Aufheizgeschwindigkeit bis 500 0 etwa 5 °C/min und über 500 ⁰O mehr als 30 °C/min beträgt, ffaoh Auetreten aus dem heißen Teil des Reaktors wird in einem entgegengeführten gasstrom gekühlt·

Di· Punktdruokfeetigkeit betrug bei den Formlingtn mit tinem

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ÄAD ORI

Durchmesser von 25 - 50 am 300 kg« FUr die Reaktionsfähigkeit ergab «loh ein k^-Wert von 0,15 cur/e · ^Bec·

Beispiel 5

200 Gew.«felle einer niohtbackenden E3kohle (18 # FlUohtlge Bestandteile waf) In olner Körnung -0,5 mm worden mit 60 Gew.» Teilen einer baokenden Fettkohle (27 i» FlUcht. Bestandt· waf) In einer Körnung «1,0 mm und 0,78 Gew.-Teilen Eentonit gemieoht· Dos tfäterial wird daraufhin kontinuierlich in einen Granulierteller geceben, in den eu gleicher Zelt 42 Gew.-Teile Wssser geeprüht werden· Die entstehenden Formkörper werden dann la Sandwlrbelbott bei 440 ⁰C 50 Minuten long geschwelt· Nach der Kühlung in einem schachtkühler mit entgegenströmendem Οαβ erhält man einen rouoharnen Brennstoff mit hoher Reaktionsfähigkeit und niedrigem 2Undpunkt·

Beispiel 6

200 Gew.-νeile einer nlohtbaokenden Eßkohle (17,5 ^ Flüchtige Beotnndteile waf) in einer Körnung von 0 - 0,6 mm werden alt 1$ Cow.-Teilen ßteinkohlcnteerpeoh in gleicher Körnung und 0,65 Oew.-Teilen JBentonit In oinen Pelletielerteller gegeben· Das eioh im Teller ussv/uleende Gut wird mit 35 Gew.-Teilen Wasser beßprtiht. Die entstandenen Formlinge werden direkt la Kwamerofen bis 1050 ⁰O thermicch behandelt, wobei die Aufheiegeeohwlndigkelt bis 300 ⁰C 10°0/min nioht überschreitet·

Dl· ennohlleSend im Gasstrom gekühlten Pellets haben eine Punkt« ■ druokfestlgkelt von 280 kg· Die Reaktionsfähigkeit Ic_n beträgt 0,18 - 0,21 omve · *eo.

200 Gew.-Teile eines zerkleinerten Kokses in einor Körnung unter 0,6 mm, dessen Felnstkornantell < 0,06 mm "* 60 $* betrügt, werden mit 40 Gew.-Teilen eteinkohlenteerpeoh in einer Körnung unter 1 mm kontinuierlich In einen Pelletieierteller gegeben·

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Auf dco in Teller umwälzende Out wird zu gleicher Zeit 15 Sulfitablauge gesprüht. Die vom Teller abfallenden Pelleta werden daraufhin direkt in einen Schachtofen geleitet, in dom eie bei 900 ⁰C nachverkokt werden. Anschließend werden sie in einen V.älsgaestrom gekühlt·

Die Kokoformlinge beoitzen eine Peotigkait von ~ 150 kg und zeichnen eioh duroh geringen Abrieb aus.

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Beispiels

200 Gewichteteile einer backenden Fettkohle werden in einer Körnung von 0 - 1 im, deren Feinstkornanteil unter 0,06 mm etwa 40 1» beträgt» mit 133 Gew.-Seilen Wirbelbettkoks aus gleicher Kohle , mit einer Körnung O -0,5 mm» deren Felnstkornantoil unter 0,06 mm etwa 35 1» beträgt« in einen Granulierteller gegeben. Auf die im Seiler befindliche Kohle werden 94 Gew.-Seile einer 5 #igen SuIfItablaugeIusung gesprüht. Die vom Seiler abrollenden Formlinge werden direkt einem Sandkoker oder einem bis zur Verkokungetemperatur vorgeheizten Sandwirbelbett aufgegeben, dom gleichzeitig ein Strom Überhitzten Sandes zugeführt wird. Xn diesem Wirbelbett werden die Kohlenformlinge mit einer durch das gewählte Verfahren bedingten Aufheizgeachwindigkoit von 200 - 400 °C/min bis zur £ndtemperatur von 600 und einer Gesamtverweilzeit von 30 min geschwelt. Sie so entstandenen Kohlepellets werden vom heißen Sand abgesiebt und in einem Schachtofen mit entgegenströmendem Gas gekühlt. Die gekühlten Pellets zeigen keine Sandaabackungen und besitzen eine Punktdruckfestigkeit von durchschnittlich 200 kp.

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BAD ORIGINAL

Claims (10)

1. U71556

   Heue PatentaneprUche

   Verfahren zur Herstellung von iormkoks in Kugelform durch Pelletisieren von fein auf gemahlenen Kohlen unter Zugabe von Wasser und anschließende thermische Behandlung der Kohleform-· llnge in zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß man backende Kohlen einer Korngröße von 100 J» unter 1 mm und davon 20 bis 70 #, vorzugsweise 40 bis 60 $> untor 0,06 mm In bekannter Weise pelletiaiert, die gebildeton formlinge unter Einhaltung einer Erhitzungogeschwindigkeit im Temperaturbereich von 330 bis 500 ⁰C von 1 bis 20 ⁰C pro Minute, vorzugsweise 2 bis 5 pro Minute eohwelt und dann gegebenenfalls mit einer Erhitzungegesohwindigkeit von Über 30 ⁰O pro Hinute bei höheren Temperaturen, vprssugeweise mit einer Verkokungsendtemperatur von 900 bis 1300 ⁰O verkokt.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Kohlepellets zunächst auf eine Temperatur zwischen 380 und 500 ⁰O, vornehmlich auf 450 ⁰O erhitzt werden und danach 0,5 bis 2,5 Stunden, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten werden.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der backenden Kohlen nichtbackende Kohlen oder Kokse in Mitteilung mit 1 - 30 Jt, vorzugsweise 5 - 20 # Steinkohlonteerpech oder Bitumen als Ausgangsmaterial dienen.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dafc nichtbackonde Kohlen odor Kokse vor der Pelletisierung nur oder teilweise uiit backenden Kohlen in Hengen von 5 - 70 Jt, vorzugsweise · 10 - 40 Jt vermischt werden.

   - 10-9 0 9 8 13/035/. ^BAD

   Un¹CIaC)On (Art. l ;; I aüs.2 Nr.l u ί :■ ·. A..d.r images, v. 4. 9.1967,

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   • *
5. 5) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß backende Sohlen in Mischung mit 1 - 50 #, vorzugsweise 5 - 20 # Koksgrus oder Blaskoks pelletisiert werden.
6. 6) Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 5 t dadurch gekennzeichnet, daß backende Kohlen vor der Pelletislerung mit einem Og-haltigen Gas behandelt werden.
7. T) erfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß dem' Ausgangsmaterial vor oder während der PeHetisierung in geringen Mengen natürliche oder synthetische Kleber zugesetzt werden.
8. 8) Verfahren nach Anspruch 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlepellets vor der thermischen Behandlung mit oxydierend oder katalytisch wirkenden Mitteln, z.B. mit KM₂₁O., K₂COj, besprüht Oder mit Koksmehl gepudert werden.
9. 9) Verfahren nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlepellets vor der thermischen Behandlung mit einem 0₂-hal tigen Gas behandelt werden.
10. 10) Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung mit festen Wärmeträgern, vorzugsweise Sand durchgeführt wird.

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