DE3224417A1

DE3224417A1 - Verfahren zur herstellung von hochofenkoks unter anwendung eines neuen brikettierungssystems

Info

Publication number: DE3224417A1
Application number: DE19823224417
Authority: DE
Inventors: Frank W. Pittsburgh Pa. Theodore; George E. Eighty Four Pa. Wasson
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1983-02-24
Also published as: GB2103653B; JPS5837091A; ES8306502A1; FR2511388A1; GB2103653A; US4362532A; ES514888A0

Description

βΟΟΟ MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43

CONOCO IFC.
High Ridge Park
Stamford, Connecticut
USA

P 17 248

Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks unter Anwendung eines neuen Brikettierungssystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Koksbriketts mit einer hohen Festigkeit, die als Hochofenkoks verwendet werden können, unter Anwendung eines neuen Brikettierungssystems.

In der US-PS 3 926 576 sind Briketts mit einer verbesserten Druckfestigkeit beschrieben,· die aus heißen kokshaltigen Mischungen bei Temperaturen zwischen 350 und 550 C hergestellt werden; Diese Briketts werden hergestellt durch Mischen von Teerpech mit heißem Koks und anschließendes Formen der Briketts unter Druck, beispielsweise auf einer Doppelwalzenpresse. In Beispiel 3 dieser Patentschrift ist angegeben,- daß

TELEFON (OB9) 33 3882

TELEX 03-20 3SO

TELEGRAMME MONAPAT*

♦ # ft*

• 4 tr· a

5"

die Festigkeit der abgekühlten Briketts auf 161kg/cm erhöht wurde.

In der US-PS 3 969 088 ist eine Rohkohle beschrieben, die in Vor- und Nachbehandlungs-Karbonisierungsvorrichtungen 2uerst verkokt» dann pulverisiert, dann mit Pech gemischt, brikettiert, zusammen mit nachfolgender Grünkohle wieder im Kreislauf durch die Vor- und Nachbehandlungs-Karbonisierungsvorrichtungen geführt, abgekühlt und schließlich von dem noch nicht-brikettierten Koks bzw» Kohle (char) abgetrennt wird.

In der US-PS 3 856 481 ist ein Verfahren zur Herstellung von plastischen Kohlebriketts beschrieben, bei dem die Ausgangskohle bis auf die Erweichungstemperatur erhitzt und anschließend unter geeigneten isοthermischen Bedingungen gehärtet wird; Die Formgebung unter Druck erfolgt dann in zwei Stufen. Während der ersten Stufe wird ein erster Kohlestreifen,· dessen Dicke nicht geringer ist als die erforderliche Dicke des Endproduktes, d.h. eines Briketts, unter Druck geformt, während in der zweiten Stufe der Formgebung unter Druck aus diesem Streifen plastische Kohlebriketts hergestellt werden.

In "Chemistry of Coal Utilization" von Elliott, zweiter Ergänzungsband 1981, Seiten 633-638, ist ein Verkokungsverfahren beschrieben, bei dem Braunkohle getrocknet, bei niedriger Temperatur karbonisiert, abgekühlt, zerkleinert, mit Teer und Zusätzen gemischt,· brikettiert und verkokt wird. Braunkohle ist eine nicht zusammenbackende Kohle, die keinen Erweichungspunkt hat. Bei den Koksbriketts gemäß

Elliott handelt es sich vim kein hochfestes Produkt mit Hochofenqualität.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Koksbriketts mit hoher Festigkeit,-die als Hochofenkoks verwendet werden können, das die folgenden Stufen umfaßt:

(a) Beschaffung von Kohle,

(b) Erhitzen der Kohle auf die Temperatur des Erweichungspunktes der Kohle oder darüber zur Herstellung von teilweise karbonisierter Kohle bzw. Koks (char),

(c) Abkühlen der teilweise karbonisierten Kohle bzw. Koks auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes der Kohle,

(d) Mischen der abgekühlten, teilweise karbonisierten Kohle bzw; Koks mit Teer zur Herstellung einer Mischung aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle bzw. Koks,

(e) Brikettieren der Mischung aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle bzw. Koks zur Herstellung von Briketts aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle bzw» Koks und

(f) Calcinieren der Briketts zur Herstellung von hochfesten Briketts,

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Abkühlung der teilweise karbonisierten Kohle vorzugsweise bis auf eine Temperatur von Umgebungstemperatur bis 116 C (240.F) durchgeführt.

Bei der Herstellung von Koksbriketts traten bisher Probleme bei der Brikettierung auf. Beim Heißbrikettieren weist das

Koksmaterial Klebeeigenschaften auf,· die bewirken, daß die Beschickungsmaterialien an der Vorrichtung zur Überführung der Beschickungsmaterialien in die Brikettiervorrichtung hafteni Wenn kaltes kohlenstoffhaltiges Material brikettiert wird,- weist das Brikettprodukt eine geringe Festigkeit auf. Die vorliegende Erfindung liefert nun ein verbessertes Ausgangsmaterial für eiiae Koksbrikettiervorrichtung mit besseren Handhabungseigenschaften sowie ein Verfahren, das ein verbessertes Koksbrikettprodukt mit Hochofenqualität liefert.

Die verbesserte Festigkeit des erfindungsgemäßen Brikettprodukts ist zurückzuführen auf die Brikettierung von teilweise karbonisierter Kohle. Die zu brikettierende Kohle, bei der es sich vorzugsweise um Backkohle (Kokskohle) handlet, kann eine gemahlene Kohle sein, die zu 80% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,32cm (1/8 inch) passiert«

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kohle, bei der es sich um Schwarzkohle (Eastern coal) handeln kann,- vorzugsweise gemahlen und dann durch Erhitzen teilweise karbonisiert. Bei der partiellen Karbonisierung durch Erhitzen der gemahlenen Kohle wird die Kohle auf die Temperatur des Erweichungspunktes der Kohle oder darüber erhitzt,- die jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der sie ihre Backeigenschaften verliert, vorzugsweise wird sie auf Temperaturen innerhalb des Bereiches von 399 bis 454 C (750 bis 85O°F) erhitzt. Der Erweichungspunkt der Kohle ist definiert durch (ASTM D-2639-71).

Während' die teilweise karbonisierte Kohle sMi auf einer

Temperatur von 399 bis 454⁰C (750 bis 85O°F) befindet (beispielsweise 5 bis 30 Minuten lang), werden Gase und Teere von der Kohle abgegeben. Diese Gase und Teere werden abgetrennt. Das Gas stellt ein Treibgasprodukt dar und Teile des Teers können später mit der teilweise karbonisierten Kohle als Bindemittel zum Brikettieren wieder-vereinigt werden. Nach dem Erhitzen der Kohle auf Temperaturen innerhalb des Bereiches von 399 bis 454 G (750 bis 85O⁰F), wird die teilweise karbonisierte Kohle dann auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes der Kohle abgekühlt; Die abgekühlte Kohle kann dann mit Teer gemischt und anschließend brikettiert werden. Da die Brikettierung bei Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes der Kohle durchgeführt wird, werden die Probleme des Standes der Technik, daß die klebrige Kohle an der Beschickungsvorrichtung für eine Brikettiervorrichtung haftet,· vermieden. Die Temperaturen, auf welche die teilweise karbonisierte Kohle abgekühlt wird,· kann irgendeine beliebige Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes der Kohle sein. Bevorzugte Temperaturen sind Temperaturen zwischen minus 18 und 399°C (0 bis 75O°F)_e Am zweckmäßigsten wird die Kohle auf eine. Temperatur zwischen Umgebungstemiperatur und 116°C (240°F) abgekülhlt» Die Umgebungstemperatur kann Raumtemperatur,- d.h. 21°C. (70 F) sein oder beispielsweise im Sommer kann sie 32°C (90⁰F) oder im Winter minus 7⁰C (20°F) betragen;

Die abgekühlte Kohle, die mit Teer gemischt und danach brikettiert worden ist, wird dann bei einer Temperatur

von vorzugsweise zwischen 816 und 927°C (15OO-17OO°F) calciniert. Die calcinierten Briketts stellen einen hochfesten Koks dar,· der als Hochofenkoks verwendet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der teilweise karbonisierte Koks, der abgekühlt worden ist,- dann gemahlen, bevor er mit Teer gemischt wird.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Brikettiersystem zur Herstellung von hochfestem Koks mit der Bezugsziffer 17 allgemein dargestellt. Die Kohle 1 kann gemahlene Kohle sein, die zu 80% eine Teilchengröße von weniger als 0,-32cm (1/8 inch) hat. Die Kohle 1 in dem Vorratsbehälter 15 kann durch einen Fördermechanismus 2 zu der partiellen Karbonisierungsvorrichtung 3 gefördert werden. Alternativ kann die gemahlene Kohle fluidisiert und durch eine Rohrleitung mittels eines Trägergases zu der partiellen Karbonisierungsvorrichtung gefördert werden. Die partielle Karbonisierungsvorrichtung 3 erhitzt die Kohle auf Temperaturen zwischen 399 und 454°C (750-85O⁰F) zur Herstellung von teilweise karbonisierter Kohle bzw. Koks, die (der) in die Kühleinrichtung 6 gefördert wird. Die partielle Karbonisierungsvorrichtung 3 kann alternativ ein Zwei-Stufen-Erhitzungssystem sein,- in dem die gemahlene Kohle in einer ersten Erhitzungsstufe zuerst auf etwa 316 C (600 F) und dann in einer zweiten Erhitzungsstufe auf Temperaturen zwischen 399 und 454°C (75O-85O°F> erhitzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in die partielle Karbonisierungsvorrichtung 3 Sauerstoff eingeleitet,

wodurch die Kohle in der Karbonisierungsvorrichtung teilweise oxidiert x^ird. Beim Erhitzen der Kohle in der partiellen Karbonisierungsvorrichtung entstehen auch Gas und Teer. Die Mischung aus Gas und Teer wird mittels eines Gas-Feststoff-Separators, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, aufgetrennt in einen Gasstrom und in einen Teerstrom. Das Gas, das durch die Leitung 16 entnommen wird, kann als Heizmaterial (Treibmittel) verwendet werden, und ein Teil des Teers, der durch die Leitung 4 entnommen wird,· kann verwendet werden für die Wiedervereinigung mit der teilweise karbonisierten Kohle (Koks), wie in der Zeichnung dargestellt. Aus der Kühleinrichtung 6 wird die abgekühlte Kohle (Koks), die teilweise karbonisiert ist, in der Leitung 7 in den Mischer 8 gefördert. Vor dem Erreichen des Mischers 8 kann die abgekühlte,- teilweise karbonisierte Kohle (Koks) gemahlen werden. In dem Mischer 8 wird die abgekühlte, teilweise karbonisierte Kohle (Koks) mit Teer gemischt zur Herstellung einer Mischung aus gekühlter, teilweise karbonisierter Kohle (Koks) und Teer,- die durch die Leitung 9 in die Brikettiervorrichtung 10 eingeführt wird. Briketts aus der Mischung aus der gekühlten, teilweise karbonisierten Kohle (Koks) und Teer werden durch die Leitung 11 in die Calciniervorrichtung 12 eingeführt, in der sie bei einer Temperatur zwischen 816 und 927 C (1500-170O⁰F), vorzugsweise bei etwa 871°C (1600°F), calciniert werden zur Herstellung von hochfesten Koksbriketts 14, die als Hochofenkoks verwendet werden können. Die hochfesten Koksbriketts werden durch die Leitung 13 in die Fördereinrichtung 18 überführt, mit der sie zum Ort ihrer Verwendung oder Lagerung gefördert werden.

In der nachstehenden Tabelle ist ein Beispiel für Briketts

angegeben,- die erfindungsgemäß hergestellt worden sind. In diesem Beispiel wird eine Schwarzkohle (Eastern coal),-nämlich eine Pittsburgh Seam coal, bis auf eine solche Teilchengröße gemahlen, daß 80% eine_; Teilchengröße von weniger als 0,32cm (l/8inch) haben. Die gemahlene Kohle wird auf die in C ( F) angegebene partielle Karbonisierungs tempera tür erhitzt,· dann auf eine Temperatur zwischen 82 und 93°C (18O-2OO°F) abgekühlt, gemahlen, dann mit Teer in der in Gextf.% angegebenen Menge gemischt (der Rest besteht aus teilweise karbonisierter Kohle bzw. Koks) und brikettiert vor Durchführung der Calcinierung bei etwa 899°C (1650⁰F). Die Kokshärte wurde bestimmt in einem ASTM-Tumbler bei 1400 Umdrehungen als Prozentsatz der Briketts mit einem Querschnitt von größer als 0,-64cm (1/4 inch).

Wie sich aus dem in der folgenden Tabelle angegebenen Beispiel ergibt,- war das gebildete Koksprodukt sowohl im Hinblick auf seine Kokshärte als auch im Hinblick auf den Prozentsatz der Briketts, die während der Calcinierung zusammenbackten (verschmolzen), sehr akzeptabel.

Es sei darauf hingewiesen,:- daß das Koksprodukt dieses Beispiels auch für andere Zx?ecke gut geeignet ist. So ist es beispielsweise für den Fachmann auch ohne weiteres möglich, durch Verwendung anderer Kohlesorten einen akzeptablen Hochofenkoks herzustellen bei partiellen Karbonisierungstemperaturen von etwa 399 bis etwa 454°G (75O-85O°F). Für den Fachmann auf diesem Gebiet sind auch zahlreiche Abänderungen der Mengenverhältnisse zwischen Teer und Koks in Gew;% ohne weiteres ersichtlich, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Tabelle

Karbonisierungstemperatur in C ( F) verwendeter Teer in Gew.% Kokshärte

Prozentsatz der Briketts,- die
während der Galcinierung zusammenbackten (zusammenschmolzen) 1,7

Beispiel	(800)
427
10	,6
66.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen näher
erläutert,- es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich^ daß si^e darauf keineswegs beschränkt ist,-sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können,- ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Koksbriketts mit hoher Festigkeit,- dadurch gekennzeichnet ,- daß es die folgenden Stufen umfaßt:

(a) Beschaffung von Kohle,-

(b) Erhitzen der Kohle auf die Temperatur des Erweichungspunktes der Kohle oder darüber zur Herstellung von teilweise karbonisierter Kohle (Koks),

(c) Abkühlen der teilweise karbonisierten Kohle (Koks) auf eine. Temperatur unterhalb der Erweichungspunktes der Kohle,-

(d) Mischen der abgekühlten,- teilweise karbonisierten Kohle (Koks) mit Tee<r zur Herstellung einer Mischung aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle (Koks),-

(e) Brikettieren der Mischungen aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle (Koks) auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes der Kohle zur Herstellung von Briketts aus Teer und teilweise karbonisierter Kohle (Koks) und

(f) Calcinieren der Briketts zur Herstellung von hochfesten Briketts.

2; Verfahren nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet,· daß während des Erhitzens der Kohle Teer entfernt wird und daß das Erhitzen auf Temperaturen zwischen 399 und 454°C (750-85O°F) erfolgti

3; Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzens der Kohle Gas entfernt wird und daß das Erhitzen auf Temperaturen zwischen 399 und 454⁰C (750-85O⁰F) erfolgt;

4; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen auf Temperaturen zwischen 399 und 454⁰C (750-85O⁰F) erfolgt und daß die teilxreise karbonisierte Kohle (Koks) auf eine Temperatur von weniger als 399°C (750⁰F) abgekühlt wird.

5; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet _" · . daß das Abkühlen der teilweise karbonisierten Kohle (Koks) auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 116 bis 4,4⁰C (240-40⁰F) erfolgt.

6; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Calcinieren bei einer Temperatur zwischen 816 und 927°C (1500-1700⁰F) durchgeführt wird;

7; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,-dadurch gekennzeichnet, daß beim Erhitzen die Kohle oxidiert wird;

8; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Stufe (a) verwendete Kohle gemahlene Kohle ist;

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise karbonisierte
Kohle (Koks) gemahlen wird;

10; Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 ,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kohle eine Backkohle (Kokskohle) verwendet wird.

11; Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,- daß die hochfesten Koksbriketts die Festigkeit von Hochofenkoks haben;