Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья
Техническое решение относится к химической промышленности, в частности, к производству карбида кальция. Предлагаемая линия включает реакторы для обжига преимущественно кальцийсодержащего и преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, парогенератор и источник кислорода и позволяет утилизировать отходы угледобычи - отвалы забалансового окисленного угля, и значительно сократить выбросы парниковых газов, в частности диоксида углерода, при их переработке, что улучшает экологическую обстановку на угольных разрезах.. Согласно полезной модели, реактор для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом с основной горелкой топки парогенератора, а реакторы для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксозольных остатков соединены газопроводом со сбросной горелкой топки парогенератора, причем основная и сбросная горелки парогенератора, реакторы для обжига кальций - и углеродсодержащих компонентов шихты и печь для получения карбида кальция соединены газопроводами с источником кислорода и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента соединен газопроводом с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции парогенератора. 1ил.
Техническое решение относится к химической промышленности, в частности к производству карбида кальция, и может быть использовано для утилизации отходов угледобычи - отвалов забалансового окисленного угля, составляющих 20% добычи.
Известна схема получения сортового карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи, в частности забалансового окисленного угля (Журнал прикладной химии. Т. 68. Выпуск 10, стр.1727 - 1731, 1995 г), включающая печь для термообработки шихты из окисленного угля при 800°С для получения карбида кальция, пресс для брикетирования шихты под давлением 75 МПа, печь для прокалки брикетов шихты при температуре 1000°С в течение 30 минут, электропечь с температурой 2100°С для получения карбида кальция и газогенератор для получения ацетилена.
Недостатком известной схемы получения карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи является отсутствие промышленной технологии.
Известна схема получения сортового карбида кальция из отходов угледобычи, в частности окисленного угля (патент РФ 
2129093, МПК С01В 31/32, опубликован 20.04.1999 Бюл. 11), включающая реактор для термической переработки окисленного бурого угля до коксозольного остатка с содержание окиси кальция 47,5% и углерода 35,4%, печь для получения карбида кальция при 2100°С в присутствии карбоната кальция в виде известняка, и газогенератор для получения ацетилена.
Недостатком известной схемы получения карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи является отсутствие промышленной технологии.
Известно устройство для получения сырья для производства карбида кальция путем термической переработки забалансового окисленного угля (патент 88662 на полезную модель, МПК С01В 31/32, опубликован 20.11.2009. Бюл. 32), содержащее двухвальный смеситель, соединенный с бункерами полукокса и извести с дозаторами, а также вертикальный цилиндрический реактор для термической переработки окисленных бурых углей, подключенный к указанному бункеру полукокса, при этом устройство снабжено запальной форсункой, а двухвальный смеситель подсоединен к печи для получения карбида кальция.
Недостатком известного устройства является сложность устройства.
Известна схема переработки углекарбонатного минерального сырья (патент 2373178, МПК С07С 45/26, опубликован 20.11.2009), включающая реактор для обжига известняка с получением окиси кальция, печь для получения карбида кальция из окиси кальция и углерода, газогенератор для получения ацетилена, реактор для реакции ацетилена с парами воды для получения водорода, и парогенератор.
Недостатком известной схемы переработки является ее сложность.
Известна линия для переработки углекарбонатного минерального сырья (патент 74912 на полезную модель, МПК С04В 2/02, опубликован 20.07.2008), включающая реакторы для обжига кальцийсодержащего и углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами и бункерами-дозаторами на продуктопроводах кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенными к печи для получения карбида кальция, газогенератор для получения ацетилена, реактор для получения водорода, топку парогенератора и источник кислорода.
К недостаткам известных решений следует отнести высокую стоимость исходного сырья и сложность технологии и, как следствие, ухудшение экологической обстановки на угольных разрезах из-за существенных отвалов забалансового окисленного угля и выбросов парниковых газов.
В основу нового технического решения положена задача утилизации отходов угледобычи - отвалов забалансового окисленного угля, и снижения выбросов парниковых газов, в частности диоксида углерода, при их переработке, что будет способствовать улучшению экологической обстановки на угольных разрезах.
Поставленная задача решается тем, что в линии для переработки углекарбонатного минерального сырья, включающей реакторы для обжига преимущественно кальцийсодержащего и преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами и бункерами-дозаторами на продуктопроводах кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенными к печи для получения карбида кальция, снабженной ацетиленовыми горелками и последовательно соединенной с газогенератором для получения ацетилена и через продукто-провод - с реактором для получения оксида углерода и водорода, топку парогенератора с основными и сбросными горелками, дымососом газов рециркуляции и источник кислорода, согласно полезной модели, реактор для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом с основной горелкой топки парогенератора, а реакторы для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксо-зольных остатков соединены газопроводом со сбросной горелкой топки парогенератора, причем основная и сбросная горелки парогенератора, реакторы для обжига кальций - и углеродсодержащих компонентов шихты и печь для получения карбида кальция соединены газопроводами с источником кислорода, и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента соединен газопроводом с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции парогенератора.
На чертеже изображена предлагаемая линия для переработки углекар-бонатного минерального сырья.
Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья включает реактор 1 для обжига преимущественно кальцийсодержащего и реакторы 2-3 для обжига преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами, соответственно 4 и 5-6, и бункерами-дозаторами, соответственно 7 и 8-9 на продуктопроводах, соответственно 10 и 11-12 кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенные к печи 13 для получения карбида кальция, снабженной ацетиленовыми горелками 14, последовательно соединенной с газогенератором 15 для получения ацетилена и через продуктопровод 16 - с реактором 17 для получения оксида углерода и водорода, топку парогенератора с основными и сбросными горелками, дымососом газов рециркуляции, и источник кислорода. Согласно полезной модели, реактор 1 для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом 18 с основной горелкой 19 топки 20 парогенератора 21, а реакторы 2 и 3 для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксозольных остатков соединены газопроводом 22 со сбросной горелкой 23 топки 20 парогенератора 21, причем основная и сбросная горелки 19 и 23 парогенератора 21, реакторы 1-3 для обжига кальций - и углеродсодержащего компонентов шихты и печь 13 для получения карбида кальция соединены газопроводами соответственно 24, 25 и 26 с источником кислорода 27, в качестве которого использована кислородная станция, и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента, в частности реактор 3, соединен газопроводом 28 с напорным патрубком дымососа 29 газов рециркуляции парогенератора 21. Газогенератор 15 соединен с реактором 1 продуктопровод ом 30 для регенерации (до 30%) образующейся в генераторе 15 гашеной извести в окись кальция, а печь 13 для получения карбида кальция соединена газопроводами 31 и 18 с основной горелкой 19 для подачи в нее оксида углерода, образующегося при получении карбида кальция. В качестве углекарбонатного минерального сырья для переработки в реакторе 1 для обжига кальций содержащего компонента шихты используется смесь известняка (для коррекции состава шихты) с отходами угледобычи, в частности, забансовым окисленным углем, а реакторах 2 и 3 используются отходы угледобычи - забалансовый окисленный уголь.
Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья реализуется следующим образом.
В реакторы 1-3 загружается предварительно прокаленный при 800°С окисленный уголь (с содержанием летучих не более 5%), а в реактор 1 добавляется еще и известняк (для коррекции состава шихты). В реакторы 1-3 подается кислород от источника 27 кислорода по газопроводу 25. В реакторах 1-3 установлены растопочные форсунки (не обозначены) для воспламенения окисленного угля и последующего его горения в среде кислорода, подаваемого через фурмы (не обозначены) до зольного (реактор 1) или коксозольного остатков (реакторы 2, 3). Образующийся в реакторах 1-3 диоксид углерода (СO2), проходя через вышерасположенные слои раскаленного угля восстанавливается до оксида углерода (СО 2), который по газопроводам 18 и 22 из реакторов 1-3 поступает в основную и сбросную горелки 19 и 23 топки 20 парогенератора 21, в которые по газопроводу 24 подается кислород (O2 ) от источника кислорода 27, в результате взаимодействия которого с оксидом углерода (СО) в топке образуется диоксид углерода (СO 2), который напорным патрубком дымососа 29 газов рециркуляции подается, по меньшей мере, в один из реакторов, в частности реактор 3 для обжига углеродсодержащего компонента, в котором, проходя через слои раскаленного угля снова восстанавливается в оксид углерода (СО), который вновь поступает по газопроводу 22 на сжигание в сбросную горелку 23 топки 20 парогенератора 21. что значительно сокращает выбросы парниковых газов, в частности, диоксида углерода, за счет его рециркуляции, и увеличивает содержание окиси кальция в коксозольном остатке, так как восстановление диоксида углерода в оксид происходит за счет коксовой части коксозольного остатка. Зольные и коксо-зольные остатки термической переработки известняка и окисленных углей из реакторов 1-3 через бункеры-дозаторы 7-9 поступают в печь 13 для получения карбида кальция (СаС2 ), где сплавляются с образованием карбида кальция при температуре 2200°С при работе ацетиленовых горелок 14 на кислородном дутье, подаваемом по газопроводу 26 от источника кислорода 27. Карбид кальция подается далее в газогенератор 15, в котором при обработке карбида кальция водой образуется ацетилен (С2 Н2), который по продукто-проводу 16 поступает в реактор 17 для получения оксида углерода и водорода по известной реакции с парами воды:
С2Н2+2Н 2O=2СО+3Н2
(Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. - Л., 1969, т.1,с.336).
Образующиеся при этом высококалорийные газы (оксид углерода и водород) могут быть сожжены в топке парогенератора или использоваться для получения ценных химических продуктов. До 30% образующейся в газогенераторе 15 гашеной извести Са(ОН) 2 может быть направлено в реактор 1 по продуктопроводу 30 на восстановление ее в окись кальция (СаО), а оксид углерода (СО), образующийся в печи 13 для получения карбида кальция по газопроводам 31 и 18 может быть направлен на сжигание в основные горелки 19 топки 20 парогенератора 21.
Предлагаемая линия позволяет утилизировать отходы угледобычи - отвалы забалансового окисленного угля, содержащего до 50% окиси кальция в зольном остатке, и значительно сократить выбросы парниковых газов, в частности, диоксида углерода, при их переработке, что улучшает экологическую обстановку на угольных разрезах и дает возможность получить из отвального сырья дешевую электроэнергию и ценные товарные химические продукты (карбид кальция, ацетилен, оксид углерода и водород) для их дальнейшей переработки.
Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья, включающая реакторы для обжига преимущественно кальцийсодержащего и преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами и бункерами-дозаторами на продуктопроводах кальций- и углеродсодержащего компонентов, подключенными к печи для получения карбида кальция, снабженной ацетиленовыми горелками и последовательно соединенной с газогенератором для получения ацетилена и через продуктопровод - с реактором для получения оксида углерода и водорода, топку парогенератора с основными и сбросными горелками, дымососом газов рециркуляции, и источник кислорода, отличающаяся тем, что реактор для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом с основной горелкой топки парогенератора, а реакторы для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксозольных остатков соединены газопроводом со сбросной горелкой топки парогенератора, причем основная и сбросная горелки парогенератора, реакторы для обжига кальций- и углеродсодержащих компонентов шихты и печь для получения карбида кальция соединены газопроводами с источником кислорода, и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента соединен газопроводом с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции парогенератора.
