Способ подготовки угольной шихты к коксованию

 

Сущность изобретения способ подготовки угольной шихты к коксованию включает частичное брикетирование шихты со связующим. При содержании газовых углей в составе брикетируемой части шихты более 50% в качестве связующего используют нефтяные продукты, полученные на основе прямогонных остатков со степенью ароматичности не более 0,100. При содержании отощенноспекающихся и тощих углей более 50% в брикетируемой части шихты используют нефтяные связующие , полученные из остатков термодеструктивной переработки и имеющие степень ароматичности более 0,100. 4табя

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5030065/04 (22) 27.02.92 (46) 30.1 3 93 Бюл. Мю 43-44 (75) Гуляев В.М„Долгих О.Ф„Мельничук АЮ„Цвениашвили ВЖ (73) Днепродзержинский индустриальный институт (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ К КОКСОВАНИЮ (57) Сущность изобретения: способ подготовки угольной шихты к коксованию включает частичное брикетирование шихты со связующим. При содер- (в) Щ (щ 2003659 С1 (5Ц 5 С 16 8 53 О8

2 жанни газовых углей в составе брикетируемой части шихты более 50% в качестве связующего используют нефтяные продукты, полученные на основе прямогонных остатков со степенью ароматичности не более О,t00. При содержании отощенноспекающихся и тощих углей более 50% в брикетируемой части шихты используют нефтяные связующие, полученные из остатков термодеструктивной переработки и имеющие степень ароматичности более 0,100. 4 табл.

2003659

Изобретение относится к области переработки углей и может быть использовано при коксовании частично брикетированных со связующим угольных шихт на коксохимических заводах, Известен способ производства металлургического кокса с применением в качестве связующего при брикетировании угля битума пропановой деасфальтизации и/или продукта его термаокислительной конденсации (11.

Недостатком указанного способа является то, что он не учитывает влияния связующего на спекаемасть брикетируемых, углей, которое обусловлено его структарнохимическим составом, а также индивидуальных свойств углей, в результате чего возможна формирование кокса недостаточна высокого качества. с

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ подготовки угольной шихты к коксованию методом частичнога брикетирования (21. Согласно этому способу, брикетированию подвергают шихту ухудшенного марочного состава с повышенным содержанием газовых углей (60%), при этом в качестве связующего используется нефтебитум марки БН

70/30. Применение этого способа позволяет получать кокс кондиционного качества из брикетируемай и небрикетируемой части шихты, при этом в состав шихты для коксования вовлекается повышенное (против обычного) количество слабаспекающихся и неспекающихся углей.

Недостаткам этого способа является то, что он не учитывает особенностей спекающего воздействия различного вида нефтяных остатков при совместном коксовании с углями разных марок, которые могут быть использованы при частичном брикетировании угольных шихт для коксования, в результате чего при подготовке шихты к коксованию отсутствует вазможность вовлечения в них значительных количеств слабаспекающихся и неспекающихся углей высокой стадии метаморфизма (марок ОС и

Т), т,к. в этом случае (при использовании в качестве связующего нефтяных остатков первого происхождения, в т.ч. и нефтебитума БН 70/30) происходит резкое ухудшение качества кокса из брикетируемой части ших. ты. Этой же причиной (невозмажностью использования большого количества слабаспекающихся углей высокой стадии метамарфизма в шихтах) обусловлен пониженныйый (па сравнению с предлагаемым способам) выход кокса. Кроме того, существенным недостатком прототипа является применение в качестве связующего

55 дорогого и дефицитного товарного нефтепродукта БН 70/30.

Целью изобретения является повышение механической прочности и выхода кокса.

Поставленная цель достигается тем, что при частичном брикетировании шихты с повышенным содержанием газовых углей в брикетируемой части в качестве связующего используют тяжелые нефтяные продукты первичного (нетермодеструктивного) происхождения, а при брикетировании шихт с высоким содержанием высокометаморфизованных углей в качестве связующего используют тяжелые высокоароматизированные нефтепродукты вторичного происхождения.

К нефтесвязующим первичного происхождения относятся продукты "битумного" основания, а именно гудроны, остаточные или окисленные битумы (типа БН 70/30); к нефтесвязующим вторичного происхождения относятся продукты термодеструктивной переработки различного сырья (крекинг-остатки, смолы пиролиза и т.п.), а также ароматизированные.экстрактв, полученные при очистке всех видов сырья селективными растворителями (фенолом, фурфуролом, N-метилпирролидоном и т.п.), и продукты их дальнейшей переработки (вакуумной разгонки, термообработки). Хотя укаэанные продукты являются остатками нефтяного происхождения, их структура существенно различается в зависимости от способа переработки, чта особенного заметно при сравнении ИК-спектров связующих. Чтобы конкретизировать эти различил по данным И КС для каждого вида связующего рассчитывали степень ароматичности (А) согласно методике (Труды Баш Н ИИ Н П, вып. XVt, 1977, с.22-26) из соотношения:

Di

А=—

D2 где Di и 02 — оптические плотности пробы связующего в максимумах полос поглощения валентных колебаний ароматических и парафиновых С-Н-связей соответственно при 3040 и 2850 см . Di и D2 определяются из зависимостей

100, 100

Di=Jg —; D2= lg —;

ti 2 где Ii,I2 — проценты пропускания пробы в максимумах аналитических полос поглощения.

Для связующих первичного происхождения (М 1 — 7 табл.1), не подвергавшихся термодеструктивной переработке или селективной экстракции, степень ароматичности может изменяться от 0,046 (и менее) до

2003659

0,098. Значение А для продукта М 6 определено для асфальтенов битума — наиболее тяжелой фракции связующих первичного происхождения. Это означает, что для названных продуктов максимальное значение

А (с учетом погрешности определения 23 ) не более 0,100. Для продуктов, полученных в результате экстракции (hh 8) или термодеструктивной переработки остаточного или дистиллятного сырья (М 10-19) "0 значение А превышает 0,100 эа счет увеличения содержания ароматических структур.

Эти различия обусловливают и различное влияние связующих на качество кокса из углей разных марок. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в зависимости от состава частично брикетируемой шихты в качестве связующего применяют тяжелые 20 нефтепродукты первичного (А< 0,100) или вторичного (А>0,100) происхождения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не 25 только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соот- 30 ветствии критерию "существенные отличия

Способ осуществляется следующим образом. Измельчение угли дозируют, полученную шихту иэ донецких углей 35 подвергают частичному брикетированию (содержание брикетов в шихте 35%). При неизменном составе небрикетируемой час- . ти шихты (Г-40%, Ж-30, К вЂ” 10%, ООС—

10%, Т вЂ” 10%) варьируют марочный состав 40 брикетируемой части, применяя при этом нефтесвязующие различного происхождения и соответственно различного группового химического состава (табл.2). В качестве связующих в примере конкретного выпол- 45 нения способа взяты наиболее. типичные представители обоих классов нефтяного происхождения.

Брикетирование осуществляют на гидравлическом ручном прессе. количество 50 связующего 8 к-массе. брикета. Варианты марочного состава, вида связующего и прочности лабораторного кокса из брикетов приведены в табл,3.

По результатам коксования видно, что 55 максимальную прочность и выход кокса обеспечивает применение высохоароматизированной пиролизной смолы {фракция

>250 С) при брикетировании шихты с повышенным содержанием высокометаморфизованных углей (вариант 2), Кроме того, применение пиролизной смолы позволяет исключить газовый уголь из шихты (вариант 3), при этом прочность кокса сохраняется на достаточно высоком уровне, сопоставимом с качеством кокса по прототипу (вариант 1) при максимальном выходе кокса.

Использование битума БН 70/30 при брикетировании шихты с повышенным содержанием углей ОС и Т приводит к снижению качества кокса (вариант 4). К аналогичному результату приводит применение пиролизной смолы при брикетировании шихты с повышенным содержанием газовых углей (вариант 5).

Улучшение качества кокса в случаях 2 — 3 (табл.3) авторы обьясняют специфическим воздействием связующего на коксуемые угли. ИК-спектроскопический анализ Р и уфракций применяемых связующих (пиролизной смолы и БН 70/30), проведенный авторами, указывает на значительные различия в структуре названных компонентов для продуктов первичного (типа БН

70/30) и второго происхождения, пиролизная смола обладает наиболее ярко выраженными свойствами вторичных связующих. Для Р -фракции пиролизной смолы характерно наличие больших полиароматических фрагментов с малочисленными и короткими парафиновыми заместителями. В то же время в составе "фракции содержится значительное количество тяжелых ароматических углеводородов или тяжелой ароматики (64,2% — см. табл.1) с числом конденсированных ароматических колец > 4. Это обстоятельство обусловливает высокое хймическое сродство связующего.с органической массой углей повышенной стадии метаморфиэма, переходящих в пластическое состояние, в особенности углей марок ОС и К2, поэтому в процессе совместного коксования названных углей и связующих наблюдается интенсивная пластификация зерен угля, что в сочетании с усиленным выделением летучих обусловливает сильное вспучивание брикетов, создавая тем самым дополнительное давление а коксуемой загрузке, способствует и дополнительному повышению выхода и качества кокса.

Наиболее интенсивную пластификацию углей ОС и К обусловливает у - фракция пиролиэной смолы, ее значительное количество содержится в составе связующего (84,5Я это обстоятельство позволяет включать в состав брикетируемой части до 50 тощего угля (вариант 2 табл.3).практически без ухудшения качества кокса.

2003659 ту для коксования при брикетировании коксованию, поскольку к началу перехода целесообразно использовать нефтесвяэующие первичного А 0,100 (битумного) происхождения. отощенно-спекающегося угля в пластичное состояние, формирование кокса из связукФщего практически завершается, и это не по- 20. Таким образом, проанализировав данные табл.1,3,4, можно сделать вывод, что при содержании газовых углей в брикетируэволяет включать в состав брикетируемой части значительное количество тощего угля (вариант 4 табл.3). емой части шихты более 50 целесообраэПолученный кокс испытывают на меха- 25 но применять нефтяное связующее со ническую прочность, определяют выход степенью ароматичности менее 0,100; а при кокса. Коксования осуществляли в специсодержании отощенно-спекающихся и тоальном сетчатом контейнере(ящичные кок- . щих yrneA в составе брикетируемой части сования). в промышленной печи. При . шихты более 50$ целесообразно применеиэменном составе небрикетируемой час- 30 нять связующее со степенью ароматичности более 0,100. ти варьируют состав и вид связующего брикетируемой части. (56) Заявка Японии

В табл.4 приведены результаты испытаний полученного кокса, . 1Ф 5348201, кл. С 10 Z 5/16, 1979.

35 Кокс и химия, 1985, Ы 9, с.11-13.

Таблица l

Прочность лабораторного кокса

Марочный состав кгикты. jL

Степень вроматичности сеязу«щего (д) Свезу«щее зз за

n/e

Nl0

П25

ОС

0.046

O,054

Гудрон

Битум БНД

4S/90

То же

Битум БН 70/30

То же

Дсфальтены битума 6Н ТО/30

То же Экстракт дуосол-процесса (экстракт-асфальт) То же

Утяжеленный остаток термокрекинга мазута

Утяжеленный остаток аисбре,кинга гудрона

То же

Остаток деструктивно-вакуумной перегонки мазута

Остаток термообрзботки гудрона (нефтяной пек) То же

1 2

7,4

91,6

20

0 054

0,066

0,068

11.0

7,3

10,7

81,4

92,7

83,Э

О

- ° 6

7,6

8,8

90,6

89;4

0.098

0.098

0.118

О;118

9,8

7,8

88.7

91.6

9 l0

0.173

8.1

8.2

89.7

90.1

50,з

0.180 .

0.180

12 !

0.196

7,4

7,3

89,9

92.3

0,221

0221

Утяжеленный дистнллятный крекинг-остаток

То же

Смола пиролиав (фр.»250 C) То же

17

7.6

7,3

89.8

92.9.20

0.712

0,712

88,7

93.3

7,3

7,2

0,670

0 870 l9

Кроме того, по мненик) авторов. сильно При использовании предлагаемого спопластифицированный уголь OC является, в соба подготовки к коксованию угольной свою очередь, пластификатором тощего уг- шихты методом частичного брикетирования ля. Что касается битума БН 70/30), то его сосвязующим наиболее предпочтительным компоненты (P и у -фракции) отличаются 5 является вариант брикетирования шихты с фгораздо меньшей степенью конденсирован- повышейным содержанием высокометаности ароматических фрагментов, при этом морфизованных слабоспекающихся углей в их состав входит большое колйчество раз- (марки ОС и Т) с применением нефтесвязувитых парафиновых заместителей. В соста- ющих вторичного происхождения (А 0,100), ве у -фракции содержится большое 10 обладающихмеэогеннойспособностью.т.е. количество парафино-нефтеновых углево- способностью образовывать мезофаэу в дородов (18,37о). Такая разнородность в процессе коксования, это позволяет повыструктурах связующего и органической мас- сить выход кокса и его качество. сы углей марок QC и Т приводит к практически полному отсутствию взаииодействия .15 При необходимости же вовлечения поэтик углей и связующего и раздельному их вышенного количества газовых углей в ших10

2003659

Таблица 2

Ф

Характеристика. связующих

Таблица 3

Т ° блице 4

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ

ШИХТЫ К КОКСОВАНИЮ, состоящей из газовых, жирных, коксовых, отощенно-спекающихся и тощих углей, включающий дозировку компонентов шихты, разделение шихты на брикетируемую и небрикетируемую части, смешение брикетируемой части шихты со связующим и брикетирование смеси, смешение брикетов с небрикетиру10 емой частью шихты и коксование смеси, отличающийся тем, что при содержании в брикетируемой части шихты газовых углей более 50$ в качестве связующего используют нефтяные продукты са степенью ароматичности не более 0,100, а при содержании отощенно-спакающихся и тощих углей более 50 - нефтяные связующие со степенью ароматичности более

20 0,100.