CZ303381B6 - Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu - Google Patents
Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303381B6 CZ303381B6 CZ20110390A CZ2011390A CZ303381B6 CZ 303381 B6 CZ303381 B6 CZ 303381B6 CZ 20110390 A CZ20110390 A CZ 20110390A CZ 2011390 A CZ2011390 A CZ 2011390A CZ 303381 B6 CZ303381 B6 CZ 303381B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- coal
- tar
- water content
- liquid products
- coke
- Prior art date
Links
- 239000000571 coke Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 title abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 abstract description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011285 coke tar Substances 0.000 description 4
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe vysokopecního koksu snižováním obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu spocívá v tom, že snížení obsahu vody se dociluje prídavkem hnedého uhlí do cernouhelné vsázky, pricemž v prubehu karbonizace celé uhelné vsázky se alifatické uhlovodíky, obsažené v tekavých produktech, unikajících pri zahrívání její hnedouhelné cásti, váží na polární organické látky cernouhelného dehtu a zvyšují povrchové napetí vuci molekulám vody pro jejich snadné oddelení do vodné vrstvy.
Description
Způsob zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky při výrobě koksu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky při výrobě koksu snižováním obsahu vody ve vysokotepioíuíni koksárenském dehtu.
Dosavadní stav techniky
Při výrobě vysokopecního koksu vzniká v předloze chemického provozu koksovny ochlazováním a následnou kondenzací uvolňujících se karbonizačních plynů z teplot zhruba 800 °C na teplotu 100 až 130 °C také podstatná část vedlejších kapalných produktů, a to dehtu a čpavkové vody. Zbývající část dehtu a vody se oddělí v další části chemického provozu koksovny. Z hlediska následného hospodářského využití těchto kapalných produktů je přitom důležitý zejména dehet, což je hustá olejovitá kapalina tmavé barvy, tvořená směsí několika set chemických sloučenin. Z hlediska elementární organické analýzy tato směs obsahuje v hmotnostním množství zhruba 70 až 80 % uhlíku, 10 až 15 % vodíku, 6 až 10 % kyslíku, 1 až 3 % dusíku, 1 až 3 % síry, zbytek tvoří případné popelovíny. V závodech na zpracování dehtu se pak tato směs dále zpracovává na finální výrobky.
Vznikající vysokoteplotní koksárenský dehet má přitom hustotu při 20 °C obvykle v rozmezí 1,10 až 1,20 g/cm', přičemž obsahuje zhruba 5 až 10 % hmotn. vody. Nejčastěji se oddělování vody z dehtu provádí dekantací při teplotě 60 °C, čímž se obsah vody sníží zhruba na 3 % hmotn.. Známé je rovněž tlakové odvodňování dehtu při teplotách až 200 °C a tlacích asi
0,15 MPa, což vede ke snížení obsahu vody asi na 1 až 1,5 % hmotn..
Použitelnost tohoto způsobu je však omezena pouze na zpracování malých množství dehtu, neboť k jeho provádění jsou zapotřebí patřičné reaktory resp. k tomuto účelu vhodné tlakové nádoby.
3«
Zvláště účinné je pak odvodňování odstřeďováním, kdy se dosahuje snížení obsahu vody na 0,5 až 1 % hmotn. Nevýhodou tohoto způsobuje však jeho poměrně vysoká nákladnost.
Z patentových spisů, konkrétně z evropské patentové přihlášky EP 283 584, je dále známý mechanický způsob snižování obsahu vody a popelovin v surových kamenouhelných dehtech pomocí třífázové dekantační odstředivky, která je opatřena otevřeným šnekem. Dehet se při provádění tohoto způsobu nejprve předehřeje na 60 až 105 °C a s dobou prodlení 30 až 80 s, načež se při čísle odstředění 1000 g až 3000 g a diferenčním počtu otáček mezi šnekem a rotorem 10 až 50 min1 kontinuálně dělí ve vodnou fázi, dehtovou fázi a fázi pevných látek. Periodickým přeru40 šováním plnění alespoň na 1 minutu se po maximálně 6 hodinách dosáhne vysokého a dlouhou dobu konstantního odlučovacího stupně.
Úkolem nyní předkládaného vynálezu je bez jakýchkoli výše uvedených nákladných či složitých dodatečných opatření docílit snížení obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu resp.
obecně zvýšit kvalitu kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace.
Podstata vynálezu
Tento úkol je do značné míry vyřešen způsobem zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace při výrobě vysokopecního koksu snižováním obsahu vody ve vysokoteplot50 ním koksárenském dehtu podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snížení obsahu vody se dociluje přídavkem hnědého uhlí do černouhelné vsázky, přičemž v průběhu karbonizace celé uhelné vsázky se alifatické uhlovodíky, obsažené v těkavých produktech, unikajících při zahřívání její hnědouhelné části, váží na polární organické látky černouhelného dehtu a zvyšují povrchové napětí vůči molekulám vody. Molekuly vody se pak z dehtu lépe oddělují do vodné vrstvy.
Snížení obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu je přitom až do určité hranice přímo úměrné množství přídavku hnědého uhlí do černouhelné vsázky. Tato hranice se pohybuje zhruba kolem 5 až 8 % hmotn. přídavku hnědého uhlí, nicméně je značně odvislá od typu a jakosti jak do vsázky přidávaného hnědého uhlí, tak i typu a jakosti jednotlivých druhů černého uhlí, tvořící černouhelnou část vsázky. Rovněž tak je tato hranice závislá i na technologických parametrech koksovacího procesu, tak i jeho vnějších podmínkách. Při překročení této hranice přídavku hnědého uhlí do černouhelné vsázky pak může dojít k poklesu míry této závislosti případně i k postupnému opětovnému zvyšování obsahu vody v dehtu.
Nicméně lze konstatovat, že při přídavku hnědého uhlí zhruba v rozmezí 2 až 10% hmotn. dochází ke snížení obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu v průměru o 1,5 až 3,5 % hmotn., a to aniž dochází k negativnímu ovlivnění kvality vyráběného vysokopecního koksu.
Zároveň dochází přídavkem hnědého uhlí do vsázky v důsledku snížení obsahu vody k významnému nárůstu obsahu uhlíku v dehtu a současně ke snížení obsahu vodíku a kyslíku, a to nejen vodíku a kyslíku jako prvků zastoupených ve vodě, ale i vodíku a kyslíku jako prvků vázaných v organických sloučeninách, tvořících jednotlivé složky vlastního dehtu. Jak poklesem obsahu vody a snížením obsahu vázaného vodíku a kyslíku, tak s nárůstem obsahu uhlíku se značně zlepšují užitné vlastnosti vyráběného dehtu, což dále umožní jeho následnému zpracovateli snížit náklady na jeho další zpracování. Z pohledu elementární organické analýzy dochází tímto přídavkem hnědého uhlí do černouhelné vsázky k jistým změnám i v obsahu zbývajících prvků, a to síry a dusíku, tyto změny však nejsou z hlediska zlepšení kvality a užitných vlastností vyráběného vysokoteplotního koksárenského dehtu podstatné.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je dále blíže dokumentován přiloženými obrázky, kde graficky v závislosti na množství přídavku hnědého uhlí znázorňuje obr. 1 - výstup analýzy rozptylu uhlíku v dehtu, obr. 2 - výstup analýzy rozptylu vodíku v dehtu obr. 3 - výstup analýzy rozptylu kyslíku v dehtu a obr. 4 - průběh závislosti obsahu vody
Příklad provedení vynálezu
Příklad 1
Způsob zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky při výrobě vysokopecního koksu snižováním obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu podle prvního příkladného provedení spočívá v tom, že snížení obsahu vody se dociluje přídavkem hnědého uhlí do černouhelné vsázky v množství 5 % hmotn. Tímto konkrétním přídavkem hnědého uhlí je docíleno poklesu obsahu vody v dehtu o 2,5 % hmotn.
-2CZ 303381 B6
Jak je patrno i z grafického znázornění na obr. I až obr. 3, je v dehtu zároveň docíleno nárůstu obsahu uhlíku na 74,67 % hmotn. resp. poklesu obsahu vodíku na 6,93 % hmotn. a poklesu obsahu kyslíku na 7,99 % hmotn.
Příklad 2 s
Způsob zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbon i zace uhelné vsázky při výrobě vysokopecního koksu snižováním obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu podle druhého příkladného provedení spočívá v tom, že snížení obsahu vody se dociluje přídavkem hnědého uhlí do čemouhelné vsázky v množství 10% hmotn. Tímto přídavkem hnědého io uhlí je docíleno poklesu obsahu vody v dehtu o 1,3 % hmotn.
Jak je patrno i z grafického znázornění na obr. 1 až obr. 3, je v dehtu zároveň docíleno nárůstu obsahu uhlíku na 82,30 % hmotn. resp. poklesu obsahu vodíku na 6,72 % hmotn. a poklesu obsahu kyslíku na 8,58 % hmotn.
Jak je z celých grafických závislostí zřejmé, dochází podle obr. 1 s postupně se zvyšujícím přídavkem hnědého uhlí od 0,1 % hmotn. přes 5 % hmotn. (viz l. příklad provedení vynálezu) až do 10% hmotn. (viz 2. příklad provedení vynálezu) do čemouhelné vsázky k plynulému nárůstu obsahu uhlíku v dehtu. Zároveň, jak je zřejmé z obr. 2 dochází v tomto rozmezí přídavku hnědé20 ho uhlí k plynulému poklesu obsahu vodíku. Co se týče průběhu obsahu kyslíku, dochází, jak je zřejmé z obr. 3, k jeho plynulého poklesu až do hranice 5 % hmotn. přídavku hnědého uhlí, poté dochází k jeho opětovnému mírnému nárůstu.
Závislost obsahu vody na velikosti přídavku hnědého uhlí je pak zřejmá z obr. 4. Jak je z grafic25 kého znázornění patrno, dochází ze srovnávací hodnoty 4,9 % hmotn. obsahu vody v dehtu, dosahované při běžné provozní vsázce resp. při nulové hodnotě obsahu hnědého uhlí postupným nahrazováním černého uhlí k plynulému poklesu obsahu vody až na obsah 2,7 % hmotn. Této minimální hodnoty je dosaženo při přídavku hnědého uhlí kolem hranice 5 % hmotn. Při dále se zvyšujícím se přídavku hnědého uhlí pak opětovně dochází k nárůstu obsahu vody, přičemž až od zhruba 8% hmotn. toho přídavku dochází ke zvýšení obsahu vody nad srovnávací hodnotu. Nicméně, jak je již uvedeno výše, je snížení obsahu vody značně proměnlivé v závislosti jak na velikosti přídavku hnědého uhlí, tak i na typu a jakosti jak do vsázky přidávaného hnědého uhlí, tak i typu a jakosti černého uhlí, tvořící čemouhelnou část vsázky, tak i na podmínkách, za kterých koksovací proces probíhá.
Průmyslová využitelnost
Způsob dle vynálezu lze široce využít na všech stávajících koksovnách, a to jak při výrobě vysokopecního koksu, tak i koksu otopového.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (1)
- 40 1. Způsob zvyšování kvality kapalných produktů vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky při výrobě vysokopecního koksu snižováním obsahu vody ve vysokoteplotním koksárenském dehtu, vyznačující se tím, že snížení obsahu vody se dociluje přídavkem hnědého uhlí do čemouhelné vsázky, přičemž v průběhu karbonizace celé uhelné vsázky se alifatické uhlovodíky, obsažené v těkavých produktech, unikajících při zahřívání její hnědouhelné části, váží na polární45 organické látky čemouhelného dehtu a zvyšují povrchové napětí vůči molekulám vody pro jejich snadné oddělení do vodné vrstvy.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110390A CZ303381B6 (cs) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu |
| PCT/CZ2012/000057 WO2013000444A2 (en) | 2011-06-29 | 2012-06-26 | Coal charge for blast furnace coke production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110390A CZ303381B6 (cs) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011390A3 CZ2011390A3 (cs) | 2012-08-22 |
| CZ303381B6 true CZ303381B6 (cs) | 2012-08-22 |
Family
ID=46671080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110390A CZ303381B6 (cs) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303381B6 (cs) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157681A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-03-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炉用コ−クスの製造方法 |
| CN1224043A (zh) * | 1998-01-23 | 1999-07-28 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种煤热解与焦化过程中增油减水的方法 |
-
2011
- 2011-06-29 CZ CZ20110390A patent/CZ303381B6/cs unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157681A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-03-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炉用コ−クスの製造方法 |
| CN1224043A (zh) * | 1998-01-23 | 1999-07-28 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种煤热解与焦化过程中增油减水的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2011390A3 (cs) | 2012-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hoekman et al. | Hydrothermal carbonization (HTC) of loblolly pine using a continuous, reactive twin-screw extruder | |
| González-Arias et al. | Insights into the product quality and energy requirements for solid biofuel production: A comparison of hydrothermal carbonization, pyrolysis and torrefaction of olive tree pruning | |
| Zhou et al. | Effect of sulfuric acid on the pyrolysis of Douglas fir and hybrid poplar wood: Py-GC/MS and TG studies | |
| Déniel et al. | Bio-oil production from food processing residues: improving the bio-oil yield and quality by aqueous phase recycle in hydrothermal liquefaction of blackcurrant (Ribes nigrum L.) Pomace | |
| Shui et al. | Caking and coking properties of the thermal dissolution soluble fraction of a fat coal | |
| Sharma et al. | Study of kinetics of co-pyrolysis of coal and waste LDPE blends under argon atmosphere | |
| Reza et al. | Hydrothermal carbonization (HTC) and pelletization of two arid land plants bagasse for energy densification | |
| CA2944852C (en) | System and method for thermocatalytic treatment of material and pyrolysis oil produced therewith | |
| Shui et al. | Hydrothermal treatment of a sub-bituminous coal and its use in coking blends | |
| MX2009012544A (es) | Fermentacion para la generacion de biogas a partir de material organico susceptible de ser bombeado. | |
| Shi et al. | Reaction of volatiles from a coal and various organic compounds during co-pyrolysis in a TG-MS system. Part 2. Reaction of volatiles in the free gas phase in crucibles | |
| Nam et al. | Pyrolysis of cashew nut shell: A parametric study | |
| WO2010012997A2 (en) | Process for production of bio-oil by coprocessing of biomass in a delayed coking unit | |
| Atienza-Martínez et al. | Effect of torrefaction on the catalytic post-treatment of sewage sludge pyrolysis vapors using γ-Al2O3 | |
| Maree et al. | Chemical and physical characterization of spent coffee ground biochar treated by a wet oxidation method for the production of a coke substitute | |
| Wauton et al. | Characterization of water hyacinth (Eichhornia crassipes) for the production of thermochemical fuels | |
| WO2011005918A3 (en) | Delayed coking process | |
| WO2009100841A3 (en) | Process and plant for refining raw materials containing organic constituents | |
| Nazari et al. | Comparative studies of co-conversion of waste activated sludge and lignocellulosic wastes through hydrothermal liquefaction | |
| e Silva et al. | Hydrothermal carbonisation of manure-derived digestates: Chemical properties and heavy metals distribution in end-products | |
| JP6036411B2 (ja) | 石炭の改質方法及びコークスの製造方法 | |
| Zhang et al. | Effect of volatile matter and ash composition on the migration of organic sulfur during pyrolysis of high-sulfur coal | |
| CZ303381B6 (cs) | Zpusob zvyšování kvality kapalných produktu vysokoteplotní karbonizace uhelné vsázky pri výrobe koksu | |
| US20130160355A1 (en) | Method for Processing Solid and Liquid Wastes from the Production of Vegetable Oil | |
| Farobie et al. | Eco-innovation in energy: Solid degradation kinetics of rejected red macroalgae (Kappaphycopsis cottonii) for bio-oil and biochar production |