DD281407A5

DD281407A5 - Verfahren zur herstellung von pyrolysebriketts aus braunkohlen

Info

Publication number: DD281407A5
Application number: DD29931687A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Naundorf; Dietmar Trommer; Andre Guenther; Guenter Scholz; Guenter Seifert; Wieland Schuetter; Dieter Bohlmann; Heinz Limmer; Guenter Stirnal; Hartmut Schuetter
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1990-08-08
Also published as: CS8800358A2; AU1031988A; HU202269B; CN1030091A; AU588720B2; HUT50861A; CS275693B6; JPS63254186A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyrolysebriketts aus Braunkohlen, aus denen in bekannten Anlagen der Mittel- und Hochtemperaturentgasung stueckiger Braunkohlenkoks erzeugt werden kann. Ziel der Erfindung ist es, auf einer breiteren Rohstoffbasis mit geringem technologischen Aufwand hochwertige Pyrolysebriketts zu erzeugen, die bei der Verkokung zu Stueckkoks mit einer bedeutend hoeheren Festigkeit fuehren. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Bindemittels ein Brikettiergut zu entwickeln, das auch bei der Verarbeitung von Braunkohlen mit unguenstiger rohstofflicher Zusammensetzung oder mit erhoehtem Inkohlungsgrad zur Herstellung von hochwertigen Pyrolysebriketts geeignet ist. Erfindungsgemaesz wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dasz als Bindemittel 7,5-15 * Extraktionsrueckstand, der nach einer speziellen Technologie aus den schweren Rueckstaenden der Vakuumdestillation von Erdoel erzeugt wird, eingesetzt werden.{Braunkohlenhochtemperaturkoks; Pyrolysebriketts; Bindemittel; Brikettierung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Horste'lung vcn Pyrolysebriketts aus Braunkohlen, aus denen in bekannten Anlagen der Mittel- und Hochtemperaturentgasung stückiger Braunkohlenkoks eneugt werden kann. Der Braunkohlenstückkoks wird für den Einsatz in der Industrie vor allem zum Betreiben von Schachtofenprozessen und als Heizkoks für die dezentrale Wärmeversorgung verwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus Braunkohlen können nach dem einstufigen Verkokungsverfahren nur dünn hochwertige Stückkokse erzeugt werden, wenn die Kohlen zu Spezialbriketts verpreßt und die Briketts nach einem rohrstoffspezifischen Aufheizrtigime entgast werden. Nach dem Verfahren von Rammler l nd Bilker roth entsteht aus Braunkohlen erst dann ein fester Stückkoks, wenn die Trockenbraunkohlen mit hoher Feinheit von 0-1 mm, geringem Feuchtegehalt von etwa 11 % und hohem Preßdruck von mindestens 120MPa verpreßt werden. Das weiteren ist der Einsatz von Braunkohlen mit geringem Aschegehalt und günstiger petrographischer Zusammensetzung erforderlich. Unter den genannten Bedingungen ist die Erzeugung des bekannton BHT-Kokses mit einem mittleren Festigkeitsniveau möglich, welches aber für den Einsatz in Hochöfen noch zu niedrig ist. Es ist weiter bekannt, daß die Festigkeit von Braunkohlenkoks wesentlich erhöht werden kann, wenn die Braunkohlen mit einer bedeutend höheren Feinheit von mindestens 0-0,2mm nach DD-WP 143790 oder nach DD-WP 134958 zu Pyrolysebriketts verpreßt werden.

Eine Erhöhung der Koksfestigkeit ist auch durch Vermischung der Kohle mit Verkokungs- und/oder Granulierhilfsmittel möglich. (DD-WP 120217, DD-WP 124192, DD-WP C10IV2859266) Als Verkokungshilfsmittsl kommen Sulfitablaugen, zu Pulver getrocknete Sulfitablaugen, Mineralsäuren, Salzlösungen, wasserlösliche Klebestoffe, Harnstoffverbindungen, Sulfoharze sowie modifizierte Teer- und Erdölprodukte in Betracht. Die Teer- und Erdölprodukte werden durch die Prozeßbedingungen während der Naßajfschlußmahlung bei vorzugsweise 100⁰C (DD-WP 134958, Krug/Nauendorf: „Braunkohlenbrikettierung"; VEB Deutscher Verlag fi'r Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, Band 2, S. 152ff), durch hydrothermale Behandlung der Kohlen bei Temperaturen von übei 100^cC und durch Zusatz von Laugen, Mineralsäuren oder Mineralsalzlösungen modifiziert. Für alle Verfahren zum Einsatz von modifizierten Teeren und Erdölprodukten ist ein hoher technologischer Aufwand und eine vergleichsweise geringe Erhöhung der Koksfestigkeit kennzeichnend. Außerdem treten beim EinsaU von Laugen, Mineralsäuren oder Mineralsalzlösungen Probleme durch Korrosion, stoffliche Verschlechterung der Koksqualität und Beiast jng der Umwelt auf.

Aus den genannten Gründen hat der Einsatz von modifizierten Teer- und Erdölprodukten bei den großtechnischen Verfahren der Braunkohlenverkokung bislang keine Anwendung gefunden.

Bekannt ist weiter, daß bereits durch den Einsatz von geringen Mengen Teer und Bitumina zur Trockenbraunkohle ohne die oben genannten modifizierten Prozeßbedingungen deren Brikettier- und Stückkoksbildungsvermögen sehr stark verringert und bei Anteilen von über 10% gänzlich vernichtet wird (Krug/Naundorf: „Braunkohlenbrikettierung" Band 2, Seite 152 und Krug/ Naundorf/Trommer: „Das Brikettier- und Verkokungsverhalten von Brikettgrus* Freib.Forsch.-H. A 714 [19851, S. 16). In der Braunkohlenindustrie wird diese bekannte Erscheinung zur Herstellung von „Ölkohle" für das An- und Abfahren der Brikettstrangpressen genutzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, auf einer breiteren Rohstoffbasis mit geringem technologischen Aufwand hochwertige Pyrolysebriketts zu erzeugen, die bei der Verkokung zu Stückkoks mit einer bedeutend höheren Festigkeit führen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Bindemittels ein Brikettiergut zu entwickeln, das auch bei der Verarbeitung von Braunkohlen mit ungünstiger rohstofflicher Zusammensetzung oder mit erhöhten Inkohlungsgrad zur Herstellung von hochwertigen Pyrolysebriketts geeignet ist. Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß als Bindemittel 7,5-15 Ma.-% Extraktionsrückstand, der nach einer speziellen Technologie aus den schweren Rückständen der Vakuumdestillation von Erdöl erzeugt wird, eingesetzt werden.

Für die Herstellung des Extraktionsrückstandes der tiefen Erdölspaltung ist kennzeichnend, daß der schwere Rückstand aus der Vakuumdestillation von Erdöl zunächst durch mehrstufige thermische Spaltung zu insgesamt 40-65% in unter 500°C siedende Produkte überfü! rt wird, wobei jede nachfolgende thermische Krackstiife mit niedrigerem Druck, niedrigerer Temperatur und mit einer längeren Verweilzeit gefahren wird, wobei nach jeder Krackstufe Umwandlungsprodukte abgetrennt werden und der Rückstand der letzten Krackstufe mit leichten Kohlenwasserstoffen zu etwa 50% extrahiert wird. Der verbleibende Extraktionsrückstand ist als Bindemittel für die Herstellung von Pyrolysebriketts auch dann geeignet, wenn der Rückstand der letzten Krackstufe gemeinsam mit Anteilen des Rückstandes einer oder mehrerer anderer Krackstufen mittels leichter ·

Kohlenwasserstoffe extrahiert wird.

Die Anzahl der thermischen Krackstufen beträgt vorzugsweise 2, wobei die erste Stufe bei einem Druck von etwa 1,4 MPa, einer Temperatur von etwa 425°C sowie einer Verweilzeit von etwa 20 Minuten und die zweite Krackstufe bei nahezu atmosphärischem Druck, e.iier Temperatur von etwa 400⁰C und einer Verweilzeit von 60 Minuten mit etwa 15% Dampfzugabe bezogen auf das Einsatzgut betrieben werden.

Für den Erfolg der verfahrenstechnischen Lösung ist weiter entscheidend, daß die getrocknete Braunkohle mit einem Feuchtegehalt von 6-12% und der Extraktionsrückstand zu einem Brikettiertgut mit einer Körnung von mindestens 0-1 mm verarbeitet werden. Das Brikettiergut wird vorzugsweise auf Formkanalstempelpressen mit niner Temperatur von 65 bis 80"C undeinom Preßdruck von größer 120MPa zu Pyrolysebriketts verpreßt. Des weiteren ist es von Vorteil, aber nicht notwendig, wenn das zerkleinerte Mischgut vor der Brikettierung mit etwa 3 bis 5% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 32 bis 42%, vorzugsweise 36%, vermischt wird. Aus den auf diese Weise erzeugten Pyroly: ebrikotts entsteht bei der Verkokung bis 10OCi⁰C mit der für die Braunkohlenverkokung typischen Aufheizgeschwindigkeit ein fester Stückkoks mit einer Druckfestigkeit von größer 35MPa.

Besonders hochwertige Pyrolysebriketts entstehen bei der Zerkleinerung des Mischgutes aus Trockenbraunkohle und Extraktionsrückstand auf eine Körnung von kleiner 0-0,25 mm. Das feinkörnige Mischgut wird auf bekannte Weise durch Vorgranulierung mit geringen Preßdrücken von etwa 30 bis 40 MPa und schonender Zerkleinerung des verdichteten Gutes in eine Granulatkörnung von etwa 0-4 mm überführt. Die Qualität des Granulates kann weiter verbessert werden, wenn das feinkörnige Mischgut vor der Granulierung mit etwa 3 bis 5% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von etwa 32 bis 42% homogen vermischt wird. Das Granulat wird mit oiner Temperatur von 65-30^cC und hohen Proßdrücken von größer 120MPa vorzugsweise mit Formkanalstempelpressen zu Pyrolsebriketts verpreßt. Aus diesen Pyrolysebriketts ist oin Braunkohlenstückkoks mit einer Druckfestigkeit von größer 45MPa herstellbar.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aus bisher für die Herstellung von Stückkoks wenig geeigneten Braunkohlen hochfester Braunkohienstückkoks herstellbar ist.

Gleichzeitig v/ird ein bisher nicht verwertbarer Extraktionsrückstand aus der tiefen Erdölspaltung einer stofflichen Nutzung zugeführt.

Ausführungsbeispiel

Di« Erfindung soll anhand von 3 Beispielen näher erläutert werden:

Beispiel 1

Der schweiu Rückstand der Vakuumdestillation von Erdöl wird einer zweistufigen thermischen Spaltung unterworfen, wobei die erste Krackstufs mit einem Druck von 1,4 MPa, einer Temperatur von 425'C und einer Verweilzeit von 20 Minuten und die zweite Krackstufe mit nahezu atmosphärischen Druck, einer Temperatur von 400^CC und einer Verweilzeit von 1 Stunde mit

15% Dampzugabe bezogen auf den Einsatz betrieben wird und Umwandlungsprodukte nach jeder Spaltstufe abgetrennt werden. Der Rückstand der zweiten Krackstufe wird mit leichten Kohlenwasserstoffen zu 50% extrahiert. 10Ma.-% dieses Extraktionsrückstandes werden mit 90Ma.-%Niederlausitzsr Trockenbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von 10,2% durch gemeinsame Zerkleinerung in eine Körnung von 0-0,7 mm überfuhrt. Das so erhaltene Mischgut aus Trockenbraunkohle und Extraktionsrückstand wird mit 3,5Ma.-% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 36% homogen vermischt und danach mit einer Temperatur von 80°C und einem Preßdruck von 140 MPa auf einer Formkanalstempelpresse verpreßt. Bei der Verkokung der Pyrolysebriketts bis 1000⁰C nach dem bekannten Aufheizregime von Vollmaior entsteht ein Stückkoks mit einer Abriebfestigkeit von M40 = 81% und einer Druckfestigkeit von 41 MPa.

Beispiel 2

90Ma.-% Trockenbraunkohle mit einem überdurchschnittlich hohen Aschegehalt von 16% und einem Feuchtegehalt von 10,5% werden gemeinsam mit 10 Ma.-% Extraktionsrückstand gemäß Beispiel lauf eino Körnung von 0-0,2 mm zerkleinert. Das Mahlgut wird mit 3,5% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 36% homogen vermischt und danach durch Vorverdichtung mit einem Preßdruck von 40MPa und Zerkleinerung des verdichteten Gutes in ein Granulat mit der Körnung 0-4mm überführt. Das Granulatwird mit einerTemperetur von 80°C und einem Preßdruckvon 140 MPa auf der Formkanalstempelpresse verpreßt. Bei der Verkokung der Pyrolysebriketts bis 1000° nach dem bekannten Aufheizregime von Vollmaier entsteht ein Stückkoks mit einer Abriebfestigkeit von M40 = 85% und einer Druckfestigkeit von 51 Ml'a.

Beispiel 3

90Ma,-% Hartbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von 8,5% werden gemeinsam mit 10Ma.-% Extraktionsrückstand gemäß Beispiel 1 auf die Körnung von 0-0,02 mm zerkleinert. Das Mahlgut wird mit 3,5% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 36% homogen vermischt und danach durch Vorverdichtung mit einem Prußdruck von 40MPa und Zerkleinerung des verdichteten Gutes in ein Granulat mit der Körnung 0-4 mm überführt. Das Granulat wird mit einer Temperatur von 8O⁰C und einem Preßdruck von 140MPa auf einer Formkanalstempelpresse verpreßt. Bei der Verkokung der Pyrolysebriketts bis 1000⁰C nach dem bekannten Aufheizregime von Vollmaier entsteht ein Stückkoks mit einer Abriebfestigkeit von M 40 = 82% und einer Druckfestigkeit von 48MPa.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Pyrolysebriketts aus Braunkohlen, indem die Braunkohlen mit einem Feuchtegehaltvon 6-12%auf eine Korngröße von kleinerO—1 mm zerkleinert, mit einem Bindemittel vermischt werden und das Mischgut mit Preßdrücken von größer 120MPa verpreßt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der schwere Rückstand aus der Vakuumdestillation von Erdöl zunächst durch mehrstufige thermische Spaltung zu insgesamt 40 bis 65% in unter 500⁰C siedende Produkte überführt wird, wobei jede nachfolgende thermische Krackstufe mit niedrigerem Druck, niedrigerer Temperatur und mit einer längeren Verweilzeit gefahren wird, nach jeder Krackstufe Umwandlungsprodukte abgetrennt werden und etwa 50% des Rückstandes der letzten Krackstufe mit leichten Kohlenwasserstoffen als Extraktionsmittel extrahiert werden und der so erhaltene Extraktionsrückstand in Anteilen von 7,5-15Ma.^ der Braunkohle zugemischt und das homogene Mischgut mit einer Temperatur von 65-80⁰C verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rückstand der letzten Krackstufe gemeinsam mit Anteilen der Rückstände der anderen Krackstufen mittels leichter Kohlenwasserstoffe extrahiert werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der schwere Rückstand aus der Vakuumdestillation von Erdöl einer zweistufigen thermischen Spuiur.g unterworfen vvird, wobei die erste Krackstufe mit einem Druck von etwa 1,4MPa, einer Temperatur von etwa 425^CC und einer Verweilzeit von etwa 20 Minuten und die zweite Krackstufe mit nahezu atmosphärischem Druck, einer Temperatur von etwa 400⁰C und einer Verweilzeit von etwa 60 Minuten mit etwa 15% Dampfzugabe bezogen auf den Einsatz betrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das homogene Mischgut mit 3-5 Ma.-% Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 32-42% versetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das homogene Mischgut mit einer Körnung von 0-0,5 bis 0-1 mm direkt verpreßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das homogene Mischgut mit einer Körnung von kleiner 0-0,5 mm vor der Hochdruckbrikottierung in ein Granulat mit der Körnung von 0-4mm überführt wird.