DE1471556C - Verfahren zur Herstellung von Formkoks in Kugelform - Google Patents

Description

In den technischen Verfahren, in denen Koks verwendet wird, wie z.B. in Hochöfen, Kupolofen und Kalkschachtöfen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, neben den Rohstoffen auch den Koks in einheitlicher Stückgröße einzusetzen. Auch für die Hausbrandversorgung sind Brennstoffe einheitlicher Stückgröße vorzuziehen.

Nahezu ideal ist Formkoks, insbesondere in Kugelform, bei dem alle Einzelstücke gleiche Größe und Form besitzen.

Formkokse werden im allgemeinen so hergestellt, daß man Kohlen unter Zusatz von Pech oder Sulfitablauge brikettiert und die Briketts anschließend in geeigneten öfen verkokt. Dabei entstehen zwar hochwertige Produkte, aber die Verfahren werden deshalb nicht durchgeführt, weil sie zu teuer sind, da zu den normalen Verkokungskosten noch Ausgaben für Brikettierung und Bindemittel hinzutreten.

Neuere Verfahren nutzen das plastische Verhalten von Kohlen im Temperaturbereich von 380 bis 480° C zum Binden von Kohle und Kohlenmischungen aus. Die Brikettierungskosten sind bei diesen Verfahren aber immer noch beträchtlich.

Es ist weiter bekannt, feinkörnige Kohlen in Gegenwart von Wasser zu pelletieren und diese Pellets einer üblichen Nachbehandlung, die der Verbesserung der Lagerung, des Transportes oder des Gebrauches dienen soll, zu unterwerfen.

Ferner ist es bekannt, Formlinge aus feingemahlenen, vornehmlich blähenden, aber auch backenden Kohlen oder Kohlenmischungen, die nach einer Oxydation mit sauerstoffhaltigen Gasen mit Pech oder einem wasserlöslichen Binder brikettiert werden, mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 2,5 bis 5°C/min auf 500° C zu erwärmen, während anschließend bis zur Verkokungsendtemperatur bei etwa 800 bis 1000° C der Temperaturanstieg nur zwischen 0,75 und 1,25° C/min betragen soll. Dieses bekannte Verfahren offenbart demnach ausschließlich die allgemeine Lehre, bis 500⁰C die Briketts bedeutend schneller als im anschließenden Temperaturbereich von 500 bis 1000° C zu erhitzen. Ein solches Verfahren ergibt jedoch, auf Kohlepellets angewendet, keine festen Formkokse.

Es wurde nun gefunden, daß man Formkokse in Kugelform unter geringem technischem Aufwand gemäß einem Verfahren, bei dem Formlinge aus Kohle oder Koksen mit einer Korngröße von 100% unter 1 mm und einem Bindemittel oder ohne ein Bindemittel zunächst im Temperaturbereich bis 500° C unter Einhaltung einer Erhitzungsgeschwindigkeit von vorzugsweise 2,5 bis 5° C/min erhitzt und anschließend bei.'geänderter Erhitzungsgeschwindigkeit bis auf die Ve^kokungsendtemperatur von etwa TOOO⁰C gebracht werden, herstellen kann, wenn als Formlinge in an sich bekannter Weise durch Pelletieren erhaliene Kugeln eingesetzt werden und wenn in der zweiten Erhitzungsstufe eine Erhitzungsgeschwindigkeit von über 30° C/min gewählt wird.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das Ausgangsmaterial mit einer Korngröße von 100% unter 1 mm einen Kornanteil von 20 bis 70%, vorzugsweise 40 bis 60%, unter 0,06 mm enthält. Überraschenderweise werden durch diesesVerfahren ohne Anwendung der für eine Brikettierung erforderlichen hohen Drücke Koksformlinge von hoher Druck- und Abriebfestigkeit erhalten. Je nach der Gestaltung der thermischen Behandlung werden raucharme, hochreaktive Brennstoffe für Haushaltfeuerungen oder reaktionsträge Formkokse gebildet.

Besonders geeignet sind für das Verfahren die backenden Kohlen. An Stelle der backenden Kohlen können nichtbackende Kohlen oder Kokse verarbeitet werden, die man mit 1 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 20%, Steinkohlenteerpech oder Bitumen vermischt. Statt dessen kann man diese Bindemittel ganz oder teilweise durch backende Kohlen in Mengen von 5

ίο bis 70%, vorzugsweise 10 bis .40%, ersetzen. Falls sich eine Herabminderung des Backvermögens von backenden Kohlen empfiehlt, kann man den backenden Kohlen Koksgrus oder Blaskoks in Mengen von 1 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 20%, zumischen und/ oder die Herabminderung des Backvermögens durch eine Behandlung mit O₂-haltigen Gasen herbeiführen. Weiterhin kann es in allen Fällen zweckmäßig sein, der Ausgangsmischung eine geringe Menge an Bentonit oder ähnlichen Bindemitteln, wie Wasserglas,

ao Sulfitablauge, Dextrin, Matrix oder sonstige synthetische oder natürliche Kleber, zuzusetzen, die dazu beitragen, daß die unverkokten Formlinge im trockenen Zustand nicht wieder auseinanderfallen und daß Anbackungen an festen Wärmeträgern bei einer

as nachfolgenden thermischen Behandlung vermieden werden.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Formkokse ist die Erhitzungsgesehwindigkeit bei der thermischen Behandlung von erheblicher Bedeutung, und zwar muß der Erweichungsbereich der Kohlepellets möglichst langsam durchschritten werden, während die Vorwärmung bis auf die Temperatur der beginnenden Erweichung und die Nachverkokung oberhalb der Wiederverfestigungstemperatur bis zur gewünschten Koksendtemperatur von insbesondere 900 bis 1300⁰C beliebig schnell erfolgen kann. Die langsame Behandlung im Erweichungsbereich kann einmal durch Konstanthaltung der Temperatur zwischen 380 und 500° C, vornehmlich 450° C, etwa 0,5 bis 2,5 Stunden, vornehmlich 1 bis 2 Stunden lang, erfolgen. Stets empfiehlt es sich, während der thermischen Behandlung inerte oder reduzierende Rauchgase zur schnellen Abführung der Destillationsprodukte durch den Reaktionsraum zu leiten.

Die bei der Nachverkokung der Pellets auftretenden Entgasungsprodukte können^; zur Deckung des Wärmebedarfs des Prozesses ausgenutzt werden. Die rohen Pellets können zur Verhinderung des Zusammenbackens mit Koksmehl überpudert werden. Das gleiche Ziel wird durch Zusatz und/oder Besprühen mit oxydierend oder katalytisch wirkenden Mitteln, beispielsweise KMnO₄, K₂CO₃, (NH₄)JSO₄ oder durch Behandlung mit O₂-haltigen Gasen erreicht. Die genannten Mittel können statt dessen oder zusätzlich in die Pellets eingearbeitet werden. .

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende: Bei der Formung der feinkörnigen Kohle oder Kohle-Koks-Mischungen ergeben sich nur geringe Kosten bei großem Durchsatz, da ohne Bindemittel und ohne Druck kugelförmige Körper von ausreichender Festigkeit erhalten werden. Dadurch ist auch der Apparateverschleiß sehr gering.

Die thermische Nachbehandlung läßt sich unmittelbar an die Formung anschließen, wobei der Zeitbedarf von der Eingabe der unverkokten Pellets bis zur Abgabe des Formkokses aus der Kühlung höchstens etwa 3 bis 4 Stunden beträgt. Ein beachtlicher

Claims (3)

1. .'■■■" 3 ^: ' ■ . ■ . 4

   Vorteil liegt darin, daß die Kombination der beiden . .

   Verfahrensstufen, Formung und Nachverkokung, Beispiel 4

   kontinuierlich durchgeführt werden kann, so daß sich 200 Gewichtsteile einer nichtbackenden Eßkohle

   die Produktion des Formkokses weitgehend mecha- (17,5% flucht. Best, waf) in einer Körnung von 0 bis

   nisieren und automatisieren läßt. 5 0,6 mm werden mit 18 Gewichtsteilen Steinkohlen-

   Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren er- teerpech in gleicher Körnung und 0,65 Gewichtsteilen

   zeugten Formkokse haben um ein Vielfaches höhere Bentonit in einen Pelletisierteller gegeben. Das sich

   Punktdruckfestigkeiten als die konventionell erzeug- im Teller umwälzende Gut wird mit 35 Gewichts-

   ten Kokse. Weiterhin besitzen sie eine sehr hohe Ab- ' teilen Wasser besprüht. Die entstehenden Formlinge

   riebfestigkeit, die schon durch ihre günstige Form io werden direkt im Kammerofen bis 1050° C thermisch

   bedingt ist. ·■.:■· behandelt, wobei die Aufheizgeschwindigkeit bis

   Beispiel 1 500° C 10° C/min nicht überschreitet.

   200 Gewichtsteile backender Fettkohle (20,5% . ^Die anschließend ■ im Gasstrom gekühlten Pellets

   fl. Best.waf) in einer Körnung von 0 bis 0,5mm, ■ ^^^J^^f^^^M^,***

   deren Feinstkornanteil < 0,06 mm 55 bis 60% bei ¹S Reaktionsfähigkeit^ betragt 0,18 bis Ctf lcmVg · s.

   trägt, werden kontinuierlich in einen Pelletisierteller Beispiel 5

   gegeben. Auf das Gut im Teller werden 38 Gewichts- _innr . ,. . ., . ...' . .. , .

   teile Wasser gesprüht. Die Formlinge werden in ·. 200 Gewichtsteile eines zerkleinerten Kokses m

   einem SpülgasofeS zunächst auf 450° C erhitzt und ^ein _t ^er, 5 n^⁸ "SS °Δ^ Τ ^"ΐίΓ"

   verweilen bei dieser Temperatur 1 Stunde. In einem ^{ao 1}^f.⁰'⁰⁶ 5™ ^ ° betragt werden mit 40 Ge-

   nachgeschalteten Schachtofen werden sie anschlie- wichtsteilen Steinkohlenteerpech m einer Körnung

   ßend schnell bei 1100° C nächverkokt. "f? ^{1 m},^mkj«tiniii«lj4 m einen PeHetisierteller

   Die Punktdruckfestigkeit beträgt bei Formungen gegeben Auf ^s im Teller umwalzende Gut wird zu

   mit einem Durchmesser von 20 bis 30mm 250 bis Richer Zei 15%ige Sulfitablauge gesprüht Die vom

   300 kg. Für die Reaktionsfähigkeit werden k^-Werte *⁵ ?^eller ^*?""** ^Pellf _f ^den daraufhin direkt

   η ηι· η ι« ι/ J?**«*,, · · in einen Schachtofen geleitet, m dem sie bei 900°C

   von 0,12 bis 0,15 cm3/g · s gemessen. nachverkokt werden, wobei die Aufheizgeschwindig-

   B e i s ρ i e 1 2 keit bis 500° C etwa 5° C/min und über 500° C mehr

   200 Gewichtsteile einer backenden Fettkohle als 30° C/min beträgt Anschließend werden sie in

   (20,5% flucht. Best, waf) werden in einer Körnung 3° einem Walzgasstrom gekühlt. _

   von 0 bis 0,8 mm, deren Feinstkornanteil<0,06 mm ^D'^e_ Koksformlinge besiteen eine Festigkeit von

   45% beträgt, in einen Granulierteller gegeben. Auf ~^150k8 ^{und zeichnen sich durch} S^enng^{en Abneb}

   die im Teller befindliche Kohle werden 28 Gewichts- ^aus·

   teile 10-bis 12%ige Sulfitablaugelösung gesprüht.Die Beispiel 6 vom Teller abfallenden Formlinge rollen durch fein- ³⁵ „_n„ „ ..^₁.,¹ . , , , ^, , ,,

   körnigen Koksgrus, der an der Oberfläche der Pellets . ²⁰P Gewichtstelle einer backenden Fettkohle wer-

   haftet! direkt in einen Schachtofen, dem an verschie- ^{den m} «?^er ^niung von 0 bis 1 mm deren Feinst-

   deren Stellen heiße Gase zugeführt werden. Hier ^ko™^a"^tei1. "fff'⁰⁶™ TL ΐ'" *™Ψ- Γ

   werden sie auf die Koksendtemperatur von 1100° C , £]' Gewiditsteüen Wirbelbettkoksι aus gleicher erhitzt, wobei sie bis 450° C mit 5° C/min, darüber *> Kohle mit einer Körnung 0 bis 0 5 mm dessen

   hinaus bis IWOPC schneller als 30° C/min aufgeheizt Femstkornanteil unter 0,06 mm etwa 35% betragt ,η

   werden. Nach der Kühlung im Gasstrom wird der «°!« Granulierteller gegeben. Auf die im Teller be-

   abgefallene Koksgrus abges^bt und des Prozeß wie- ^cte Kohle werden 94 Gewichteteile einer 5o/.igen

   der zugeführt Sulfitablaugelosung gesprüht. Die im Teller abrollen-

   Die Punktdruckfestigkeit (zwischen zwei Platten « den Fonnlinge werden direkt einem zweistufig arbei-'

   abgedrückt) -beträgt im Durchschnitt 350 kg. Für ^tend.^en. Sandkoker aufgegeben. Bei diesem Sandkoker

   die Reaktionsfähigkeit ergibt sich ein k_m-Wert von wird gleichzeitig ein Strom von überhitztem Sand der

   0 24 cm3/2 · <5 , zweiten Stufe zugeführt, wahrend der die zweite Stufe

   ' ' Beisniel 3 verlassende noch heiße Sand nach Abtrennung von

   P 50 den Kohlepellets der ersten Stufe zugeführt wird. Hier-

   200 Gewichtsteile einer gut backenden Fettkohle durch werden die Kohleformlmge in der ersten Stufe

   (26% flucht. Best, waf) mit einer Körnung von 0 bis bis 500° C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von etwa

   0,7 mm werden mit 10 Gewichtsteilen Koksgrus einer 10° C/min geschwelt, worauf sie in der zweiten Stufe

   Bläsverkokungsanlage in einer Körnung bis 0,5 mm bis zu einer Endtemperatur von etwa 900° C mit einer und 0,63 .Gewichtsteilen Bentonit kontinuierlich in 55 Aufheizgeschwindigkeit von 200 bis 400° C/min in

   einen Pelletisierteller gegeben. Das im Teller um- einer Gesamtverweilzeit von 30 Minuten erhitzt wer-

   wälzende Gut wird mit 35 Gewichtsteilen Wasser be- den. Die so entstandenen Kokspellets werden vom

   sprüht. Die Formlinge werden darauf in einem heißen Sand abgesiebt und in einem Schachtofen mit

   schachtförmigen Wälzgasreaktor auf die Koksend- entgegenströmendem Gas gekühlt. Die gekühlten temperatur von 850° C gebracht, wobei die Aufheiz- 60 Pellets zeigen keine Sandanbackungen und besitzen

   geschwindigkeit bis 500° C etwa 5° C/min und über eine Punktdruckfestigkeit von durchschnittlich 200 kp.

   500° C mehr als 30° C/min beträgt. Nach Austreten _ .. _u

   aus dem heißen Teil des Reaktors wird in einem Patentansprüche:·

   entgegengeführten Gasstrom gekühlt.. 1. Verfahren zur Herstellung von Formkoks,

   Die Punktdruckfestigkeit betrug bei den Form- 65 gemäß dem Formlinge aus Kohle oder Koksen.

   lingen mit einem Durchmesser von 25 bis 30 mm mit einer Korngröße von 100% unter lmm und

   300 kg. Für die Reaktionsfähigkeit ergab sich ein einem Bindemittel oder ohne ein Bindemittel zu-

   k_m-Wert von 0,15 cm³/g · s. . nächstimTemperaturbereichbisSOO'^CunterEin-

   haltung einer Erhitzungsgeschwindigkeit von vorzugsweise 2,5 bis 5° C/rain erhitzt und anschließend bei geänderter Erhitzungsgeschwindigkeit bis auf die Verkokungsendtemperatur von etwa 1000° C gebracht werden, dadurchgekennz e ichnet, daß als Formlinge in an sich bekannter Weise durch Pelletieren erhaltene Kugeln eingesetzt werden und daß in der zweiten Erhitzungsstufe eine Erhitzungsgeschwindigkeit von über 30° C/min gewählt wird.

   ίο
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Kohlepellets zunächst auf eine Temperatur zwischen 380 und 500⁰C, vornehmlich auf 450⁰C, erhitzt werden und danach 0,5 bis 2,5 Stunden, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehaltenwerden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung mit Sand durchgeführt wird.