FI56549C

FI56549C - FOERFARANDE FOER KONTINUERLIG KOKSNING AV TORV BRUNKOL TRAE OCH DYLIKT I PARTIKELFORM

Info

Publication number: FI56549C
Application number: FI401/74A
Authority: FI
Inventors: Jorma Honkasalo; Jouko Osara; John Relander; Lasse Tarvainen
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1980-02-11
Also published as: SE7501509L; CA1054088A; IE41468B1; FI40174A; FI56549B; IE41468L

Description

00

η-ϋί-ι-Ι γβΊ «hv KUULUTUSJULKAISUη-ϋί-ι-Ι γβΊ «hv ADVERTISEMENT

LBJ UTLÄGGN I NGSSKMFT 56549 C., Patentti myönnetty 11 C2 1930 *γ^τ^ Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.ik.’/int.ci.* C 10 B 49/02 0 10 B 53/02LBJ UTLÄGGN I NGSSKMFT 56549 C., Patent granted 11 C2 1930 * γ ^ τ ^ Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.ik. ’/ Int.ci. * C 10 B 49/02 0 10 B 53/02

SUOMI—FINLAND (*) Patenttihakemus — Patentanaöknlnj U01/7 UFINLAND — FINLAND (*) Patent application - Patentanaöknlnj U01 / 7 U

(22) Hakemlspllv» — Ansttkningsdag 12.02.7^· (23) AlkupiivJ— Glltlghetsdag 12.02.7^· (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentlig 13 · 08.75(22) Hakemlspllv »- Ansttkningsdag 12.02.7 ^ · (23) AlkupiivJ— Glltlghetsdag 12.02.7 ^ · (41) Become Public - Bllvlt offentlig 13 · 08.75

Patentti· ja rekisterihallitus .... .... , ,, . , . .....Patent and Registration Office .... .... , ,, . ,. .....

' (44) NShtSvikaipanon Ja kuuLJulkalsun pvm. —'(44) NShtSvikaipanon And kuLLulkalsun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansttkan utlagd och utl.skrlften publlcerad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu U, 00100 Helsinki 10,Patent- och registrstyrelsen '' Ansttkan utlagd och utl.skrlften publlcerad 31.10.79 (32) (33) (31) Pyydetty etuoikeus — Begird prlorltet (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu U, 00100 Helsinki 10,

Suomi-Finlan.d( FI) (72) Jorma Honkasalo, Westend, Jouko Osara, Pori, John Relander, Pori,Suomi-Finlan.d (FI) (72) Jorma Honkasalo, Westend, Jouko Osara, Pori, John Relander, Pori,

Lasse Tarvainen, Pori, Suomi-Finland(FI) (7^) Berggren Oy Ah (5*0 Menetelmä osasmuodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaamiseksi - Förfarande för kontinuerlig koks-ning av torv, brunkol, trä och dylikt i partikelform Tämä keksintö kohdistuu menetelmään osasmuodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaamiseksi, jolloin kuivattuja osasia syötetään reaktiotilan toiseen päähän, osasia sekoitetaan ja koksataan reaktiotilassa kuumentamalla niitä kuumilla kaasuilla ja koksatut osaset poistetaan reaktiotilan toisesta päästä jäähdytystä varten.Lasse Tarvainen, Pori, Finland-Finland (FI) (7 ^) Berggren Oy Ah (5 * 0 Method for the continuous coking of peat, lignite, wood and the like in partial form - Förfarande för kontinuerlig koks-Ning av Torv, brunkol, trä och dylikt i This invention relates to a process for the continuous coking of peat, lignite, wood and the like in particulate form, wherein dried particles are fed to one end of the reaction space, particles are mixed and coke in the reaction space by heating with hot gases and coke particles are removed from the other end for cooling.

Ennestään tunnetaan erittäin suuri lukumäärä erilaisia menetelmiä orgaanisen aineen, pääasiallisesti kivihiilen ja ruskohiilen koksaamiseksi eli kuivatislaamiseksi. Koksaus tapahtuu näissä menetelmissä kuumentamalla palamuodossa olevaa orgaanista ainetta kuumilla kaasuilla, tavallisesti kuumilla savukaasuilla. Nämä menetelmät voidaan siten kaasuilla suoritetun kuumennuksensa suhteen karkeasti jakaa kahteen ryhmään, nimittäin sellaisiin menetelmiin, joissa kuumennus tapahtuu epäsuoralla ja sellaisiin, joissa kuumennus tapahtuu suoralla lämmönyaihtokosketuksella kuumien savukaasujen ja palamuodossa olevan hoksattavan aineen kesken.A very large number of different methods are known for the coking, i.e. dry distillation, of organic matter, mainly coal and lignite. Coking in these processes takes place by heating the organic matter in lump form with hot gases, usually hot flue gases. These methods can thus be roughly divided into two groups with respect to their heating with gases, namely those in which the heating takes place indirectly and those in which the heating takes place by direct heat exchange contact between the hot flue gases and the volatile substance in lump form.

Siten on ennestään tunnettua koksata kivihiiltä rumpu-uunis- C 10 F 5/06 »· 2 56543 sa saattamalla rumpu-uunissa oleva kivihiili vastavirrassa epäsuoraan lämmönvaihtoon rumpu-uunin ja sen ulkopuolella olevan kiinteän vaipan väliin johdettujen kuumien savukaasujen kanssa. Tämän menetelmän suurimpana haittana on pidettävä epäsuorasta lämmönvaihdosta johtuvaa huonoa lämmönsiirtotehoa, mikä edellyttää suuren lämpötilaeron kuumien savukaasujen ja hoksattavan kivihiilen välillä. Lisäksi kaksoisvaip-pa kestää korkean lämpötilan johdosta huonosti. On myös huomattava, että tällainen kaksoisvaipalla varustettu uuni on paljon kalliimpi kuin tavallinen rumpu-uuni.Thus, it is previously known to coke coal in a drum furnace by subjecting the coal in the drum furnace upstream to indirect heat exchange with the hot flue gases passed between the drum furnace and the solid jacket outside it. The main disadvantage of this method is the poor heat transfer efficiency due to indirect heat exchange, which requires a large temperature difference between the hot flue gases and the oxidized coal. In addition, the double jacket is poorly resistant due to the high temperature. It should also be noted that such a double-jacketed oven is much more expensive than a standard drum oven.

Tunnetaan myös menetelmiä, joissa hoksattavaa ainetta syötetään reaktiokuilun yläpäähän ja poistetaan sen alapäästä, jolloin reaktiokuilussa laskeutuvan aineen läpi puhalletaan kuumia kaasuja reaktiokuiluun työntyvien suulakkeiden avulla. Näin kaasut kuumentavat tehokkaasti koksattavaa ainetta. Nämä menetelmät kuluttavat kuitenkin paljon hiiltä, joten koksisaalis jää suhteellisen pieneksi varsinkin korkeissa lämpötiloissa. Kuumissa kaasuissa oleva hiilidioksidi ja vesihöyry joutuvat kaasujen sekä hoksattavan aineen välisen hyvän kosketuksen johdosta reagoimaan koksin kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja vetykaasua, mikä tietenkin alentaa koksisaalista huomattavasti.Methods are also known in which the hydroxylating substance is fed to the upper end of the reaction shaft and removed from its lower end, whereby hot gases are blown through the substance descending in the reaction shaft by means of nozzles projecting into the reaction shaft. In this way, the gases efficiently heat the coking substance. However, these methods consume a lot of carbon, so the coke catch remains relatively small, especially at high temperatures. Due to the good contact between the gases and the oxidizing agent, the carbon dioxide and water vapor in the hot gases have to react with the coke to form carbon monoxide and hydrogen gas, which of course significantly reduces the coke yield.

Eräässä toisessa samantapaisessa menetelmässä lastataan öl-liusketta vaunuihin, joita siirretään pitkänomaisen vaakasuoran tunnelin läpi, jonka lattiasta puhalletaan ylöspäin kuumia kaasuja, jotka virtaavat vaunujen ja niissä olevan kuorman läpi alhaalta ylöspäin. Tässä esiintyvät samat epäkohdat kuin edellisessäkin menetelmässä.In another similar method, oil slate is loaded into carriages which are passed through an elongated horizontal tunnel from the floor of which hot gases are blown upwards, flowing through the carriages and the load therein from the bottom upwards. This has the same drawbacks as the previous method.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä osas-muodossa olevan turpeen, ruskohiilen, puun ja sentapaisen jatkuvaksi koksaainiseksi. Menetelmässä lämmönsiirto kuumien kaasujen ja hoksattavan aineen välillä on hyvä ilman että kuumennuskaasut silti olisivat liian tehokkaassa kosketuksessa koksattavan aineen kanssa, jolloin koksisaalis samalla saadaan korkeaksi. Keksinnön tarkoituksena on toisin sanoen aikaansaada tehokas lämmönsiirto kuumennuskaasun ja kiintoaineen välillä siten että kuumennuskaasut silti pääsisivät reagoimaan kiintoaineen kanssa.It is an object of the present invention to provide a process for the continuous coking of peat, lignite, wood and the like in particulate form. In the process, the heat transfer between the hot gases and the oxidizing agent is good without the heating gases still being in too effective contact with the coking agent, thereby making the coke yield high. In other words, the object of the invention is to provide an efficient heat transfer between the heating gas and the solid so that the heating gases can still react with the solid.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.The main features of the invention appear from the appended claim 1.

Yllä mainituista tunnetuista suoralla lämmönsiirrolla toimivista menetelmistä ja laitteista keksinnön mukainen menetelmä eroaa 3 ψ 56543 siinä suhteessa, että siinä kuumia savukaasuja ei johdeta koksatta-van ainepatjan läpi vaan sen yli. Tällöin hoksattavasta aineesta vapautuvat hiiltokaasut kykenevät tehokkaasti suojaamaan kiintoaine-patjaa hapettumiselta. Kaasun kokoomus patjassa ja hieman sen yläpuolellakin on siten toinen kuin uunin kaasutilassa, jossa on hiiltä kuluttava atmosfääri. Kiintoainepatjasta vapautuvat hiiltokaasut toimivat suojakaasuna, joka estää koksin hapettumisen.The method according to the invention differs from the above-mentioned known methods and devices for direct heat transfer by 3 to 56543 in that hot flue gases are not passed through the bed to be coke but over it. In this case, the carbon gases released from the oxidizing substance are able to effectively protect the solid mattress from oxidation. The gas collection in the mattress and even slightly above it is thus different from that in the gas space of the furnace, which has a carbon-consuming atmosphere. The carbon gases released from the solids mattress act as a shielding gas that prevents the oxidation of the coke.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan hyvä koksisaalis siitä huolimatta, että savukaasut saatetaan suoraan lämmönvaihtokos-ketukseen koksattavan kiintoainepatjan kanssa. Lämmönsiirto kuumista savukaasuista kiintoaineeseen on erittäin tehokas. Palavista kaasuista säteilee lämpöä sekä kiintoainepatjaan että uunin seinämiin ja uunin seinämistä lämpöä siirtyy johtumalla kiintoainepatjaan ja aivan erityisen tehokkaasti mikäli uunina käytetään rumpu-uunia, jossa säteilyn ja konvektion kautta lämmennyt seinäosa siirtyy kiintoaine-patjan alle luovuttaen lämpöä siihen samalla saattaen kiintoainepat-jan pieneen kiertoliikkeeseen.The process according to the invention gives a good coke yield despite the fact that the flue gases are brought into direct heat exchange contact with the coking solids bed. Heat transfer from hot flue gases to solids is very efficient. The combustible gases radiate heat to both the solids mattress and the furnace walls, and heat from the furnace walls is transferred to the solids mattress and very efficiently if a drum furnace is used as the furnace.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviomaista kuvantoa turpeen koksaamisek-si keksinnön mukaisella menetelmällä.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a schematic view for coking peat by the method according to the invention.

Kuivattu turve kuivatislataan rumpu-uunissa 4 vastavirtaperi-aatteella. Rumpu-uuniin liittyy apupoltin 5, jossa voidaan polttaa joko kuivauksen lentopölyä, koksipölyä, jyrsinturvetta tai kuumaa turvekoksia. Sopivan erillisen polttimon käytöllä saadaan pääosa syntyvästä tuhkasta pois. .The dried peat is dry-distilled in a drum oven 4 with the counter-current paper principle. The drum furnace is connected to an auxiliary burner 5, in which either drying fly dust, coke dust, milling peat or hot peat coke can be burned. The use of a suitable separate bulb removes most of the ash generated. .

Kuumat polttimon savukaasut johdetaan rumpu-uunin 4 kuumaan päähän. Tällöin kuivatislattavasta materiaalista vapautuu palavia -aineita, joita poltetaan lisäilmapuhalluksella. Kaasuvirta etenee rumpu-uunissa 4 luovuttaen lämpöä vastakkaiseen suuntaan kulkevalle kiintoaineelle. Lämpö siirtyy kuivatislattavaan aineeseen osittain uunin seinämän välityksellä ja osittain säteilyn välityksellä kuumista koksauskaasuista.The hot bulb flue gases are led to the hot end of the drum furnace 4. In this case, combustible substances are released from the material to be dry-distilled, which is burned by additional air blowing. The gas flow proceeds in the drum furnace 4, transferring heat to the solid traveling in the opposite direction. The heat is transferred to the dry distillate partly through the furnace wall and partly through radiation from the hot coke oven gases.

Rumpu-uunissa 4 ainoastaan turvekerroksen pinta on tekemisissä savukaasujen ja hiiltokaasujen seoksen kanssa. Lisäksi vapautuvat hiiltokaasut suojaavat kiintoainepatjaa_hapettumiselta. Koksi- saalis muodostuu tämän vuoksi korkeaksi.In the drum furnace 4, only the surface of the peat layer is in contact with the mixture of flue gases and carbon gases. In addition, the released carbon gases protect the solids mattress from oxidation. The coke catch therefore becomes high.

Suoralla kuumennuksella varustetun uunin 4 lämpötilaa ja lämpötilaprofiilia voidaan säätää nopeasti ja suurissa rajoissa apu-polttimolla 5 ja lisäilmapuhalluksella. Näin voidaan valmistaa eri 56543 tarkoituksiin sopivaa tuotetta samassa yksikössä. Kierroslukua ♦ säätämällä ja valitsemalla uunin kallistuskulma suureksi saadaan iso .lämmitysnopeus, jolloin osa muodostuvista tervois ta krakkautuu ja koksisaalis kasvaa. Tunnetut turvekoksin valmistusmenetelmät eivät ole yhtä joustavia.The temperature and temperature profile of the direct heating furnace 4 can be adjusted quickly and within large limits by the auxiliary bulb 5 and the additional air blowing. In this way, a product suitable for different 56543 purposes can be manufactured in the same unit. By adjusting the speed ♦ and selecting the tilt angle of the oven, a high .heating rate is obtained, whereby some of the tars formed crack and the coke yield increases. Known methods for making peat coke are less flexible.

Kok.sausrummun tuote joutuu tämän jälkeen jäähdytysyksi.kköön 6, missä lämpötila saadaan laskemaan esim. vesiruiskutuksclla tai inerttikaasulla.The product of the drying drum then enters the cooling unit 6, where the temperature can be lowered, for example, by water spray or inert gas.

Rumpu-uunista 4 tulevat kaasut, jotka sisältävät pölyä ja tervaa, poltetaan kaasupolttimossa 3. Samalla saadaan kaasuista hävitettyä myrkylliset fenolit. Kallista pölyn- ja tervanerot.uksen laitteistoa ei tarvita. Muodostuva lämpö käytetään kuivauksessa.The gases from the drum furnace 4, which contain dust and tar, are burned in the gas burner 3. At the same time, the toxic phenols can be removed from the gases. Expensive dust and tar separation equipment is not required. The heat generated is used for drying.

Koksattava materiaali kuivataan jollakin sopivalla yksiköllä esim. rumpukuivaimella tai arinakuivaimella 1. Syklonissa 2 erottuvia lentopölyjä käytetään koksausuunin apupolttimon polttoaineena.The material to be coke is dried with a suitable unit, e.g.

Esimerkki 1Example 1

Palaturve sisälsi 1,5 % tuhkaa, 71 % haihtuvia, analyysin ollessa C - 56 i, H - 6 O - 34 $, N - 2¾. Turve murskattiin pala-kokoon alle 50 nun. Palat saavat olla suurempiakin (100 mm saakka) , mutta tällöin hiiltyminen ottaa enemmän aikaa. Materiaali kuivattiin niin että siihen jäi 4,3 % kosteutta. Kosteus kannattaa poistaa erillisessä kuivausyksikössä ainakin arvoon alle 20 $ koksauksen lämmöntarpeen pienentämiseksi ja hiiltokaasujen polttolämpötilan nostamiseksi.Peat contained 1.5% ash, 71% volatile, with C - 56 i, H - 6 O - $ 34, N - 2¾. The peat was crushed to a piece size of less than 50 nun. The pieces may be larger (up to 100 mm), but then it will take more time to char. The material was dried to leave 4.3% moisture. It is advisable to remove the moisture in a separate drying unit to at least less than $ 20 to reduce the heat demand of the coke and to raise the combustion temperature of the carbon gases.

Turvesyöttö oli 209 kg/h, joka kuivatislattiin 12 m pitkässä sisähalkaisijaltaan 0,77 m:n rumpu-uunissa vastavirtaperiaatteella. Materiaalin keskimääräinen viipymisaika uunissa oli 2 h 34 min uunin pyörimisnopeudella 0,5 rpm. Uuniin johdettiin erillisestä turve-polttimosta 125 Nnr/h savukaasuja lämpötilassa 1000°C. Pääosa lämmöstä kehitettiin kuitenkin puhaltamalla uunin kuumaan päähän 75 Nm /h ilmaa, jolloin osa haihtuvista aineista ja korsista paloi.The peat feed was 209 kg / h, which was dry distilled in a 12 m long drum furnace with an inner diameter of 0.77 m on a countercurrent basis. The average residence time of the material in the oven was 2 h 34 min at an oven rotation speed of 0.5 rpm. 125 Nnr / h flue gases at a temperature of 1000 ° C were introduced into the furnace from a separate peat bulb. However, most of the heat was generated by blowing 75 Nm / h of air into the hot end of the furnace, burning some of the volatiles and straw.

Kuuman pään lämpötilaksi säädettiin 750°C. Sopiva lämpötilan vaih-telualue on 550-1000°C.The hot end temperature was adjusted to 750 ° C. A suitable temperature range is 550-1000 ° C.

Turvepolttimm savukaasujen ja uunissa syntyneiden savuja hiiltokaasujen seos poistui uunin kylmemmästä päästä lämpötiloissa 200°C. Kaasut, joiden analyysiksi (vesi puuttuu) saatiin H2 - 6,8 t, CO-CC^ - 7 %, CH4 - 4,5 %, N2 - 61,4 %, Ar + 02 - 5,3 t, C02 - 11 \t poltettiin uunin jälkeen.The mixture of peat flue gases and flue gases from the furnace escaped from the colder end of the furnace at temperatures of 200 ° C. Gases for analysis (lack of water) were H2 - 6.8 t, CO-CC4 - 7%, CH4 - 4.5%, N2 - 61.4%, Ar + O2 - 5.3 t, CO2 - 11 \ t was burned after the oven.

Koksia saatiin 62,8 kg/h mikä on 31,5 % syötön kuivapainosta. Koksin analyysi oli tuhka - 4,8 %, haihtuvat < 5,9 I, Cf.Coke was obtained at 62.8 kg / h, which is 31.5% of the dry weight of the feed. The analysis of coke was ash - 4.8%, volatile <5.9 L, Cf.

1 1. X1 1. X

89,3 %.89.3%.

Claims

56543 5 Example 2 Charcoal Wood chips with a moisture content of 11% were fed to the experimental equipment described in the previous example. This time the auxiliary burner was attached to the end of the furnace and burned 6 kg / h of butane. The air blowing was 110 Nm / h, the oven speed was 0.7 rpm and the corresponding residence time was 2 h 10 min. When the dry weight of the chips fed was 93 kg / h, 26 kg / h of charcoal were obtained at a hot end temperature of 585 ° C. The analysis of charcoal was: ash 1.4%, volatile 11.9%, 86.5%. The gases from the furnace were led to a tar separation unit.

A process for the continuous coking of peat, lignite, wood and the like in a particulate form, wherein the dried particles are fed to one end of the reaction space, mixed and coke in the reaction space by heating with hot gases and the coke particles removed from the other end for cooling, characterized by passing hot gases through the reaction space moving over the mattress of coke particles to provide direct heat exchange contact between the gases and the top surface of the mattress.

Process according to Claim 1, characterized in that the hot gases are brought into countercurrent contact with the upper surface of the partial mattress which passes through the reaction space.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the reaction space used is a drum furnace which is rotated about its longitudinal axes in order to mix and move the particles forward as a mattress.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles with a particle size of at most 100 mm and preferably less than 50 mm are coked.

Process according to one of the preceding claims, characterized in that particles with a moisture content of less than 20% by weight are coke.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the furnace at the inlet end of the hot gases is adjusted to 550-1000 ° C.