Процес одержання добавки до вугільної шихти

Процес одержання добавки до вугільної шихти із смолоподібних вторинних продуктів коксохімічного виробництва: полімерів бензольного відділення, кислих смолок сульфатного відділення та ректифікації сирого бензолу, антраценової фракції шляхом їх змішування в підігрітому стані, який відрізняється тим, що підігріту до 200-360 С суміш у складі, мас.%: полімерів бензольного відді25±10 лення антраценової фракції 25±10 кислих смолок сульфатного 50±10 відділення та ректифікації сирого бензолу полімеризують до досягнення нею температури розм'якшення 60-120 С, а заполімеризовану суміш гранулюють з одночасним охолодженням та одержанням твердих гранул однакових розмірів. Винахід відноситься до технологій коксохімічної промисловості і дозволяє отримати додаткову кількість якісного коксу при використанні менш дефіцитних газового та слабоспікливого вугілля з добавками із смолоподібних вторинних продуктів коксохімічного виробництва, де значну частину цих добавок складають відходи. Відомий процес отримання органічної добавки і введення її в вугільну шихту (патент SU № 1814809 от 08.07.91 С10В57/04, C10L9/02 "Способ введения органической добавки в угольную шихту перед коксованием"), де вугільну шихту подають зверху'' вниз на вугільній башті в прийомний бункер, а підігріту і перемішану органічну добавку вприскують під тиском та під кутом до потоку в двох рівнях. Використання цього способу показало, що органічна добавка нерівномірно розподіляється по потоку шихти, до того ж органічна добавка готується кожний раз прямо перед внесенням в шихту, так як зберігатися протягом декількох діб вона не може внаслідок її полімеризації та поліконденсації. Відомий процес підготовки вугільної шихти до коксування (патент России № 94020957 "Способ подготовки угольной шихты к коксованию» от 03.06.94, С10В57/08, 57/06, бюл. №11 от 20.04.96), де компонент вугільної шихти із слабоспікливого вугілля подають рівним шаром на стрічку конвеєра, а на його поверхню розбризкують рідкі підігріті смолоподібні продукти, далі все це проходить через термокамеру, підігрівається з одночасною полімеризацією, далі охолоджується. Твердий продукт, котрий отримуємо після цього, легко дробиться. Відомий подібний процес введення добавки в вугільну шихту (авт. св. №1643589 «Способ подготовки УГОЛЬНОЙ шихты к коксованию», С10В57/08, 1992), але не в окремий компонент вугільної шихти, а в саму шихту, коли в подрібнену суміш газового вугілля, жирного, коксового та опіснюючих спікливих добавок вводять нагріту воду з сумішшю смолистих відходів переробки хімічних продуктів коксування, витримують цю суміш смолистих відходів з водою та шихтою протягом 15 годин при 100оС, потім відділяють утворений твердий осад від води, подрібнюють його і подають на коксування. (19) UA (11) 76322 (13) C2 (21) 20040907670 (22) 21.09.2004 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Рубчевський Валерій Миколаєвич, Чернишов Юрій Олексійович, Ткалич Григорій Михайлович, Волох Віктор Михайлович, Єрмак Юрій Володимирович, Чешко Федор Федорович, Пітюлін Ігор Накисович, Ковальов Євген Тихонович, Торяник Едуард Ілліч (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ЗАПОРОЖКОКС", УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ВУГЛЕХІМІЧНИЙ ІНСТИТУТ (56) SU 545659 A1, 05.02.1977 SU 1293195 A1, 28.02.1987 SU 376445 A1, 05.04.1973 RU 2178440 C1, 20.01.2002 RU 2176657 C2, 27.12.2000 RU 2186823 C2, 10.08.2002 3 До недоліків обох вищезгаданих процесів слід віднести їх енергомісткість, так як треба підігрівати не тільки добавку, що вводиться в шихту, а й саму шихту або її окремі компоненти. Зберігання самої добавки довгий час в суміші в рідкому стані неможливе внаслідок її неконтрольованих полімеризації та поліконденсації та внаслідок утворення шкідливих випарів в оточуюче середовище. Тому декілька разів на добу треба готувати добавку з повним її використанням. Все це значно збільшує час підготовки вугільної шихти до коксування. Відомий також, вибраний як протопіп, процес гранулювання органічних смолоподібних відходів металургійних підприємств з коксохімічних виробництв у складі суміші кислої смолкії кубових залишків ректифікації сирого бензолу, полімерів бензольного відділення, фусів кам'яновугільного шламу, які перемішують у гарячій воді температурою 40 C в чані або камері флотаційної машини (Е.К. Сметанина, Л.А. Попова, Р.И. Сыровегина (МГМИ) "Использование органических отходов металлургических предприятий в шихте для коксования", "Кокс и химия", №2), де проходить процес адсорбції. В якості адсорбента використовують вугільний шлам, а адсорбатом є суміш кислої смолки, полімерів бензольного відділення, кубових залишків ректифікаціїсирого бензолу, кам'яновугільної смоли та фусів. В підігрітий адсорбат в чані подають вугільний шлам з водою. В процесі перемішування адсорбату на вугільних частках адсорбується адсорбент, частки злипаються, утворюють шароподібні гранули, які піднімаються вгору і виходять з нього в процесі переливу води. На ситі відділяється вода і гранули прямо подаються в шихту для коксування, так як їх вологість не перевищує 25-30% при температурі 100-200°С. Крупні частки вугілля, що не змогли піднятися вгору, випускають знизу також на сито. На якість гранул, що отримують в цьому процесі, впливають час контакту вугільних часток в адсорбаті, виграти адсорбати, його температура, швидкість перемішування. До недоліків даного процесу слід віднести значні витрати невикористаних органічних відходів, які осідають знизу або виносяться з водою, наявність води, яка потребує утилізації, різні розміри гранул, що веде до нерівномірного розподілення добавки в шихті і зниження якості коксу, а використання вугільних шламів одного або декількох марок вугілля зменшує діапазон регулювання складу шихти, до того ж в процесі гранулювання наявна вода, що різко знижує продуктивність процесу отримання добавки. В основу винаходу поставлена задача отримати добавку до вугільної шихти із смолоподібних вторинних продуктів коксування у вигляді твердих ідентичних за розмірами гранул без домішок вугілля будь-яких марок шляхом їх змішування, полімеризації та гранулювання з температурою плавлення гранул 60-120°С з вторинних продуктів коксохімічного виробництва без забруднення оточуючого середовища. Поставлена задача вирішується тим, що процес отримання добавки до вугільної шихти із смолоподібних вторинних продуктів коксохімічного виробництва (полімерів бензольного відділення, 76322 4 кислих смолок сульфатного відділення та ректифікації сирого бензолу, антраценової фракції) шляхом їх змішування в підігрітому стані згідно з винаходом відрізняється тим, що підігріту до 200-360°С суміш у складі полімерів бензольного відді25±10% мас., лення антраценової фракції 25±10% мас., кислих смолок сульфатного відділення та ректифікації сирого 50±10% мас. бензолу полімеризують до досягнення нею температури розм'якшення 60-120°С а заполімеризовану суміш гранулюють з одночасним охолодженням та отриманням твердих гранул ідентичних розмірів. Склад добавки у вигляді суміші кислих смолок, полімерів бензольного відділення та антраценової фракції вибраний в процентному масовому співвідношенні як (50:25:25)±10% з врахуванням фізичних та хімічних властивостей складових речовин добавки так, щоб забезпечити проведення контрольованої полімеризації цієї суміші до температури плавлення гранул в межах 60-120°С. Так відомо, що суміш самих кислих смолок полімеризується неконтрольовано. Для забезпечення контрольованої регульованої полімеризації складових добавки до кислих смолок введені полімери бензольного відділення ректифікації сирого бензолу та антраценова фракція. Регульованість процесу полімеризації полягає в тому, що при підігріванні суміші складових речовин добавки для зниження їх в'язкості і збільшення текучості суміші до повного перемішування не повинна проходити полімеризація, і лише далі при збільшенні температури і витримці при цій температурі (200-360°С) певний час суміш повинна полімеризуватися, при цьому кислі смолки виступають як ініціатори (прискорювачі) процесів полімеризації та поліконденсації інших компонентів. Склад добавки повинен забезпечити температуру плавлення її гранул в межах 60120°C, бо саме така температура плавлення забезпечує її значний вихід (60-80% від маси перероблюваної суміші) й максимальний ВИХІД коксу при внесенні добавки до кам'яновугільної шихти. Така технологія процесу отримання добавки забезпечує її однорідність, відповідно, і її якість. Температурний діапазон підігрівання суміші речовин добавки до 200-360°С залежить від складу суміші кислих смолок і забезпечує повну текучість суміші, що поліпшує умови перемішування складових речовин добавки до однорідного стану та забезпечує якісну полімерізацію. В процесі підігрівання компонентів добавки до 200-360°C випаровуються дистиляти та вода від 20 до 40% від ваги компонентів суміші, які конденсують, сепарують і отримують воду, котру подають в надсмольну воду, та дистиляти, які є компонентом котельного кам'яновугільного палива. Вміст води та дистилятів приблизно рівній. Таке використання парової фази захищає оточуюче середовище від шкідливих викидів і дозволяє додатково отримувати товарну продукцію, котра має підвищений попит на ринку. Реалізація цього процесу регульованої полімеризації вторинних продуктів коксохімічного ви 5 76322 робництва з отриманням добавки до вугільної шихти у вигляді твердих сипучих гранул значно спрощує процеси їх дозування, змащування, завантаження, збереження, так як все існуюче устаткування для отримання вугільної шихти розраховане виключно на тверді сипучі матеріали, відповідно, доопрацювання процесів та устаткування отримання вугільної шихти не потрібне. Отримання гранул приблизно одного розміру дозволяє якісніше провести дозування та змішування їх з вугіллям. як результат, вдається отримати кокс кращої якості. Переробка свіжих смолоподібних ВТОРИННИХ продуктів в гранули, що потім будуть використані в якості добавки до вугільної шихти, анулюють небезпечні, забруднюючі навколишнє середовище речовини. Зберігання смолоподібних вторинних продуктів у вигляді гранул покращило екологічні умови оточуючого середовища, так як суміш кислих смолок полімерів бензольного відділення ректифікації сирого бензолу та антраценової фракції у твердому стані не шкідливі для оточуючого середовища. При використанні добавки до вугільної шихти із колоподібних вторинних продуктів коксохімічного виробництва збільшується вихід коксу за рахунок збільшення густини вугільної шихти в коксовій печі, так як при розплавленні гранул добавки вони обмаслюють вугільні частки ШИХТИ, зменшуються сили тертя між ними, проходить самоущільнення шихти, що покращує спікливі властивості вугілля. До того ж, 40% від ваги добавки йде на утворення коксу. Суміш кислих смолок для коксохімічного виробництва є його відходом, як і полімери бензольного відділення ректифікації сирого бензолу, а антраценова фракція являється продуктом нестабільного збуту. Використання цих речовин для отримання добавки до вугільної шихти вирішує проблеми утилізації відходів та реалізації продуктів, бо використовуються вони як сировина Комп’ютерна верстка О. Чепелев 6 для отримання товарного продукту - добавки до вугільної шихти. Заявлений процес здійснюється таким чином. Розігріваємий куб-реактор заповнюється сумішшю кислих смолок - 50% вагових, антраценовою фракцією - 25% вагових, полімерами ректифікації сирого бензолу - 25% вагових, отримана суміш постійно перемішується або мішалкою, або насосом, або повітрям. Температура розігріву речовин в кубі-реакторі досягає 200-360°С що поліпшує текучість суміші та покращує умови її перемішування та полімеризації. Заполімеризовану розігріту текучу рідину перекачують насосом у пристрій для гранулювання. Це може бути і гранулятор пеку і будь яка промислова конструкція для проведення гранулювання. В процесі проведення експерименту добавку у рідко-пластичному стані екструдували через полий перфорований циліндр з діаметром отворів 3 мм на рухому сталеву смугу (конвеєр), що охолоджується водою за умов, які запобігають контакту води й гранульованої добавки. В результаті утворювались однорідні ідентичні за розміром бляшковидні гранули. Таким чином отримували добавку до вугільної шихти із смолоподібних вторинних продуктів коксохімічного виробництва у вигляді гранул. Гранули легко зберігаються, дозуються, як твердий сипучий продукт, легко завантажуються-вивантажуються. До того ж, в процесі розігріву компонентів добавки, з куба-реактора випаровувалась парова фаза у складі води та дистиляту. Вона подавалась в трубчатий холодильник для конденсації. Отримана рідина сепарувалась в ємкості. В результаті отримали воду, котру відвели в надсмольну воду, та дистиляти, котрі є компонентом котельного палива. Тобто, реалізована безвідхідна технологія отримання добавки до вугільної шихти, де немає шкідливих викидів в оточуюче середовище, і наявні два товарних продукти - добавка до вугільної шихти та компонент котельного кам'яновугільного палива. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601