Способ активации угля в печах с движущимся слоем

 

Изобретение относится к способам работы печей активации в производстве активных гранулированных углей и может быть использовано в отраслях, занятых переработкой твердых горючих ископаемых, например коксохимии. Способ активации угля в печах с движущимся слоем включает пропускание через продуктовые каналы карбонизированного гранулированного каменного угля при контакте с парогазовым активатором при 500-950°С и последующую выгрузку активированного угля. При зашлаковке продуктовых каналов в них подают карбонизованный гранулированный уголь с добавкой 1-6 мас.% калия или натрия и увеличивают скорость выгрузки активированного угля на 15-50% по сравнению со скоростью выгрузки при незашлакованных продуктовых каналах. Изобретение позволяет стабилизировать выход кондиционного активированного угля. 2 табл.

Изобретение относится к способам работы печей активации в производстве активных гранулированных углей и может быть использовано в отраслях, занятых переработкой твердых горючих ископаемых, например в коксохимии.

Активацию карбонизованного материала при изготовлении активных углей осуществляют в печах активации: вращающихся, камерных, кипящего или движущего слоя и других. Однако только печи движущегося (типа печи СРЕП) отвечают современным требованиям, так как наряду с высокой производительностью они являются самообогреваемыми аппаратами и стабильны в работе.

Известен способ работы печи движущегося слоя для активации угля, имеющий три муфельных цилиндра в виде длинных жаростойких труб, расположенных вертикально в центральной камере печи и образующих, таким образом, три вертикальных канала. В верхней части печи расположено загрузочное устройство для подачи углеродсодержащего материала в трубки, а в нижней части - приспособление для введения в трубы водяного пара для активирования угля. Карбонизованный продукт пропускают через печь активации и производят его выгрузку из печи (см. пат. Японии №99990/77, кл. 14 Е 351, 22.08.77).

Недостатком известного способа является то, что в случае местных перегревов в таких узких каналах легко происходит шлаковка, в результате чего производительность печи снижается.

Для увеличения производительности печи ее необходимо остановить и произвести чистку труб.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ работы печи активации с вертикальным движущимся слоем (печь СРЕП), по которому карбонизованные гранулы загружают в реторты сверху печи и пропускают через продуктовые каналы зоны активации (диаметр канала 0,01 м; высота канала 4,0 м). Гранулы распределяются по продуктовым каналам и по мере движения к низу печи пронизываются активирующими агентами (водяным паром и углекислым газом) при температуре 850-900°С. Выгрузку готового продукта регулируют путем открытия регистров снизу печи и контролируют по показателю суммарной пористости. В стабильном режиме производительность печи составляет 5,5-4,0 т/сутки активного угля. Однако в процессе эксплуатации вследствие местных перегревов, высокого содержания золы и повышенного содержания летучих веществ в карбонизованном материале, а также по ряду других причин происходит озоление части гранул и накапливание золы в продуктовых каналах, что ведет к их частичной или полной блокировке. Этот процесс называется шлаковкой.

В результате шлаковки производительность печи активации постоянно падает. Шлаковка, при которой 70% продуктовых каналов печи блокировано, называется критической. Производительность печи при этом составляет около 1,0 т/сутки. Печь, достигшую критической шлаковки, останавливают и производят полную замену всей насадки продуктовых каналов, выполняемой из шамотного кирпича (см. Технологический регламент №6-16-2184-77 производства угля активного гранулированного АГ-5, АГ-3у, АГ-5, г. Дзержинск, 1977 г., 154 с.).

Недостатком известного способа работы печи является низкая производительность печи, достигшей критической шлаковки. Следует также учесть, что перекладка шамотной насадки составляет 0,5-1,0 года и связана со значительными капитальными затратами, что в конечном счете приводит к высокой себестоимости активного угля.

Целью изобретения является увеличение производительности печи активации, достигшей критической шлаковки.

Поставленная цель достигается путем пропускания через печь карбонизованных гранул, содержащих 1,0-6,0 вес.% калия или натрия, в количестве, равном 1,5-5,0 объемов угля, находящегося в печи.

Способ осуществляют следующим образом,

Получают партию карбонизованных гранул в количестве, равном 1,5-5,0 объемов угля, находящегося в печи (масса угля в печи СРЕП составляет 15-17 тонн), с содержанием калия или натрия 1,0-6,0 вес.%. Введение калия или натрия в гранулы осуществляется путем дозировки в угольно-смоляную пасту на стадии смешения компонентов калий- или натрийсодераащих соединений (например, KOH, NaOH, K₂CO₃, NaCO₃, NaHCO ₃ и т.п.) в виде водного раствора или тонкоизмельченного порошка, а такие путем пропитки карбонизованных гранул растворами (лучше водными) этих соединений с таким расчетом, чтобы содержание ионов калия или натрия в гранулах перед подачей их в печь активации составляло 1,0-6,0 вес.%.

Партию карбонизованных гранул, содержащих калий или натрий, подают в приемный бункер печи, достигшей критической шлаковки, откуда он распределяется между ретортами, а затем и продуктовыми каналами зоны активации. Увеличивают выгрузку продукта из печи на 15-50% путем более частого открывания регистров и продолжают выгрузку в этом режиме до тех пор, пока вся масса калий- или натрийсодержащих гранул не пройдет зону активации печи. При этом происходит значительное снижение или полная ликвидация шлаковки продуктовых каналов и увеличение производительности печи.

Снижение шлаковки обусловлено тем, что калий и натрий являются элементами, которые понижают температуру плавления золы активных углей (в состав золы входят в основном окислы кремния, железа, кальция, алюминия и в незначительных количествах окислы других металлов). При высокой температуре 850-900°С в зоне активации будет иметь место насыщение конгломератов золы в продуктовых каналах калием (натрием) за счет, во-первых, озоления части гранул и, во-вторых, за счет диффузии ионов калия (натрия) в газовый поток. Вследствие этого происходит сначала размягчение конгломератов золы, шлакующих продуктовые каналы, а затем переход их в текучее состояние. Под действием веса столба гранул в продуктовом канале размягченные куски будут продавливаться и канал расшлаковываться.

Пример 1

Печь активации СРЕП использовалась для получения активного угля АГ-5 с диаметром гранул 1,1 мм. В процессе эксплуатации она достигла критической шлаковки, т.е. 70% продуктовых каналов печи оказалось блокировано. Производительность печи при достижении критической шлаковки составляла 0,92 т/сутки. Масса угля в печи была 15,0 т.

Берут 50 т карбонизованных гранул АГ-5 с содержанием 1,5 вес.% калия и загружают их в приемный бункер печи. Увеличивают выгрузку продукта из печи активации путем более частого открытия выгрузочного устройства (регистров) на 15% и пропускают содержащие калий гранулы через продуктовые каналы печи. Через 10 суток производительность печи активации повысилась до 5,0 т/сутки, а шлаковка продуктовых каналов уменьшилась до 12%.

Пример 2

Печь активации СРЕП та же, что и в примере 1. Берут 45 т карбонизованных гранул АГ-5 с содержанием 4,0 вес.% натрия и загружают их в приемный бункер печи. Увеличивают выгрузку из печи активации путем более частого открытия выгрузочного устройства (регистров) на 50% и пропускают содержащие натрий гранулы через продуктовые каналы печи. Через 6 суток производительность печи повысилась до 5,1 т/сутки, а шлаковка продуктовых каналов уменьшилась до 10%.

В табл. 1 приведены данные по влиянию содержания калия и натрия в карбонизованных гранулах на повышение производительности печи СРЕП с движущимся слоем, достигшей критической шлаковки.

Таблица 1 Содержание щелочного металла в карбонизованных гранулах, вес.% Производительность печи активации, тонн/сутки Шлаковка продуктовых каналов, % Суммарная пористость активного угля, см ³/г1 234 1.0,0 1,0700,85 2.0,5 К 1,2640,86 3.1,0 К 2,4280,88 4.0,01 Na 2,5510,86 5.3,0 К 2,9150,90 6.6,0 К 3,170,92 7.6,0 Na 5,0100,92 8.7,0 К 2,8160,95

Как следует из табл. 1, оптимальное содержание калия или натрия в карбонизованных гранулах составляет 1,0-6,0 вес.%. При содержании калия менее 1,0 вес.% не происходит значительного увеличения производительности печи, достигшей критической шлаковки, а при содержании щелочных металлов в карбонизованных гранулах более 6,0 вес.% возрастает вторичная шлаковка за счет резкого увеличения общей зольности продукта.

Другим важным признаком предлагаемого способа работы печи активации является объем пропускаемого через печь карбонизованного продукта, содержащего калий или натрий. Изучение работы половины печи в процессе опытной эксплуатации показало, что резкое повышение производительности наблюдается при пропускании через печь карбонизованных гранул в количестве, равном 1,5-5,0 объемов угля, находящегося в печи. Если объем пропускаемого угля меньше 1,5 объема угля, находящегося в печи, то не удается заполнить им все продуктовые каналы и, следовательно, достичь повышения ее производительности. При пропускании через печь карбонизованных гранул с содержанием калия или натрия в количестве большем чем 5,0 объемов печи наблюдается изменение конфигурации продуктовых каналов вследствие частичного оплавления шамота насадки и возрастает сопротивление для прохождения гранул угля, в результате чего производительность начинает снижаться. С другой стороны в этом случае возрастают и экономические затраты на проведение процесса.

В табл. 2 приведены результаты анализа качественных показателей активного угля, полученного на печи СРЕП, по известному и предлагаемому способам (примеры 1 и 2).

Таблица 2 СпособСуммарная пористость см³/г механическая прочность,% Динамическая активностьПроизводительность, т/суткиСрок расшлаковки, суткипо хлорэтилу по бензолу1 234 567 TP №6-16-2184-720,85 7839 500,92перекладка печиПример 1 0,888547 583,010 Пример 20.90 894959 3,16

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, адсорбционные и прочностные свойства активного угля, полученного по предлагаемому способу, выше, чем у известного.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит не только повысить производительность печи, достигшей критической шлаковки, но и увеличит срок ее непрерывной эксплуатации, что даст значительный экономический эффект. Кроме того, применение изобретения позволит улучшить культуру производства в цехах по изготовлению активных углей, так как ликвидируются сбросы угля на полы производственных помещений при чистке продуктовых каналов печей активации.

Формула изобретения

Способ активации угля в печах с движущимся слоем, включающий пропускание через продуктовые каналы карбонизованного гранулированного каменного угля при контакте с парогазовым активатором при 500-950°С и последующую выгрузку активированного угля, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильного выхода кондиционного активированного угля при критической зашлаковке в процессе эксплуатации печи, в зашлакованные продуктовые каналы подают карбонизованный гранулированный уголь с добавкой 1-6 мас.% калия или натрия и увеличивают скорость выгрузки активированного угля на 15-50% по сравнению со скоростью выгрузки при незашлакованных продуктовых каналах.