Шихта для получения металлургического кокса



Владельцы патента RU 2613501:

Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные инновационные технологии Национальной коксохимической ассоциации" (ООО "ПРОМИНТЕХ НКА") (RU)

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к технологии получения металлургического кокса из шихты, включающей продукты переработки нефти. Шихта для получения металлургического кокса из углеродсодержащих материалов с содержанием тяжелых сернистых остатков нефтепереработки в количестве не менее 10% содержит горючий сланец в количестве от 0,1 до 30% от массы шихты. В качестве тяжелых сернистых остатков нефтепереработки использован нефтяной полукокс с выходом летучих веществ в количестве 14-25%. Технический результат заключается в упрощении производства кокса, снижении расхода кокса, полученного при коксовании материала, имеющего повышенное содержание серы, при одновременном обеспечении требуемого качества кокса и максимальной нейтрализации влияния серы при коксовании. 3 пр.

 

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к технологии получения металлургического кокса из шихты, включающей продукты переработки нефти.

Качество металлургического кокса определяется главным образом качеством исходной шихты и в меньшей степени - условиями коксования. В этой связи основное внимание при решении проблемы улучшения качества кокса на коксохимических предприятиях уделяется оптимизации состава угольной шихты.

С целью улучшения некоторых показателей качества металлургического кокса (снижение реакционной способности и зольности) практикуются добавки к угольной шихте в небольших количествах, в частности нефтекоксовой мелочи («Металлургический кокс из шихт с участием нефтяного кокса и его поведение в доменных печах». - Кокс и химия, 1967, №9, с. 52). Однако нефтекоксовая мелочь характеризуется низкой коксуемостью и одновременно большим содержанием серы (до 6-8%). Это затрудняет применение кокса в промышленности. Присутствие в составе металлургического кокса серы, представленной в основном в органическом виде, существенно снижает ценность этого сырья, так как в процессе металлургического передела она на 70-75% переходит в металл.

Другим способом улучшения показателей качества металлургического кокса и снижения его себестоимости является включение в угольную шихту добавки коксующей (патент РФ №2355729). Недостатком данного способа также является негативное влияние повышенного содержания серы, переходящей в металлургический кокс.

Известен способ нейтрализации влияния серы при производстве компонентов кокса (патент РФ №2451056), выбранный за прототип. В соответствии с данным способом, включающим введение в тяжелые сернистые остатки нефтепереработки реагента - оксида щелочно-земельного металла, или карбоната щелочно-земельною металла, или гидроокиси щелочно-земельного металла, предварительный нагрев углеродсодержащего сырья до температуры 150-500°С, и последующее коксование, при этом количество реагента составляет 0,1-1,7% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатках нефтепереработки.

Недостатком данного способа является усложнение технологии производства металлургического кокса (добавок коксующих), использование дорогостоящих реагентов (оксидов или карбонатов щелочно-земельных металлов). Кроме того, снижение содержания серы указанным способом снижает коксуемость получаемого продукта.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в упрощении производства кокса, снижении расхода кокса, полученного при коксовании материала, имеющего повышенное содержание серы, при одновременном обеспечении требуемого качества кокса и максимальной нейтрализации влияния серы при коксовании.

Заявленный технический результат достигается тем, что в шихте для получения металлургического кокса из углеродсодержащих материалов с содержанием тяжелых сернистых остатков нефтепереработки в количестве не менее 10%, согласно изобретению содержит горючий сланец в количестве от 0,1 до 30% от массы шихты, в качестве тяжелых сернистых остатков нефтепереработки использован нефтяной полукокс с выходом летучих веществ в количестве 14-25%.

Известно, что тяжелые сернистые остатки нефтепереработки (гудроны, асфальты, остатки висбрекинга, нефтяной кокс и т.п.) содержат серу в количестве, большем, чем это допустимо, например, при выплавке чугуна в доменных печах (более 0,8%).

Выбор горючего сланца как добавки к шихте для коксования определяется тем, что при содержании его горючей части 15-40% содержание минеральных компонентов составляет от 60 до 85%; основной компонент минеральной части (более 60%) карбонаты Са (кальций) и Mg (магний). Карбонаты щелочно-земельных металлов (металлов главной подгруппы второй группы таблицы Менделеева Mg-Ra) являются ингибиторами серы, т.е. веществами, нейтрализующими влияние серы («Металлургия чугуна», -М. : изд. Металлургия, 1989 г., стр. 232-233; А.Д. Готлиб. «Доменный процесс», изд. Металлургия, 1966 г., стр. 316-317; Е.Ф. Вегман. «Краткий справочник доменщика», -М.: Металлургия, 1981 г., стр. 195 - требования к чугуну; стр. 197-198 - главные требования к шлаку).

Характер реакций окислов щелочно-земельных металлов с серой протекает по формулам:

СаСО3=СаО+CO2

CaO+C+S=CaS+CO

Согласно вышеприведенным формулам, в процессе коксования при подъеме температуры до 900-1050°С образуется устойчивое химическое соединение серы с щелочно-земельным металлом, обладающее высокой устойчивостью в пирометаллургических процессах и полностью переходящее в шлак. За счет перевода органической серы в устойчивое минеральное соединение количество сернистых соединений в коксовом газе снизится. Это приводит к снижению содержания серы в химических продуктах коксования и в выбросах в атмосферу.

Известно применение горючего (карбонатного сланца) для десульфурации (обессеривания) нефти и нефтепродуктов (авторское Свидетельство СССР №257661). Из указанного источника известно, что минеральная часть горючего сланца содержит карбонаты щелочно-земельных металлов (в основном кальция). При взаимодействии в условиях повышенных температур нефти или нефтепродуктов с горючим сланцем сернистые соединения, содержащиеся в нефти или нефтепродуктах, разлагаются, сера связывается окисью кальция, образующейся при разложении минеральной части сланца, и затем удаляется.

Также известны способы снижения образования окислов серы в продуктах сгорания при сжигании высокосернистых углей (авторское Свидетельство СССР №544826, патент РФ №2079543) за счет обеспечения взаимодействия образующихся при сжигании высокосернистых углей окислов серы с горючим сланцем. Содержащиеся в горючих сланцах известняки в процессе горения разлагаются с выделением окислов кальция и магния, которые обеспечивают связывание окислов серы.

Однако введение горючего сланца в шихту для коксования с целью получения металлургического кокса не является очевидным.

Известно, что металлургический кокс содержит золу (в количестве до 12-18%), которая представлена в основном тугоплавким компонентом - кремнеземом, и которая отрицательно влияет на формирование шлакового режима шахтных печей, вызывая нарушение газодинамического режима их работы. Температура плавления золы кокса составляет 1520-1550°С, и на ее плавление расходуется значительное количество тепловой энергии. (Доменное производство. Справочник. Т. II, М.: Металлургиздат, 1963. 643 с. ). Соответственно, традиционно считается, что повышение зольности кокса ухудшает его качество.

Добавление горючего сланца в традиционную угольную шихту для коксования является нецелесообразным (скорее даже - невозможным) ввиду высокой зольности сланца (содержание минеральной части сланца составляет от 60 до 85%).

Однако шихты с высоким содержанием малозольных продуктов переработки нефти делают возможным введение в шихту горючего сланца.

Заявляемая шихта для получения металлургического кокса содержит тяжелые сернистые остатки нефтепереработки и горючий сланец. При этом количество горючего сланца в шихте составляет от 0,1 до 30% мас., а количество тяжелых сернистых остатков нефтепереработки в шихте составляет от 10 до 100% исходных углеродсодержащих материалов.

Указанные пределы содержания тяжелых сернистых остатков нефтепереработки определены авторами с учетом того, что при количестве сернистых остатков нефтепереработки свойства шихты будут приближаться к свойствам угольных шихт, содержащих низкое количество серы. В этом случае добавление горючего сланца будет увеличивать зольность кокса. В случае, если содержание тяжелых сернистых остатков нефтепереработки в шихте составляет менее 100%, остальная часть шихты представляет собой любые известные углеродсодержащие материалы, традиционно применяющиеся в шихтах для получения металлургического кокса.

Пределы содержания горючего сланца определены с учетом максимально возможного содержания серы в сернистых остатках нефтепереработки.

Авторами было установлено, что в процессе коксования шихты, содержащей тяжелые сернистые остатки нефтепереработки и горючий сланец, образующиеся при нагреве тяжелых сернистых остатков нефтепереработки сульфатные соединения обеспечивают снижение температуры плавления золы кокса в среднем па 3-6°С на каждый процент содержания горючего сланца.

Кроме того, температура плавления золы горючего сланца (1250-1255°С) ниже температуры плавления золы кокса (1520-1550°С) и образующиеся в процессе пассивации серы сульфатные соединения обеспечивают дополнительное снижение температуры плавления золы. Поэтому каждый процент замещения золы кокса па золу сланца обеспечивает дополнительное снижение температуры плавления расплава на 20-22°С. Снижение температуры плавления золы обусловливает снижение расхода топлива, необходимого для плавки золы. Так, например, в условиях стандартной вагранки при удельном расходе кокса 150 кг на тонну металла снижение температуры расплавления на 20°С приведет к снижению расхода кокса на 2,5%.

Таким образом, при добавлении в шихту для получения металлургического кокса горючего сланца, он проявляет известные свойства, связанные со способностью горючего сланца нейтрализовать влияние серы, содержащейся в нефтепродуктах, а именно: за счет обеспечения взаимодействия образующихся при нагреве продуктов нефтепереработки окислов серы с горючим сланцем, при котором содержащиеся в горючих сланцах известняки в процессе горения разлагаются с выделением окислов кальция и магния, которые обеспечивают связывание окислов серы.

Одновременно с нейтрализацией серы, содержащейся в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки, горючий сланец в составе шихты для получения металлургического кокса обусловливает наличие в коксе золы, температура плавления которой ниже, чем температура плавления золы кокса, образованного из углеродсодержащей части шихты. Кроме того, замена части шихты горючим сланцем в присутствии в шихте остатков нефтепереработки не приводит к повышению зольности кокса, так как тяжелые остатки нефтепереработки обладают низкой зольностью (до 0,8%).

Таким образом, замена части углеродсодержащей шихты, содержащей тяжелые сернистые остатки нефтепереработки, на горючий сланец повышает эффективность плавки за счет сокращения расхода кокса, а также расширяет область использования заявляемой шихты.

Кроме того, способ позволяет утилизировать мелкие фракции (отсевы) горючего сланца, которые в настоящее время являются отходами производства и складируются в отвалы.

Предлагаемое изобретение позволяет при снижении или полном устранении негативного влияния серы в коксе снизить расход кокса, улучшить шлаковый режим плавильного агрегата за счет понижения температурного интервала плавления шихтовых компонентов при использовании изобретения в металлургической промышленности.

В шихту для коксования вводят от 0,1 до 30% измельченного горючего (карбонатного) сланца. Такого количества горючего сланца достаточно, чтобы максимально нейтрализовать серу, содержащуюся в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки.

Шихта для коксования, содержащая тяжелый нефтяной остаток, смешивается с измельченным горючим сланцем и затем коксуется по обычной технологии слоевого коксования в коксовых печах. В процессе коксования сера связывается в устойчивое соединение, например CaS, переходя из органического состояния в минеральное. В результате получается металлургический кокс с пассивированной серой. Образующиеся сернистые соединения снижают температуру плавления золы кокса в среднем на 3-6°С на каждый дополнительный процент в ее составе. Кроме того, каждый процент замещения золы кокса на золу сланца обеспечивает дополнительное снижение температуры плавления золы.

Таким образом, кокс, получаемый из шихт, содержащих тяжелые остатки нефтепереработки и горючие сланцы, по прочности, содержанию золы и серы пригоден для использования в качестве металлургического. А за счет снижения температуры плавления золы расход такого кокса в металлургии может быть существенно снижен.

Примеры осуществления изобретения

Пример 1

Состав шихты для коксования:

- 90% нефтяной полукокс по ТУ 0258-229-00190437-2008 (Ad=0,4%, Vdaf=17,7%, Sd=4,1%).

- 10% горючий сланец Прибалтийского бассейна фракции 0-6 мм с содержанием минеральной части 73,3%. Суммарное содержание карбонатов Са и Mg в золе - 64%. Перед добавлением в шихту сланец измельчали до крупности 0-1 мм.

Полученную смесь коксовали в печи Николаева до достижения температуры в центре загрузки 1000°С.

Получаемый металлургический кокс имеет следующие характеристики:

Ad=7,7%; Vdaf=1,0%; CRI=30,1%; CSR=66,8%.; Sобщ=3,47%, S=2,19% (связанная), Sd=1,28% (не связанная), Тпл.золы=1280°С, где:

Ad - зольность;

Vdaf - содержание летучих веществ;

CRI - реакционная способность;

CSR - горячая прочность;

Sобщ - общее содержание серы;

S - содержание минеральной (связанной) серы;

Sd - содержание органической (несвязанной) серы.

Пример 2

Состав шихты для коксования:

- 85% нефтяной полукокс по ТУ 0258-229-00190437-2008 (Ad=0,4%, Vdaf=17,7%. Sd=4,1%).

- 15% горючий сланец Прибалтийского бассейна фракции 0-6 мм с содержанием минеральной части 73,3%. Суммарное содержание карбонатов Са и Mg в золе 64%. Перед добавлением в шихту сланец измельчали до крупности 0-1 мм.

Получаемый металлургический кокс имеет следующие характеристики:

Ad=11,4%; Vdaf=1,0%; CRI=35,2%; CSR=58,3%; Sобщ=3,18%, S=2,60% (связанная), Sd=0,58% (не связанная), Тпл.золы=1257°С.

Пример 3

Состав шихты для коксования:

- 47,5% нефтяной полукокс по ТУ 0258-229-00190437-2008 (Ad=0,4%, Vdaf=17,7%, Sd=4,1%);

- 47,5% производственная угольная шихта ОАО «Уральская сталь» (Ad=8,5%, Vdaf=26,6%, Sd=0,39%). (Состав производственной угольной шихты ОАО «Уральская сталь»: смесь угольных концентратов ЦОФ Печорская - 12%; ЦОФ Березовская + ОФ Бачатская + ОФ Междуреченская - 55%; ОФ Антоновская + ОФ Распадская - 33%);

- 5% горючий сланец Прибалтийского бассейна фракции 0-6 мм с содержанием минеральной части 73,3%. Суммарное содержание карбонатов Са и Mg в золе - 64%. Перед добавлением в шихту сланец измельчали до крупности 0-1 мм.

Получаемый металлургический кокс имеет следующие характеристики:

Ad=9,7%; Vdaf=1,0%; CRI=31,1%; CSR=61,8%; Sобщ=2,03%, S=1,31% (связанная), Sd=0,72% (не связанная), Тпл.золы=1485°C.

Как следует из приведенных примеров, кокс, полученный из заявляемой шихты, по своим характеристикам пригоден для использования в качестве металлургического. Содержащаяся в нем минеральная сера при выплавке чугуна будет переходить в шлак, а пониженная (по сравнению с обычным металлургическим коксом) зольность и температура плавления золы позволит существенно сократить расход кокса. Изобретение позволяет снизить расход кокса в пределах 1-12%.

Шихта для получения металлургического кокса из углеродсодержащих материалов с содержанием тяжелых сернистых остатков нефтепереработки в количестве не менее 10%, отличающаяся тем, что содержит горючий сланец в количестве от 0,1 до 30% от массы шихты, в качестве тяжелых сернистых остатков нефтепереработки использован нефтяной полукокс с выходом летучих веществ в количестве 14-25%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения металлургического кокса и может быть использовано в цветной металлургии. Способ получения кокса включает приготовление шихты из смеси углей различных технологических марок с нефтяным коксом фракции менее 25 мм.

Изобретение относится к коксохимической промышленности и может быть использовано для подбора угольных шихт для коксования. Для угольных концентратов проводят индивидуальные коксования в лабораторных условиях.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для приготовления смеси углей для производства кокса. Угольная шихта для производства кокса содержит два или больше типов углей с различными поверхностными натяжениями, относительную долю каждого из углей регулируют, используя поверхностное натяжение смеси полукоксов, полученной из указанной смеси углей, в качестве показателя.

Изобретение относится к области коксохимии. В процессе замедленного коксования дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти получают добавку коксующую.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ производства кокса включает формирование смеси углей путем смешения двух или более типов угля и карбонизацию указанной смеси углей.

Изобретение может быть использовано в металлургической области. Шихта для получения металлургического кокса с повышенной дренажной способностью, в качестве которой применяют продукт замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков с содержанием летучих от 12 до 25% в количестве 100%.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ оценки термопластичности углей или спекающих добавок включает набивку угля или спекающей добавки в емкость с получением образца, размещение слоя набивки из частиц на образце, нагрев образца с поддержанием при этом образца и слоя набивки при постоянном объеме или с приложением постоянной нагрузки на слой набивки, измерение расстояния проникновения, представляющее собой термопластичность угля, на которое расплавленный образец проникает в полости слоя набивки, и оценку термопластичности образца с использованием измеренного значения.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ подготовки угля для получения кокса включает набивание угля в емкость для получения образца, на который помещают материал, имеющий сквозные отверстия, проходящие сверху донизу, нагревают полученный образец и измеряют расстояние проникновения, на которое расплавленный образец проникает внутрь указанных сквозных отверстий.

Изобретение может быть использовано в металлургической и коксохимической промышленности. Способ составления и подготовки угольной шихты для получения металлургического кокса включает формирование угольной шихты из первого и второго компонентов путем их раздельного дозирования и смешения с последующим дроблением полученной угольной шихты.

Изобретение относится к области нефтепереработки. .
Изобретение относится к способу производства доменного кокса из нефтяного кокса, полученного из отрасли промышленности по переработке сырой нефти. В способе нефтяной кокс анализируют на содержание летучих веществ и золы. Сортировкой получают порцию нефтяного кокса, имеющего содержание летучих веществ15-19 масс. % и содержание золы до 2 масс. %. Эту фракцию нефтяного кокса уплотняют и помещают в коксовую печь для циклического коксования. Коксовая печь оснащена по меньшей мере одной горелкой с внешним нагревом для нагрева пространства первичного нагрева над пирогом нефтяного кокса или пространства вторичного нагрева ниже камеры коксовой печи или обоих. Нефтяной кокс нагревается до температуры 1000-1550°C в течение менее 120 часов. Образующийся доменный кокс имеет показатель прочности CSR по меньшей мере 44% и показатель реакционной способности CRI менее 33%. Изобретение обеспечивает получение кокса, обладающего повышенной прочностью и низкой реакционной способностью и подходящего для использования в качестве доменного кокса. 2 н. и 14 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к получению высококачественного нефтяного игольчатого кокса. Способ включает смешивание в промежуточной емкости тяжелого газойля каталитического крекинга с рециркулятом с образованием вторичного сырья, нагрев вторичного сырья, подачу его в камеру коксования при температуре коксования и коксование с получением кокса и дистиллята коксования, который подают в нижнюю часть ректификационной колонны на фракционирование. При этом предварительно с тяжелым газойлем каталитического крекинга смешивают экстракт фурфурольной очистки масляного производства в количестве 20-30% от смеси, в качестве рециркулята используют легкий или тяжелый газойль коксования, при этом коэффициент рециркуляции составляет 1,5-2,0. После прекращения подачи вторичного сырья в камеру коксования подают теплоноситель в количестве 10-20 т/час при температуре 500-530°С в течение 6-8 часов, в качестве которого могут быть использованы легкий или тяжелый газойль коксования. Изобретение направлено на расширение ресурсов сырья для получения игольчатого кокса с высокой оценкой микроструктуры и высокой механической прочностью. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Предложена шихта для получения металлургического кокса. Шихта содержит, мас.%: нефтяной кокс 30,0-1,0; нефтяные остатки 30,0-1,0; смесь каменных углей 40,0-98,0; Используемые нефтяные остатки характеризуются зольностью Ad не более 2,5%, выходом летучих веществ Vdaf не более 90%, содержанием серы Sd не более 5%, индексом Рога (IR) не менее 10. Нефтяной кокс характеризуется зольностью Ad не более 2,5%, выходом летучих веществ Vdaf не более 25%, содержанием серы Sd не более 5%. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей шихты для коксования за счёт снятия ограничений по выбору типа каменных углей, используемых в шихте. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.

Изобретение относится к коксу и способу его получения и может найти применение в металлургической промышленности. Способ получения кокса включает осуществление сухой перегонки смеси, содержащей беззольный уголь; окисленный беззольный уголь, полученный с помощью окислительной обработки беззольного угля; и сырой нефтяной кокс, в которой, относительно 100 массовых частей всего беззольного угля, окисленного беззольного угля и сырого нефтяного кокса, содержание беззольного угля составляет от 5 до 40 массовых частей, и общее содержание беззольного угля и окисленного беззольного угля составляет от 30 до 70 массовых частей. Способ позволяет получить высокочистый кокс с меньшими затратами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к составу угольной шихты для получения кокса. Угольная шихта для получения металлургического кокса содержит следующие компоненты в соотношении, масс. %:- спекающие угли, в том числе: - газовый жирный (ГЖ) 13,0-18,0,- жирный (Ж) 3,0-16,0,- смесь жирный + газовый жирный (Ж+ГЖ) 2,0-6,0,при общем количестве спекающих углей 18,0-40,0;- коксовые угли, в том числе:- коксовый (К) 19,0-22,0, - коксовый жирный (КЖ) 1,0-8,0,при общем количестве коксовых углей 20,0-30,0;- отощенные угли, в том числе:- коксовый отощенный (КО) 5,0-10,0,- коксовый слабоспекающийся (КС) 14,9-18,0,- отощенный спекающийся (ОС) 10,0-22,0,при общем количестве отощенных углей 29,9-44,0;- каменноугольный пек, гранулированный 0,1-5,0- кокс нефтяной 0,1-6,0.Технический результат – создание шихты с оптимальной спекаемостью и коксуемостью для получения качественного кокса с пониженной зольностью, повышенной прочностью, увеличенным выходом кокса. 3 пр.

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к получению металлургического кокса из шихты. Нефтяная коксующая добавка состоит из продукта замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков, полученного путем выдержки в течение 14-24 часов при температуре 450-500°C при коэффициенте рециркуляции в камере коксования от 1,05 до 1,2, характеризуется содержанием летучих веществ от 14 до 28% и коксуемостью по Грей-Кингу не ниже индекса G. Технический результат - повышение стабильности свойств и коксуемости коксующей добавки, повышение качества кокса за счет повышения коксуемости компонента шихты для коксования (коксующей добавки) и за счет обеспечения стабильности свойств компонента шихты для коксования (коксующей добавки) при ее содержании до 99% относительно общего объема шихты для коксования. 4 табл.

Группа изобретений относится к контролю степени выветривания угля. Способ контроля степени выветривания угля включает предварительное определение поверхностного натяжения каждой марки полукокса, который получен осуществлением термообработки каждой из нескольких марок угля, находящихся на угольном складе, и предварительную оценку доли каждой из нескольких марок угля на угольном складе; и смешивание нескольких марок полукокса в соответствующих долях для получения смеси полукокса, при этом степень выветривания каждой из нескольких марок угля контролируют так, что значение поверхностного натяжения на границе раздела фаз γinter смеси полукокса, которое получено из поверхностных напряжений и долей каждой из нескольких марок полукокса, составляет 0,03 мН/м или ниже. Также представлены другие варианты осуществления вышеуказанного способа и способ получения кокса с использованием любого из вариантов способа контроля степени выветривания угля. Достигается повышение точности и надежности контроля. 4 н.п. ф-лы, 2 пр., 5 табл., 4 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-10-22 2017-03-28T22:47:21
Наверх