TW201406945A - 藉由在非回收或熱回收煉焦爐中碳化自煉油廠獲得之汽油煤以製備冶金焦的方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種藉由在非回收或熱回收煉焦爐中碳化自煉油廠獲得之汽油煤以製備冶金焦的方法，該方法係基於在煉油廠中獲得或製備的汽油煤，且該汽油煤自一開始便具有15 wt.%至19 wt.%之揮發物含量及至多2 wt.%之灰分含量，且以壓實之形式饋送至該非回收或熱回收型煉焦爐以進行循環碳化，該煉焦爐配備有至少一個獨立加熱之燃燒器，由此將主要加熱空間或在該煉焦爐室下方之次要加熱空間或二者加熱至介於1000℃與1550℃之間的溫度，且該汽油煤中所含的揮發物含量在不到120小時之時間段內完全脫氣，從而獲得CSR強度為至少44%且CRI反應性小於33%之冶金焦，且其適於用作冶金焦。本發明亦係關於一種煉焦爐，其係根據該非回收或熱回收類型設計，且配備有主要加熱空間，具備加熱該主要加熱空間之燃燒器。
Description
本發明係關於一種藉由在非回收或熱回收煉焦爐中碳化自煉油廠獲得之汽油煤以製備冶金焦的方法，該方法係基於在煉油廠中獲得或製備的汽油煤，且該汽油煤自一開始便具有15wt.%至19wt.%之揮發物含量及至多2wt.%之灰分含量，且以壓實之形式饋送至該非回收或熱回收型煉焦爐以進行循環碳化，該煉焦爐配備有至少一個獨立加熱之燃燒器，由此將主要加熱空間或在該煉焦爐室下方之次要加熱空間或二者加熱至介於1000℃與1550℃之間的溫度，且在不到120小時之時間段內，該汽油煤中所含的揮發物含量完全脫氣，從而獲得CSR強度為至少44%且CRI反應性小於33%之冶金焦，且其適於用作冶金焦。本發明亦係關於一種煉焦爐，其係根據該非回收或熱回收類型設計，且配備有主要加熱空間，具備加熱該主要加熱空間之燃燒器。
在精煉廠中將礦物油及石油加工成石油產品時，除了獲得想要的產品外，亦獲得所謂的汽油焦，該汽油焦係由煉油廠之蒸餾製程、重組步驟、氫化製程及純化操作中之殘留物高溫沸騰而形成。此汽油焦典型地由超過88wt.%之碳及8wt.%至12wt.%含量之揮發性成分(volatile
constituent，VOC)組成。此汽油焦僅具有極少經濟利益，因為就許多應用製程而言，其具有一些不想要的特性，諸如低CSR強度及高CRI反應性，且出於此原因，其無法容易地上市銷售。
汽油焦常用於諸如製造電極之冶金製程之適合應用。不可能在冶金工廠中使用汽油焦，例如在鼓風爐製程中作為還原劑以製造粗鐵，因為汽油焦之強度不足以用於鼓風爐中。此外，已知向硬煤混合物中混合數個汽油焦部分，然而，汽油焦之混合部分因由其產生之鼓風爐焦的等級低而侷限於不到10wt.%之量值。
汽油焦之另一問題為源自於石油加工之雜質，且當該焦已排出時，雜質仍積累於該焦中。常見於汽油焦中之雜質為例如釩、鎳、硫、矽、鐵或鈦。因此，汽油焦部分中之釩含量可為至多0.17wt.%、鎳含量為至多0.04wt.%且硫含量為至多5wt.%。該等雜質使得汽油焦無法容易地用於加熱目的，因為此將影響環境。汽油焦之另一特性為其火焰溫度低於鼓風爐焦或煤。就用作燃料及其處理而言，此為不想要的，且因此其無法用於許多後續製程。因此，有機會尋求提供汽油焦之可能的經濟應用。
此外，防止冶金焦以使得碳化製程適合於汽油焦特性之方式製造的根本原因除雜質及缺乏產品強度之外，還有波動部分的揮發性成分。波動部分的揮發性成分使得由於加熱特性因揮發性成分而難以預測，故在煉焦爐中的使用很難控制。通常，在精煉廠中製造的汽油焦之主要部分含有不到19wt.%之極低部分揮發性成分，因此，當用於非回收或熱回收煉焦爐中時，汽油焦不適合於維持自持性燃燒製程且由此無法維持碳化製程。事實上，若在此煉焦爐中僅使用汽油焦作為原料，則碳化製程將在若干碳化循環後結束，因為在碳化期間由揮發性成分燃燒產生且儲存於該爐之耐火材料中的熱不再足以使爐溫在後續批次期間保持在超過1000℃之所需高值。
利用煤碳化之另一難點在於在碳化中，汽油焦之特徵為極高膨脹壓力，且此係歸因於其中所含揮發性成分之低沸點。在碳化期間，該等特徵導致焦餅之體積明顯增加，事實上為「膨脹」。因此，不可能在習知煉焦爐中使汽油煤碳化，因為在碳化期間，煉焦爐室之壁將因汽油煤餅之體積增加而受到損壞。由所提及之汽油煤餅特性引起之汽油煤餅體積增加亦使得很難將利用硬煤混合物中之汽油焦部分製造的煤焦產品推出習知煉焦爐室。
WO0010914A1中給出了用於加工且進一步使用汽油焦之一種可能性。該教示內容提供了一種方法，在該方法中，源自於煉油廠及由來自礦物油之汽油焦前驅材料獲得的汽油焦在適宜壓力及足夠高的溫度下經歷熱重組製程且持續一段足夠長的時間，由此獲得汽油焦，該汽油焦含有13wt.%至50wt.%之較低且精確可調之揮發物含量。該方法亦揭露一種使汽油焦去離子從而移除其中所含之金屬雜質的可能性。最後，該教示內容亦揭露一種例如藉由在流化床中添加脫硫劑將汽油焦中之硫雜質降低到較低且環境可接受之部分的可能性。該方法提供了一種提供具有經相當精確地計算之揮發性成分及雜質含量的汽油焦部分的可能性。具有15wt.%至25wt.%之揮發性部分的汽油焦部分因為特性類似於習知之乾蒸汽煤(dry steam coal)或肥煤(fat coal)，亦稱為「汽油煤(petrol coal)」。
具有可精確測定部分之揮發性成分及雜質之汽油煤的可用性提供了使用所獲得的汽油煤製造冶金焦之新可能。在石油加工過程中，製造出揮發物含量為15wt.%至19wt.%之特別高部分之汽油煤。截至目前，因為低能含量、低成本效益、在碳化期間之危險膨脹壓力、大量雜質及與此產品相關之高燃燒損失之問題無法藉由習知碳化製程解決，所以此產品尚未在工業規模上進行加工。然而，由該特定分數之汽油焦製造的冶金焦之實驗室測試已經確定，該冶金焦具有良好等級。與該等測試有關之實例
教示於Stukov等人之文章，「Increasing the Strength of Met-allurgical Petroleum Coke to the Coking Batch」，Coke and Chemistry.2009，第52卷，第8期，第349-352頁中。由於截至目前，由汽油煤製造冶金焦之技術可行性尚未進行安全處理，故需要獲得一種藉由汽油煤之碳化製造冶金焦之可實行的方法。
因此，一個目的係提供一種提供具有15wt.%至19wt.%部分之揮發性成分及增加部分之雜質之汽油煤的方法，該方法在工業規模上使用該汽油煤進行碳化並製造煤焦，該煤焦具有增加之強度及低反應性且適合用作冶金焦。
本發明藉由如下之方法來實現該目的，該方法提供具有15wt.%至19wt.%之已知揮發性成分含量及至多2wt.%之已知灰分部分之汽油煤，且隨後在正常狀況下，在非回收或熱回收型煉焦爐之加熱室中在介於1000℃與1550℃之間之溫度下，將呈壓實形式之該汽油煤在120小時內碳化成冶金焦，該爐配備有至少一個燃燒器，用於加熱在汽油煤餅上方在操作期間包含殘留氣體空間的主要加熱空間，或用於加熱在煉焦爐室下方之次要加熱空間，或二者。
汽油焦之揮發物含量及灰分含量係藉由在碳化之前進行分析來測定，不管分析是在煉焦爐工廠還是汽油煤供應商之前提下進行。對於體現本發明之方法之具體實例，唯一重要的是，提供一種具有已知揮發性成分含量之汽油煤，所觀測之揮發性成分含量在最低15wt.%與最高19wt.%之間之範圍內。
為了補償具有所提及特性之汽油煤因揮發性成分部分較低而引起的降低之能含量，主要加熱空間或次要加熱空間必須使用外部燃料氣加熱，因為僅僅想要此低能量汽油煤部分在非回收或熱回收型煉焦反應器中加工成冶金焦。另外，由於原料之低能含量不足以持久地將溫度維持
在高於1000℃之所需值且因此不足以補償該方法必然伴隨之高廢氣及輻射損失，故將產生極長且不經濟之碳化期。
然而，使用非回收或熱回收型煉焦爐允許將主要由汽油煤組成且具有所提及之特性的進料混合物碳化，因為此類煉焦爐在操作期間於汽油煤餅之上方提供殘留氣體空間，該氣體空間吸收汽油煤之逐漸升高的膨脹壓力。在本發明之框架內，已確定由此獲得的煤焦等級之特徵在於超過44%之CSR強度及不到33%之CRI反應性，因此，該等煤焦等級可用作例如冶金或鼓風爐製程中之冶金焦。若將該煤焦用於鼓風爐製程中，則所提及之煤焦值將對鼓風爐製程具有有利影響。
本發明特別主張一種由在石油加工工業中獲得的汽油煤製造冶金焦之方法，其中
．對來自石化製程之汽油焦進行揮發物含量及灰分含量分析，由此可依照具有已知揮發性成分含量及灰分含量之批料對其進行揀選，及
．揀選出揮發物含量為15wt.%至19wt.%且灰分含量不到2wt.%之汽油煤批料(稱為無水無灰分汽油煤批料)且饋送至儲煤倉或儲煤容器中。
．來自儲煤倉或儲煤容器之此汽油煤部分首先藉由加料機饋送至壓實機中壓緊，且隨後饋送至具有非回收或熱回收型尺寸之煉焦爐中進行循環碳化，且該方法之特徵在於
．該煉焦爐配備有至少一個獨立加熱之燃燒器用於加熱在汽油煤餅上方之主要加熱空間或用於加熱在煉焦爐室下方之次要加熱空間或二者，該燃燒器用於在熱燃料氣之幫助下在不到120小時之時間段內將煉焦爐室中之汽油煤加熱至介於1000℃與1550℃之間的溫度，由此獲得具有CSR強度值為至少44%且CRI反應性值不到33%之冶金焦。
熟習碳化技術之技術人員已知配備有主要及次要加熱空間
之非回收或熱回收型煉焦爐。此類構造詳細描述於例如Walter Buss等人之文章，「Thyssen Still Otto/PACTI Non-recovery coke making system」,Iron and Steel Engineer,Association of Iron and Steel Engineers，Pittsburgh,USA，第76卷，第1期，1999年1月，第33-38頁中。由適合碳化具有高膨脹壓力之煤之煉焦爐組成的煉焦爐組之實例提供於WO2011107198A1中。當加熱時，汽油煤餅達到估算之900℃至1100℃之溫度。
藉助於在壓實之汽油煤餅上方加熱來加熱汽油煤，由此製造出具有想要等級之煤焦，在該汽油煤中揮發性成分之部分係來自呈粗煉焦氣形式之批料。在此情況下，首先藉由至少偶爾地添加空氣，在主要加熱空間中燃燒一部分脫氣之成分以亞化學計量之方式產生熱。隨後，藉助於煉焦爐室之側部氣道排出部分燃燒之廢氣混合物，且藉由在次要加熱空間中進一步燃燒來完全燃燒。由於汽油煤中含有揮發性部分，由此該汽油煤亦自下方加熱，以致除側門區域外，汽油煤餅自所有側進行加熱且獲得均勻碳化品質。
所得煤焦之等級可如所述測定，獲得至少44%之CSR強度值及不到33%之CRI反應性值。前提條件為使用揮發物含量為15wt.%至19wt.%且灰分部分不到2wt.%之汽油煤批料，稱為無水無灰分汽油煤批料。
亦可能使用揮發性成分含量經更精確地測定之汽油煤。在本發明一個具體實例中，汽油煤之揮發物含量為16wt.%至18wt.%。因此，可更容易地控制該方法。
一般而言，對於本發明之具體實例，汽油煤餅可自所有側進行加熱，由此達到想要的溫度。在本發明之一個有利的具體實例中，煉焦爐之加熱方式使得燃燒器火焰水平地埋在汽油煤批料上方之氣體空間中，所謂的主要加熱空間。在一個有利的具體實例中，藉助於燃燒器裝有熱氣體或燃燒氣體且經由開口延伸至汽油煤上方之氣體空間中的至少一個燃燒
管係位於在煉焦爐室門上方之壁中，由此該氣體空間經熱氣體加熱。在批料上方燃燒管之水平佈置確保，在汽油煤餅上方之內流氣體流入主要加熱空間中且因此，減少煤表面與燃燒空氣之間的直接接觸且由此減少不想要的煤或煤焦燒除。同時，設定自埋入之燃燒管至批料上部邊緣之垂直距離超過100mm，使得上部汽油煤層不燃燒。
在本發明之框架內，例如亦可能藉助於佈置在汽油煤下方之次要加熱空間中的其他燃燒器來加熱汽油煤。在另一具體實例中，主張在次要加熱空間之側前部開口上單獨或同時佈置至少一個燃燒器，因此，此加熱空間之溫度亦增加，使批料自下方之加熱增加。最後，亦可能使用煉焦爐室之頂部開口進行加熱。如例如US4045299A中所揭露之壁加熱型煉焦爐為可行的，即使尚未在本發明中進行測試。
該加熱可例如在煉焦爐室之通風及壓力控制之幫助下設定，由此在煉焦爐室中設定0.01至20毫巴(mbar)之壓力。此可藉由相應控制燃燒器及通風活板(venting flap)來實現。在本發明之一個較佳具體實例中，在通風及壓力控制之幫助下設定加熱，由此在煉焦爐室中設定0.1至10毫巴之壓力。
煉焦爐室可例如藉由天然氣或燃料氣加熱。然而，煉焦爐室亦可藉由液化氣、煉焦爐氣、鼓風爐氣或轉爐氣作為燃料氣進行加熱。對於體現本發明之方法的具體實例，亦可能使用任何部分之來自天然氣、液化氣、煉焦爐氣、鼓風爐氣或轉爐氣之群的至少兩種氣體之混合物進行加熱。適合燃料氣之選擇取決於各種因素，諸如可用性。
為了使煤焦產品具有想要的CSR強度及CRI反應性，且為了確保在脫氣成分之加熱能力之幫助下獲得想要的熱能力，所提供之汽油煤中揮發性成分含量之調整極為重要。在本發明之一個具體實例中，在粉碎之前，將汽油煤混合物與作為添加劑之硬煤混合，由此將揮發物含量設
定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。在另一具體實例中，在粉碎之前，將汽油煤混合物與作為添加劑之瀝青混合，由此將揮發物含量設定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。在另一具體實例中，在粉碎之前，將汽油煤混合物與作為添加劑之油等級(oil grade)混合，由此將揮發物含量設定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。由此獲得的煤焦產品具有超過44%之CSR強度及不到33%之CRI反應性。
此外，所用汽油煤因獲得該煤之製程步驟而具有不到2wt.%之灰分部分。通常，此灰分部分剛好足以保護汽油煤不致在碳化期間被燃燒過度燒除。然而，為確保該製程具有適當成本效益，常需要採取額外措施來防止汽油焦經歷不想要的燒除。為此，若將汽油煤與對汽油煤之燃燒具有抑制性影響之添加劑混合，則亦可選擇略微較高之揮發性成分含量。
若將汽油煤與對汽油煤之燒除行為具有影響之添加劑混合，則甚至能選擇更高的灰分部分。該灰分部分之目的在於避免汽油煤發生不想要的燃燒。在本發明一個具體實例中，將汽油煤混合物與作為添加劑之灰分混合，由此將灰分部分設定在2wt.%與12wt.%之間，較佳為2wt.%至6wt.%，稱為總乾燥混合物，且將此混合物粉碎並篩分，從而獲得粒度分佈d為0.5<d<3mm之部分，且將經篩分之混合物饋送至儲煤倉或儲煤容器以進一步碳化。為將灰分以使所達到的CSR強度及CRI反應性不會以不利方式改變之方式分佈於產品中，粉碎及篩分為必需的。
在另一具體實例中，將汽油煤混合物與作為添加劑之含灰分之煤混合，由此將灰分部分設定在2wt.%與12wt.%之間，較佳為2wt.%至6wt.%，稱為總乾燥混合物，且將此混合物粉碎並篩分，從而獲得粒度分佈d為0.5<d<3mm之部分，且將經篩分之混合物饋送至儲煤倉或儲煤容器以進一步碳化。在添加劑混合之前或之後，甚至可在粉碎裝置中將汽油煤混合物完全或部分粉碎，從而獲得平均粒度小於3mm之殘餘物部分。亦可
對部分分數之總混合物進行該粉碎操作。其中部分分數為70至95重量分數較佳，部分分數為80至90重量分數尤佳。
在本發明之框架內，亦可能藉由添加水來改變所製造之汽油煤之水含量。添加水可改善汽油煤餅之穩定性。在本發明之一個具體實例中，藉由添加液態水將進料混合物之總水含量設定在7wt.%至11.5wt.%，且將此混合物饋送至儲煤倉或儲煤容器中以進一步碳化。水可直接添加，且亦可藉由噴霧或浸沒來添加。
在本發明之框架內且在使用前，可藉助於任一類型之壓實機將進料混合物壓實，由此進料混合物之密度為0.8t/m3至1.225t/m3。一般而言，壓實操作可藉由擠壓、搗碎、錘擊或振動步驟進行，該等步驟亦可組合進行。在使用前，較佳藉助於搗碎裝置壓實進料混合物，由此進料混合物之密度為1.0t/m3至1.150t/m3。
為了影響碳化操作，可在加熱前，將對燃燒呈惰性之分離層施加於爐餅之表面。此分離層係例如由煤焦構成。在另一具體實例中，該對燃燒呈惰性之分離層係由煤構成。最後，該對燃燒呈惰性之分離層亦可由灰分或砂粒構成。最後，該對燃燒呈惰性之分離層可由含碳煤屑(carbonaceous breeze)(例如，粒度小於25mm之煤屑或煤焦屑)構成。
在本發明之一個具體實例中，分離層之厚度為0.2cm至25cm。分離層可視需要施加。因此，可例如藉助於煤壓實機將分離層施加於壓實之煤塊，該煤壓實機配備有進料口，該進料口佈置於搗錘(stamp)之上或之間。為此，需要一種煤壓實裝置，該裝置包括至少一個搗錘且在批料上方配備有進料裝置。用於壓緊之配備有搗碎、錘擊、振動及擠壓裝置的煤壓實機為目前先進技術且描述於例如WO2010102714A2中。
在另一具體實例中，添加劑儲存於儲煤倉中之特定軸中，在壓實之煤塊之加料操作期間，添加劑自該軸饋送至煤壓實機之指定開口。
添加劑可藉助於螺旋輸送機饋送至煤壓實機之指定開口。因此，添加劑亦可藉助於滑動系統、鏈式輸送系統、重力裝置或滑槽饋送至煤壓實機之指定開口。分離層亦可在稍後傾倒於批料之表面上且不在壓實機內。
在本發明之另一具體實例中，在四個連續混合倉中，將進料混合物與添加劑混合，粉碎及粉碎儲料之混合係在該等混合倉中進行。粉碎及混合亦可分若干階段進行。進料混合物亦可預加熱。因此，可例如在加料至煉焦爐之前，藉由在可加熱容器中預加熱，將進料混合物之溫度設定在120℃至250℃。
必要時，自汽油煤獲得的冶金焦可用於其他應用。其尤其可用作鼓風爐焦。然而，其亦可用於非鐵冶金工業中以製造金屬或製備電極。
亦主張執行體現本發明之方法所藉助之裝置。特別主張一種由在石油加工工業中獲得的汽油煤製備煤焦之煉焦爐，該煉焦爐．屬於非回收或熱回收煉焦爐組類型，其具有2至6m之煉焦爐室寬度及10至20m之煉焦爐室長度，由此在高度為2m時，該煉焦爐室容積為40至240m3，且．該煉焦爐具有磚石砌築之拱形結構，在填充狀況下，其與位於下方之煉焦爐室一起可形成位於煤餅上方之氣體空間，用作主要加熱空間，且．該煉焦爐配備有側部煙道及位於煤下方之次要加熱空間，且．該煉焦爐室配備有儲煤倉或儲煤容器及加料機，該加料機可自儲煤倉或儲煤容器給煉焦爐室加料，且該煉焦爐之特徵在於．該煉焦爐室在外部燃燒器之幫助下加熱，該等外部燃燒器加熱主要加熱空間，且該等燃燒器經由沿著煉焦爐室前部且可調支線伸入燃燒器中之集氣幹線而被供給燃料氣及含氧氣體。
必要時，外部燃燒器可佈置在煉焦爐室上，以促進主要加熱
空間之加熱。每一煉焦爐室可佈置一個或若干個外部燃燒器。然而，在一個較佳具體實例中，該(該等)燃燒器位於煉焦爐室之至少一側之煉焦爐室門上方包圍該煉焦爐室門之壁中，且使用位於包圍該煉焦爐室門之壁中之開口加熱主要加熱空間。燃燒管之孔口段經由此開口導入氣體空間中。
為此，該(該等)燃燒器位於煉焦爐室之至少一側之煉焦爐室門上方包圍該煉焦爐室門之壁中，且使用位於包圍該煉焦爐室門之壁中之開口加熱主要加熱空間，在一個有利的具體實例中，設定自燃燒管口至汽油煤批料上部邊緣之垂直距離超過100mm。燃燒器在煉焦爐室頂部上之佈置節省了空間。
在本發明之一個具體實例中，該燃燒管口或該等燃燒管口係由耐熱鋼製成。在另一具體實例中，該(該等)燃燒管口係由耐火陶瓷材料製成。若已安裝多個燃燒器，則此可見於一個或若干個燃燒器上。
在本發明之一個較佳具體實例中，體現本發明之煉焦爐與另外的多個煉焦爐一起集合成煉焦爐組，且集氣幹線係沿著該煉焦爐組之煉焦爐室前部架設。熟習煉焦技術之技術人員已知將非回收或熱回收型煉焦爐集合成煉焦爐組。
次要加熱空間亦可藉助於一個或若干個外部燃燒器來加熱，該等外部燃燒器經由沿煉焦爐室前部、可調支線延伸至燃燒器中之集氣幹線而被供給燃料氣及含氧氣體。在本發明之一個具體實例中，該(該等)燃燒器係設計為通風燃燒器。對於該具體實例，集氣幹線可例如位於煉焦爐室之頂部上。集氣幹線亦可安裝在煉焦爐維修機之平臺下方或沿著支柱。最後，集氣幹線可視需要佈置以確保燃燒器之供應。
支線可例如藉助於活栓、閘閥、噴嘴、擋板或孔板進行控制。在本發明之一個具體實例中，煉焦爐組配備有壓力控制站，在該壓力控制站中，燃料氣之壓力降低至所需值，由此將燃料氣自壓力控制站經由集氣
幹線饋送至燃燒器且以對燃燒器而言合適的壓力直接供應。
亦主張一種壓實機，其用於壓緊煤且適於在製備壓實塊時將分離層施加至壓實之煤塊上。可用於此裝置總成之適合的壓實機描述於WO201D102714A2中。此機器由用作側面之六個搗錘組成，以藉由擠壓裝置製備壓實塊。在本發明之一個具體實例中，搗錘係以液力操作。適合的壓實機亦可由振動裝置形成。對於體現本發明之壓實機總成，WO2010102714A2中壓實機之振動裝置的上部搗錘或上部板具備傾卸裝置，藉助於該傾卸裝置，可將添加劑饋送至壓實塊之表面上，由此在壓實期間，由傾卸裝置饋送之另一添加劑層出現在壓實之進料混合物之表面上。
亦主張一種煉焦爐組，其由體現本發明之煉焦爐組成且配備有該壓實機。
體現本發明之方法主要在煉焦爐組中執行，該煉焦爐組由體現本發明之煉焦爐室連同額外的先前技術裝置組成。其包括例如1至10個等級之儲倉，在該等儲倉中，儲存有不同的汽油煤進料混合物。其亦包括例如1至4個粉碎裝置、1至4個篩分裝置或1至4個混合倉，汽油煤、添加劑或整個進料混合物在其中儲存、篩分及混合。煉焦爐組亦可配備有壓實機。
本發明的優勢在於為汽油煤提供了一種可能的經濟應用，該汽油煤係在煉油廠中及礦物油加工工業中獲得且具有揮發物含量為15wt.%至19wt.%之汽油焦部分，其藉由製造CSR強度超過44%且CRI反應性不到33%之煤焦，使得此煤焦可用於鼓風爐製程中或冶金製程中以製造金屬，與碳化之汽油焦形成對比。
在下文中，描述了針對汽油焦之分析方法，該等方法用於提供用作體現本發明之方法之進料汽油煤的汽油煤。
1. 揮發物含量. 汽油焦之揮發物含量係例如根據DIM 51720測定。量測在煤加熱後7分鐘內仍處於真空下之殘餘物部分。快速測定煤中揮發物含量之方法提供於US6074205A中。
2. 灰分含量. 灰分含量係例如根據DIN 51719測定。量測爐中在燃燒煤後仍為815℃之殘餘物部分。快速測定煤中灰分含量之方法提供於DE3120064A1中。
3. 煤焦強度. 煤焦強度係藉由所謂的CSR測試來測定。CSR為「反應後煤焦強度(Coke Strength after Reaction)」之英文縮寫。量測殘餘物之重量百分比，該殘餘物係由200g煤焦樣品，在1巴二氧化碳(CO2)下加熱至1100℃後維持2小時且隨後在滾筒中以每分鐘(min-1)600轉處理30分鐘後獲得。現今，此測試方法為一般認可的，經標準化且描述於例如EP07387B0B2中。
4. 煤焦反應性. 煤焦反應性係藉由所謂的CRI測試來測定。CRI為「煤焦反應性指數(Coke Reactivity index)」之英文縮寫且描述煤焦之化學反應性。量測殘餘物之重量百分比，該殘餘物係由200g煤焦樣品在1巴二氧化碳(CO2)下加熱至1100℃後維持2小時而獲得。所獲得的值稱為CRI反應性。得到的值越小，該反應性越低。此方法可容易且迅速地進行且特徵值CRI與煤焦在鼓風爐製程中之行為良好相關。現今，此測試方法為一般認可的，根據ISO 18894標準化且描述於例如EP1142978A1中。
Claims (51)
- 一種由在石油加工工業中獲得的汽油煤製備冶金焦之方法，其中對來自石化製程之汽油焦進行揮發物含量及灰分含量分析，由此可依照具有已知揮發性成分含量及灰分含量之批料對其進行揀選，及揀選出具有揮發物含量為15wt.%至19wt.%且灰分含量不到2wt.%之汽油煤批料，稱為無水無灰分汽油煤批料，且將其饋送至儲煤倉或儲煤容器中，及來自該儲煤倉或儲煤容器之此汽油煤部分首先藉由加料機饋送至壓實機中壓緊，且隨後饋送至具有非回收或熱回收型尺寸之煉焦爐中進行循環碳化，其特徵在於該煉焦爐配備有至少一個獨立加熱之燃燒器用於加熱在該汽油煤餅上方之主要加熱空間或用於加熱在該煉焦爐室下方之次要加熱空間或二者，該燃燒器用於在熱燃料氣之幫助下在不到120小時之時間段內將該煉焦爐室中之該汽油煤加熱至介於1000℃與1550℃之間的溫度，由此獲得具有CSR強度值為至少44%且CRI反應性值不到33%之冶金焦。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在碳化前，該汽油煤之揮發物含量為16wt.%至18wt.%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於，該煉焦爐係藉由將該燃燒器火焰埋在該汽油煤批料上方之該氣體空間中來加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之方法，其特徵在於，該煉焦爐配備有至少一個外部加熱之燃燒器，該燃燒器用於加熱在該汽油煤餅下方之該次要加熱空間及用於加熱該汽油煤餅。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於，該煉焦爐係藉由將該燃燒器火焰埋在該汽油煤批料下方之氣體空間中來加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法，其特徵在於，該加熱在通風及壓力控制之幫助下設定，由此在該煉焦爐室中設定0.01至20毫巴之壓力。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法，其特徵在於，該加熱在通風及壓力控制之幫助下設定，由此在該煉焦爐室中設定0.01至10毫巴之壓力。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其特徵在於，使用天然氣作為燃料氣進行加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其特徵在於，使用液化氣作為燃料氣進行加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其特徵在於，使用煉焦爐氣作為燃料氣進行加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其特徵在於，使用鼓風爐氣作為燃料氣進行加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其特徵在於，使用轉爐氣作為燃料氣進行加熱。
- 如申請專利範圍第8項至第12項中任一項之方法，其特徵在於，使用任何部分之來自天然氣、液化氣、煉焦爐氣、鼓風爐氣或轉爐氣之群之至少兩種氣體的混合物進行加熱。
- 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項之方法，其特徵在於，在粉碎之前，該汽油煤混合物與作為添加劑之硬煤混合，由此揮發物含量設定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項之方法，其特徵在於，在粉碎之前，該汽油煤混合物與作為添加劑之瀝青混合，由此揮發物含量設定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項之方法，其特徵在於，在粉碎之前，該汽油煤混合物與作為添加劑之油等級(oil grade)混合，由此揮發物含量設定在19wt.%與25wt.%之間，稱為乾式進料混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之方法，其特徵在於，該汽油煤混合物與作為添加劑之灰分混合，由此該灰分部分設定在2wt.%與12wt.%之間，稱為總乾燥混合物，且此混合物在碳化前粉碎並篩分，從而獲得粒度分佈d為0.5<d<3mm之部分，且該經篩分之混合物饋送至該儲煤倉或儲煤容器以進一步碳化。
- 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之方法，其特徵在於，該汽油煤混合物與作為添加劑之含灰分之煤混合，由此該灰分部分設定在2wt.%與12wt.%之間，稱為總乾燥混合物，且此混合物在碳化前粉碎並篩分，從而獲得粒度分佈d為0.5<d<3mm之部分，且該經篩分之混合物饋送至該儲煤倉或儲煤容器以進一步碳化。
- 如申請專利範圍第18項之方法，其特徵在於，該汽油煤混合物與作為添加劑之含灰分之煤混合，由此該灰分部分設定在2wt.%與6wt.%之間，稱為總乾燥混合物，且此混合物在碳化前粉碎並篩分，從而獲得粒度分佈d為0.5<d<3mm之部分，且該經篩分之混合物饋送至該儲煤倉或儲煤容器以進一步碳化。
- 如申請專利範圍第14項至第19項中任一項之方法，其特徵在於，在該等添加劑混合之前或之後，甚至該汽油煤混合物在粉碎裝置中完全或部分粉碎，從而獲得平均粒度小於3mm之殘餘物部分。
- 如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之方法，其特徵在於，該進料混合物之總含水量藉由添加液態水而設定在7wt.%至11.5wt.%，且此混合物饋送至該儲煤倉或儲煤容器中以進一步碳化。
- 如申請專利範圍第1項至第21項中任一項之方法，其特徵在於，在使 用前，該進料混合物藉助於壓實機來壓實，由此該進料混合物之密度為0.8t/m3至1.225t/m3。
- 如申請專利範圍第1項至第21項中任一項之方法，其特徵在於，在使用前，該進料混合物藉助於搗碎裝置來壓實，由此該進料混合物之密度為1.0t/m3至1.150t/m3。
- 如申請專利範圍第1項至第23項中任一項之方法，其特徵在於，在加熱前，對燃燒呈惰性之分離層被施加於該爐餅之該表面。
- 如申請專利範圍第24項之方法，其特徵在於，此對燃燒呈惰性之分離層係由煤焦構成。
- 如申請專利範圍第24項之方法，其特徵在於，此對燃燒呈惰性之分離層係由煤構成。
- 如申請專利範圍第24項之方法，其特徵在於，此對燃燒呈惰性之分離層係由粒度小於25mm之含碳煤屑構成。
- 如申請專利範圍第24項之方法，其特徵在於，此對燃燒呈惰性之分離層係由灰分或砂粒構成。
- 如申請專利範圍第24項至第28項中任一項之方法，其特徵在於，該分離層之厚度為0.2cm至25cm。
- 如申請專利範圍第24項至第29項中任一項之方法，其特徵在於，該分離層係藉助於煤壓實機施加至該壓實之煤塊上，該煤壓實機配備有指定之進料口，該進料口佈置於上部搗錘或上部板上。
- 如申請專利範圍第24項至第30項中任一項之方法，其特徵在於，該添加劑係儲存於該儲煤倉中之特定軸中，在加料操作期間，該添加劑自該軸饋送至該煤壓實機之該指定開口。
- 如申請專利範圍第31項之方法，其特徵在於，該添加劑藉助於螺旋輸送機饋送至該煤壓實機之該指定開口。
- 如申請專利範圍第31項之方法，其特徵在於，該添加劑藉助於滑動系統饋送至該煤壓實機之該指定開口。
- 如申請專利範圍第31項之方法，其特徵在於，該添加劑藉助於鏈式輸送系統饋送至該煤壓實機之該指定開口。
- 如申請專利範圍第24項至第34項中任一項之方法，其特徵在於，該進料混合物與該等添加劑在至多四個連續混合倉中混合，粉碎及粉碎儲料之混合係在該等混合倉中進行。
- 如申請專利範圍第1項至第35項中任一項之方法，其特徵在於，在給該煉焦爐加料之前，該進料混合物之溫度在可加熱容器中預加熱至120℃至250℃。
- 一種由在石油加工工業中獲得的汽油煤製備煤焦之煉焦爐，該煉焦爐屬於非回收或熱回收煉焦爐組類型，其具有2至6m之煉焦爐室寬度及10至20m之煉焦爐室長度，由此在高度為2m時，該煉焦爐室容積為40至240m3，且該煉焦爐具有磚石砌築之拱形結構，在填充狀況下，其可與位於下方之該煉焦爐室一起形成位於該煤餅上方之氣體空間，用作主要加熱空間，且該煉焦爐配備有側部煙道及位於下方之次要加熱空間，且該煉焦爐室配備有儲煤倉或儲煤容器及加料機，該加料機可自該儲煤倉或儲煤容器給該煉焦爐室加料，其特徵在於該煉焦爐室在外部燃燒器之幫助下加熱，該等外部燃燒器加熱該主要加熱空間，且該等燃燒器經由沿著該煉焦爐室前部且可調支線伸入該等燃燒器中之集氣幹線而被供給燃料氣及含氧氣體。
- 如申請專利範圍第37項之煉焦爐，其特徵在於，該(該等)燃燒器位 於該煉焦爐室之至少一側之在該煉焦爐室門上方包圍該煉焦爐室門之壁中，且使用位於包圍該煉焦爐室門之壁中之開口加熱該主要加熱空間，設定自該燃燒管口至批料上部邊緣之垂直距離超過100mm。
- 如申請專利範圍第37項或第38項之煉焦爐，其特徵在於，該燃燒管口係由耐熱鋼製成。
- 如申請專利範圍第37項或第38項之煉焦爐，其特徵在於，該燃燒管口係由耐火陶瓷材料製成。
- 如申請專利範圍第37項至第40項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該煉焦爐與另外的多個煉焦爐一起集合成煉焦爐組，且該集氣幹線沿著該煉焦爐組之煉焦爐室前部架設。
- 如申請專利範圍第37項至第41項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該次要加熱空間亦藉助於外部燃燒器加熱，該外部燃燒器經由沿著該煉焦爐室前部之集氣幹線而被供給燃料氣及含氧氣體，該集氣乾線經由可調支線延伸進入該燃燒器中。
- 如申請專利範圍第37項至第42項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該(該等)燃燒器係設計為通風燃燒器。
- 如申請專利範圍第37項至第43項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該集氣幹線位於該煉焦爐室之頂部上。
- 如申請專利範圍第37項至第44項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該集氣幹線位於該煉焦爐維修機之平臺下方。
- 如申請專利範圍第37項至第45項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該(該等)支線係藉助於活栓、閘閥、擋板、噴嘴或孔板控制。
- 如申請專利範圍第37項至第45項中任一項之煉焦爐，其特徵在於，該煉焦爐組配備有壓力控制站，在該壓力控制站中，該燃料氣之壓力降低至所需值，由此該燃料氣自該壓力控制站經由該集氣幹線饋送至 該等燃燒器。
- 一種用於壓緊煤之壓實機，其由至多八個搗錘組成，該等搗錘係藉助於壓實機而用於製備壓實塊，其特徵在於，該壓實機具備傾卸裝置，藉助於該傾卸裝置，添加劑可供應至該壓實塊之表面上，由此在壓實期間，由該傾卸裝置供應之另一添加劑層在該壓實之進料混合物之表面上生長。
- 如申請專利範圍第48項之用於壓緊煤之壓實機，其特徵在於，該用於製備壓實塊之壓實機配備有液力擠壓裝置。
- 如申請專利範圍第48項之用於壓緊煤之壓實機，其特徵在於，該用於製備壓實塊之壓實機係由振動裝置形成。
- 如申請專利範圍第37項至第50項中任一項之煉焦爐組，其特徵在於，該煉焦爐組配備有如申請專利範圍第48項至第50項中任一項之壓實機。
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