Способ отвода продуктов дистилляции каменных углей из камер коксовальных печей

Способ отвода продуктов дистилляции каменных углей из камер коксовальных печей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 41939

Класс 1О а, 1() ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа отвода продуктов дестилллции каменных углей из камер коксовальных печей.

К патенту ин-ца К. Штилль (C»rl Still), в г. Реклингг»узене„

Германия, заявленному 12 февраля 1931 года (заяв. свид. № 83345).

11риоритет по ип. 1 — 5 от 11 февраля 1930 года и по пп. 6 — 7 от 10 апреля 1930 года на основании ст. 6 Советско-германского соглашения об охране промышленной собственности.

0 выдаче патента опубликовано 28 февраля 1935 года.

Действие патента распространяется иа 15 лет от 28 февраля 1935 года.

Предлагаемое изобретение касается усовершенствованного способа получения кокса и газа из твердого горючего в закрытых, непрерывно работающих камерах, обогреваемых с боковых стенок, причем газы и летучие продукты перегонки отсасываются по отдельности из внутренних слоев горючего и из пространства над загрузкой, для каковой цели служат нижеописанные особые спосооы и специальные устройства. Применение предлагаемого изобретения позволяет получать как кокс, так и летучие продукты, как то: газ, смолу, углеводороды, в большем количесгве и лучшего качеств».

В дальнейшем описано применение предлагаемого изобретения к горизонтальной коксовальной печи.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальное продольное сечение через середину камеры коксовальной печи, причем представлена лишь часть лобовой стороны; фиг.2 — вертикальное поперечное сечение черездве соседние камеры и две согревательные стенки, причем левая камера изображена в первой стадии процесса, а правая камера — во второй стадии.

Печная камера 1 обогревается, к»1 обычно, при помощи боковых стенок 2 и закрыта спереди дверцей 8; в своде печи имеются, как обычно, отверстия 5 для введения загрузки, а также отверстие 6, через которое отходят газы и которое соединено при помощи отводнои трубы 7 с резервуаром 8 для газа и смолы. В том месте, где труба 7 входит в резервуар 8, предусмотрено запорное устропство 9, например, гидравлический затвор. Опора, на которой установлен резервуар 8, несет также газособирательную трубу 10, простирающуюся вдоль всей батареи.

Камера 1 заполнена коксуемым углем, загруженным до такой высоты, что над его поверхностью остается свободное пространство 12, служащее для собир»ния выделяемых углем газов и сообщ»ющееся с отверстиемм 6, В своде 4 камеры расположено на равных расстояниях между отверстиями 5 и б некоторое количество, например 8 — 12 или более железных ящиков 14, закрываемых герметически крышками 13 с гидравлическими затворами, Жидкость для этих гидравлических затворов пОдВОдится помо1цью патрубков 15 и труб 16, лежл1цих 1гя своде, и втекает в ящики 14. Каждый из этих ящиков 14 соединен помо1цью бокового патрубка 17 с газособи рятельной трубой 18, проведенной внутри свода в продольном направлении и соединенной помощью части 19 с упомянутой выше общей газособирательной трубой 10. Эта часть 19 выполнена внизу в виде гидравлического затвора, причем опускание колокола 20 влечет за собою прекращение сообщения между трубами 18 и 10. Жидкость к этому затвору подводится при (IOмощи трубы 21. Часть 19 содержит, кроме того, клапан 22, позволгпощий регулировать давление газа в каждой из труб 18. Выпуск 23, расположенный у конца трубы 18, позволяет отводить жидкость и конденсат, собравшиеся в этой трубе 18.

Через дно каждого из ящиков 14 проходит трубчатая часть 24, з".ходящая внутрь ящика, которыи несет также и трубку 25, направленную вн11з и имеющую тот же самый внутре1ний диаметр, что и труба 24; обе эти трубы направляют и удерживают концентрическую трубу 26. Если снять крьпцку 1Х то труба 26 может быть по желанию вставлена или удалена. Верхняя часть трубы 26, заходящая внутрь Я1цика. несет колокол 27, образующий вместе с ящиком и его внутренней трубой гидравлический затвор, отделяющий пространство внутри трубы 26 от 1гаружного пространства. Жидкость Д,1Я этого затвора подается через 1гатрубок 15 и трубу 16 из гидравлического затвора крышки 13; жидкость течет далее через боковой цатрубок 17 и трубу 18 и отводится при помощи, выпуска 23. Нижний конец трубы 26 ) проходит через пространство 12, где собирается газ, и заходит внутрь:Загрузки камеры на некоторую глубину, например, на 300 — 500 л лю. Продолжением этой трубы 26 являются цилиндрический канал или полое прострсп1ство 28 внутри загрузки, образуемое самой массой угля, проходящее почти через всю массу угля и расположенное посередине между обеими обогреваемыми боковыми стенками. Этот трубчатый канал 28 вместе с трубой 26 ооразует отводный канал, при помощи которого происходит отсасывание летучих продуктов перегонки из внутренних слоев угольной загрузки.

Отсосанные газь1 и пары попадают

Е3 закрытый ящик 14 и поступа1от затем через боковой патрубок 17, трубу 18, часть 19 в общу1о для всей батареи газособирательну10 трубу 10. Эта труба, равно кяк и резервуар 8, присоединены каждый в отдельности к особому всасывающему устройству, так что в каждом из них может быть устанавливаемо желаемое давление.

Описанное выше устройство работает следующим ооразом. Камеры непрерывно обогреваются при помощи боковых стенок 2, как это обычно делается при добывании кокса. Трубы 26, как это будет описано ниже, удаляются раньц1с, чем заканчивается коксованиг и раньше, чем кокс будет удален из камеры, как это представлено на правой части фиг. 2. После того, как кокс будет удален, двери 3 закрываются, а резервуар 8отделяется от камеры помощью приспособления 9; равным образом от камеры отделяется и сборная труба 10 помощью колокола 20, После этого в камеру обычным способом вводят уголь и выравниваю f его г1О13ерхность 11. Газы, попадающие

13 камеру вместе с углем, удаляются при помощи трубы 7 и какого-либо

11одходя щего приспособления (на чертеже не изображенного). Полые каналы 28 образуются так, что через

r àæ l,èé Яи1ик 14 и его трубы 24 и 25 проталкивается в угольную массу заостренный железный стержень, который затем удаляют. Вертикальное положение образованного таким образом инала, а так>ке симметричное давление массы угля гарантируют сохранность полого канала и после удаления стержня. После этого в ящик вводят сверху вытяжные трубы 26, тяк что их нижние концы вдавливаются в верхние концы каналов 281. соединяются с ними достаточно плотно. Зятем зякрьнгяют крышки 13.

Далее: нриост;пгявлнвяют о кясывание через трубу 7 газов, проникших в камеру вместе с углем.

Резервуар 8, отделенный от камеры приспособлением 9, остается в этом положении. Колокол 20 приподнимают, чем освобождается проход газам через исть 19, благодаря чему трубы 18 и все ящики 14 оказываются сообщенными со сборной трубой 10, где ноддерживают необходимое пониженное давление, вследствие чего может на- чаться отсасывание летучих продуктов перегонки при помощи полых каналов 28.

Существенным признаком предлагаемого изобретения является пониженное давление в полых каналах 28, трубах 2б и ящиках 14, каковое давление подвергается определенным изменениям в зависимости ot течения процесса коксования. Для достижения этой цели служит регулирующее дроссельное приспособление 22.

В дальнейшем описана в качестве первого примера применения предлагаемого изобретения обработка обычного коксующегося угля, при которой при коксовании образуются так называемые коксовальные швы, т. е. зоны пластической битуминознои консистенции, возникающие на границе между внешнимй слоями загрузки, превратившимися в раскаленный кокс, и внутренними, еще не измененными слоями. Такие сорта угля обладают средним: либо малым содержанием летучих компонентов, кяк, например, большинство сортов востфальского угля. При обработке подобного рода угля в течение первой стадии процесса, немедленно после начала, давление регулируется таким образом, чтобы в пространстве 12, где происходит скопление газов, оно равнялось атмосферному, т. е. чтобы разность этих обоих давлений равнялась вЂ, О. Для этого достаточно небольшого отрицательного давления в ящиках 14, равного, например, 10 — 30 лы водяного столба.

После сравнительно короткого времени, например, после одного часа, непосредственно вблизи обогреваемых стенок оорязуются упомянутые выше швы 29, кяк это представлено ня левой части фпг. 2. Равным оГ>разом, и в верхних поверхностн1>1: слоях угля происходит известного рода спекание, обусловлпвяемое лучистой теплотой, отраженной от своза камеры. В более глубоких слоях 30 загрузки уголь остается еще не измененным и сравнительно холодным; как показывает опыт, его температура на немного превышает 100- ; такая температура сохраняется до тех пор, пока не будет удалена вся влага, ня что требуется не менее половины общей продолжительности процесса.

Вне зон, ограниченных швами 29, расположен готовый, сильно раскаленный кокс 31. Как только достигнуто описанное состояние, производится значительное увеличение отрицательного давления, под действием которого происходит отсасывание газов из внутренних слоев угля 30 загрузки, что является существенным признаком предлагаемого изобретения. Давление в сборном пространстье 12 остается и теперь равным + О. Это является возможным потому, что образующиеся при коксовании швы являются почти герметическими и совершенно разделяют внутренние слои от внешних, так что между обоими пространствами возможны значительные разности давлений. Величина отрицательного давлени» определяется прежде всего фактическими условиями работы в каждом отдельном конкретном случае.

Существенными являются следующие условия. горизонтальная толщина слоев, из которых производится отсасывание и которая зависит как от размеров камеры, так и от взаимного расстояния полых каналов 28; размеры кусков угля и плотность загрузки; интенсивность образования отсасываемых продуктов перегонки, зависящая, в свою очередь, как от степени обогревания, так и от свойств данного сорта угля, Так, например, при общей продолжительности процесса в 24 часа отрицательное давление, служащее для отсасывания из ящиков 14, постепенно повышают, пока оно, после истечения первого часа не достигнет, например, 50 мм водяного столба; отрицательное давление продолжают зятем повышать, пока опо после 10 — 12 часов, т. е. к середине процесса не достигнет, например, 1Э).ил водяного столба, причем необходимо все время следить за тем, чтобы давление в собирательном пространстве не отличалось существенно от+ О. B течение всего этого времени происходят определенные изменения в состоянии и структуре загрузки, причем швы 29 постепенно приближаются к середине камеры, как это изображено на правой части фиг. 2, К концу этого периода масса кокса Л обнимает уже большучо часть загрузки, а не подвергнувшийся еще изменению уголь 30 внутри зон спекания обнимает лишь малую часть загрузки. Зона спекания образует как бы капсюлю, охватывающую канал28.

В конце концов эти зоны BIIлотнуIî подходят к каналам, еще ближе, нежели это представлено на правой части фиг. 2. B этот момент первая стадия процесса является законченной.

Вторая стадия процесса начинается с того, что сильное отрицательное давление, равное, например, 150 avI водяного столба, господствующее в концу первой стадии, поднимается и в ящиках 14 и каналах 2б, 28 поддерживается одинаковое давление, кяк и в пространстве 12, равное+О. Это давление поддерживается теперь неизменным вплоть до окончания процесса коксования. Подобного рода отсасывание является вполне возможным, так как торможение в части 19 может быть при помощи регулирующего органа 22 доведено до такой степени, чтобы давление в трубе 18, ящиках 14 и трубах 2б практически равнялось+ О.

Однако, такое уменьшение отсасывающего действия сильно затрудняет одновременное отсасывание из каналов 28 и из внешних слоев кокса Л. Вследствие этого оказывается необходимым одновременно отсасывать также и через трубу 7 в резервуар 8, иначе давление газа в пространстве 12 отклонится от величины+ О, и произойдет накопление газов. Вследствие всех этих затруднений технически более выгодным является такой способ работы, при котором при начале второй сидии трубы 2б совершенно удаляются, (тяк что внутренние пространства 28 уг.и сообщаются IIeIIocpe;gcтвенно с пространством 12 и поверхностью П, причем дальнейшее отсасыв IIIIIe всех летучих продуктов перегонки производится исключительно при помощи трубы 7 и резервуара 8. С этой целью опускают колокол 20, так что труба 18 отделяется от трубы 10, а запор 9 между трубою 7и резервуаром 8 открывается. (Описанное изменение давления, характеризующее предлагаемое изобре тение, согласовано с изменениями> происходящими внутри массы угля и обусловленными ими колебаниями состава отсасываемых продуктов перегонки. В начале первой стадии, т. е. после законченного образования зон спекания 29 (левая часть фиг. 2) структура внутренних слоев массы угля 30 является почти такой же как и в момент загрузки, так что отсясывае мые продукты перегонки легко IIpoxo дят через массу угля, для чего достаточно лишь незначительного отрицательного давления. В дальнейшем па холодных внутренних слоях угля оседает все больше и больше протекяющяя мимо них пароооразная смола, вследствие чего масса угля становится, все менее проницяемой для газов. Вслед, ствие этого приходится постепенно увеличивать отрицательное давление.

К концу первой стадии сопротивление течению паров дегтя становится максимальным, так как тогда такое течение возможно лишь в узкой зоне, парал, лельпой средней плоскости двух соседних отводных каналов 28. В этот момент почти все количество имевшихся

I битуминозных компонент оказывается перегнанным и отсосанным, и дяльней ший выход этих продуктов является лишь незначительным. Учитывая это обстоятельство, автор изобретения предлагает прекращать с этого момента отсасывание из внутренних слоев. Образующиеся еще в дальнейшем продукты перегонки, возникающие внутри подобной капсюли, заключенной внутри зон спекания и окружающей канал 28, выталкиваются в эти каналы под действием собственного давления . и поступают оттуда в пространство 12

1 причем их свойства почти не претерпевают изменений. К концу процесса, когда вся масса сплошь оказывается превращенной в кокс, приспособление 9 закрывается, благодаря чему резервуар 8 отделяется от трубы 7, и процесс отсасывания окончательно прекращается.

Двери 3 камеры открываются, а масса кокса удаляется обычными способами. Так как трубы 2б удаляются задолго до этого момента, то удаление кокса происходит беспрепятственно.

Во время первой стадии процесса, когда каналы 26 соединены с трубою 10 при помощи труб 2б и 18, можно, если это является желательным, наряду с этим отсасыванием из внутренних слоев, производить также, например, в течение некоторого времени, и отсасывание летучих продуктов из слоев, лежащих вне зон спекания, пользуясь для этой цели трубою 7и резервуаром 8.

При этом в собирательном пространстве12поддерживается, разумеется, постоянное давление в+ О. Такой способ работы позволяет одновременно получать два различных вида газов, являющихся сильно фракционированными, так как в этой стадии процесса внешние и внутренние пространства стоят под сильно различающимися давлениями.

Газ, отсасываемый из внутренних пространств, является высокоценным, содержит много бензола и обладает в начале процесса теплопроизводительностью около 7500 кал/м, а к концу процесса †око 5500 кал, м". Почти такою же самою теплопроизводительностью в 5500 кал/м обладает газ, получаемый в начале второй стадии процесса, причем теплопроизводительность постепенно падает и достигает к концу процесса 3000 кал)м".

В качестве второго примера применения предлагаемого изобретения в дальнейшем описана обработка каменного угля с высоким содержанием летучих компонент, дающего значительное количество газов, как-то каменного угля из почти всех месторождений Верхней Силезии. В таком угле не имеет места образование зон спекания, весьма плотных и не пропускающих газы; такОй уголь, поскольку он еще не превратился в готовый кокс, сохраняет н течение всего процесса сравнительно рыхлую структуру, не пропускающую газов и паров. С другой стороны, подобные сорта угля отличаются тем, что немедленно после начала процесса происходит сильное и бурное выделение газов и паров.

В виду подобного бурного протекания процессов является выгодным так изменить описанный выше процесс, чтобы отрицательное давление, устанавливаемое во внутренних пространствах, могло при начале бурного выделения быть увеличено в надлежащей степени. Так, если приходится обрабатывать уголь из Верхней Силезии, то в начале процесса устанавливают в ящиках 14 и отсасывающих трубах отрицательное давление, равное, например,—

170 мм водяного столба. По мере выделения газа и образования кокса это отрицательное давление постепенно понижают, например, до 100 мм водяного столба, так как по мере образования кокса слой угля, через который должны проходить газы и пары, становится все более тонким. Этот процесс сопровождается тем замечательным явлением, что выделение газов и паров, отсасываемых из внутренних слоев, продолжается в заметной степени до самого конца процесса. В виду этого можно доводить первую стадию, описанную в первом примере, до самого конца процесса, так что вторая стадия, т. е. отсасывание из верхнего собирательного пространства, вообще совершенно отпадает. В этом случае необходимо поддерживать высокое отрицательное давление, характерное для первой стадии, почти до самого конца процесса, т. е. при общей продолжительности, например, в 24 часа в течение 20 — 22 часов. Эти отличия от описанного в первом примере процессе объясняются, как уже было отмечено выше, тем, что выделение газов является весьма сильным и в особенности тем, что в этом случае отсутствует образование зон спекания, все более и более заполняемых битуминозными продуктами, что препятствует прохождению газов. Кроме 0

IIpH 5IHol IIx бог371Ix I"лзом сорI ax угля применение предллглемого способа связано с тем преимуществом, что отпадает необходимость в предварительном уплотнении или прессовании угля, что до cHx IIop было необходимо для получения достаточно плотного и крепкого кокса. Кокс, получаемый по предлагаемому способу, из богатого летучими угля, оказывается безупречным и обладает превосходными качествами. Предлагaeмое изобретение может быть тем не менее прилаглемо и к камерным печам, заполняемым прессованным углем, если такая подготовка угля является почему-либо желательной. В этом случае рекомендуется образовать каналы в массе угля, необходимого для отсасывания, во время прессования угля или »eIIoсредственно после него, т. е. еще до введения угля в печь. После того, как уголь введен в печь, вставляют, как описано выше, трубы 26 сверху, так что концы труб попадают в заранее подготовленные каналы в массе угля.

Течение процесса происходит тлк „«.е, как было описано выше, с тем лишь отличием, что вследствие большей плотности массы угля необходимо прилагать K внутренним пространствам более высокое отрицательное давление.

Предмет патента.

1. Способ отвода продуктов дестилляции каменных углей из камер коксовлльных печей, путем раздельного отведения как из внутренних слоев коксующейся шихты, так и из верхней полости камеры продуктов дестилляции, отличающийся тем, что давление в верхнем собирательном для газов пространстве камеры поддерживают посто»иным, тогда как во внутренних полых пространствах более низкое и изменяют сообразно протеканию процесса коксования.

2. Способ согласно п. 1, отличающийся тем, что регу лирование отрицательного давления во внутренних IIoлых пространствах коксующей шиvòû при отсасывании продуктов дестилляции, производят таким образом, что в верхнем собирательном канале для газов поддерживается дл пление, равное+Олям водяного столба по отношению к лтмоСфЕРНОМУ .I;III OIIIIIO.

3. Способ согласно пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в процессе коксования дlBëoíèå в верхнем собирательном пространстве камеры поддерживается рлвным + О лил водяного столба относительно аз мосферы, тогда как отрицательное давление во внутренних полых пространствах в начале процесса несколько ниже нежели+О .ця вод»ного сто163, а затем Ilo мере протекания процесса повышается до значения, превышающего 100 ял водяного столба, после чего к концу процесса вновь устаплвливаетс» равным+ О ия.

4. Способ согласно пп. 1 — 3, отличающийся тем, что повышенное отрицательное давление во внутренних полых пространствах поддерживают до тех пор, пока зоны спекания не замкнут их.

5. Способ согл".ñíî пп, 1 — 4, отличаюшийся тем, что отсасывание производят сперва только из внутренних полых пространств. при одновременном постепенном повышении отрицательного давления согласно п. 3, до Момента их замыкания коксующимися зонами, после чего отсасывание производят одновременно и из внутренних слоев и из верхнего собирательного для газов пространства, давление в котором поддерживают согласно п. 3, равным + 0 льи водяного столба.

6. Способ согласно пп. 1 — 5, отличающийся тем, To при коксовании каменных утлей с большим содержанием летучих веществ давление в собирательном для газов пространстве поддерживают постоянным и равным приблпзительно+О мл водяного столба относительно атмосферы, тогда как отрицательное давление во внутренних пространствах доводится тотчас же после начала газификации до величины, превышающей 100 лл водяного столба с последовательным снижением по мере снижения газификации, причем это повышенное отрицательное давление поддержива|от в течение большей части процесса коксования и при окончании такового опять доводят до значения+О мм водяного столба.

7. Способ согласно пп. 1 — 6, отличающийся тем, что пониженное давление во внутренних полых пространствах доводят раньше окончания про| цесса коксования до значения+О лсм водяного столба, для чего устанавлиI вают непосредственное сообщение между внутренними полым и верхним, газособирательным пространствами, (К патенту ин-ца К. Штилль № 41939

Фя fg

Эксперт Л. Г. Ге.пбаиевский

Редактор Ф. Ф. Е ыбкин

Тип Счепа" Зак "308 — 30Q