專(zhuān)利名稱(chēng)：焦炭的生產(chǎn)方法
一般地，本發(fā)明涉及一種焦炭的生產(chǎn)方法。特別地，本發(fā)明是通過(guò)使干餾焦炭以一定的間距進(jìn)行開(kāi)裂(cracks)而得到有理想的顆粒尺寸的性能良好的焦炭。
一般來(lái)說(shuō)，焦炭是指一種可燃燒的碳物質(zhì)材料，其是通過(guò)對(duì)鑄造用焦炭(foundry coke)或粘結(jié)性煤(caking coal)進(jìn)行干餾以除去其中的揮發(fā)性組分而得到的。其大多是分為高溫焦炭和低溫焦炭?jī)山M。對(duì)于前者，即在900～1100℃干餾得到的高溫焦炭，是一種非常重要的工業(yè)燃料，如用于煉鐵，各種合金，鑄造，金屬加工，生產(chǎn)煤氣等，而另一種焦炭，即在500-700℃干餾得到的低溫焦炭則用作普通的燃料。
在干餾生產(chǎn)焦炭的過(guò)程中，得到占煤重量5%(重量)的煤焦油副產(chǎn)物，煤焦油是由芳香烴、酸性酚、堿性雜環(huán)化合物、游離碳等組成的復(fù)雜的混合物。盡管隨原煤的種類(lèi)和干餾方法的不同，煤焦油中的組分有很大的不同，但它們都可以經(jīng)精煉后用作溶劑、醫(yī)藥、染料等等。
已經(jīng)知道根據(jù)抽提溫度的不同，而可將煤焦油分成含有苯、甲苯、二甲苯等組分的輕餾分煤焦油，其是在最高抽取溫度為170℃時(shí)抽提出來(lái)的;含有 、酚、甲酚等組分的中餾分煤焦油，其是在170-230℃的溫度范圍內(nèi)抽提出來(lái)的;含有 、甲酚、高級(jí)酚、 酚等組分的雜酚油(creosote)其是在230-270℃的溫度范圍內(nèi)抽提出來(lái)的;含有 ，菲等組分的蒽油，其是在270-400℃的溫度范圍內(nèi)抽提出來(lái)的;以及蒸餾后的殘余物瀝青。
同時(shí)，經(jīng)干餾得到的焦炭為多孔性的碳黑聚集體的形式，其隨后要經(jīng)破碎和挑選而得到最終的產(chǎn)品。盡管干餾溫度和干餾條件對(duì)于最終產(chǎn)品的質(zhì)量有一定的影響，但其質(zhì)量主要還是由顆粒尺寸來(lái)決定的。換句話說(shuō)，具有均一的顆粒尺寸的焦炭能夠保持最佳的燃燒狀態(tài)，并因而改善了熱效率，例如，如果顆粒尺寸不均勻，則大尺寸的聚集體堵塞燃燒爐的進(jìn)料口，因而使得進(jìn)料受阻。更糟的是由于粉末狀的碎煤封閉了焦炭之間的空間而阻止了氧的供應(yīng)，因而使得粉煤中的細(xì)粉末成為降低熱效率的主要因素。
如上所述，由常規(guī)的方法干餾得到的焦炭以碳黑聚集體的形式存在，其中的破裂是由于其冷卻收縮而隨機(jī)形成的。因此，正如已經(jīng)指出的那樣，常規(guī)的方法存在下述問(wèn)題，即其還需要進(jìn)行粉碎和篩選步驟。
由于在粉碎步驟中產(chǎn)生了大量的碎煤，而這些碎煤又必須被除掉而造成損失，因此使得總收率下降并因而增加了生產(chǎn)成本。
此外，經(jīng)粉碎步驟后得到的焦炭還需要進(jìn)行額外的篩選步驟以除去其中的粉煤，這又進(jìn)一步使得收率下降，成本上升，生產(chǎn)能力下降。進(jìn)一步地，由于篩選步驟中也產(chǎn)生粉煤，因此迫切希望改進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)焦炭的工藝。
因此，本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，而提供一種新的生產(chǎn)焦炭的方法，該方法能夠得到顆粒尺寸均勻的焦炭。
本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量和深入的研究，上述的目的可以用下述方案來(lái)實(shí)現(xiàn)加入原煤并壓實(shí)使其達(dá)到預(yù)定的高度而形成一煤層，并在煤層間以一定的間隔形成裂紋(crack marks)，使該煤層碳化，以除去其中的揮發(fā)性組分，并冷卻煤層以使得該煤層均勻地裂開(kāi)，由此可不經(jīng)破碎和篩選步驟而得到理想的，具有均勻的尺寸大小的焦炭。
本發(fā)明方法的區(qū)別性特征在于該方法包括將原煤加入到焦炭爐中預(yù)定高度的加料步驟，將所加入的原煤壓實(shí)以形成單一煤層的第一裂紋定位步驟(first marking step);在所述的煤層中以一定的間距形成裂紋的第二裂紋定位步驟;順序重復(fù)上述的步驟多次以形成疊層(laminated layers)的重復(fù)步驟;在預(yù)定的溫度使其中所有的煤進(jìn)行碳化的干餾步驟;以及將得到的煤放置在空氣中使其自然冷卻的冷卻步驟。
本發(fā)明方法的區(qū)別性特征還在于該方法包括將原煤加料至焦炭爐中至預(yù)定的高度的加料步驟;將所加入的原煤壓實(shí)以形成單一的煤層的第一裂紋定位步驟;將上述步驟按順序重復(fù)步驟;在所述的煤疊層中用沖孔裝置(perforation equipment)以一定的間距形成裂紋的第二裂紋定位步驟;在預(yù)定的溫度使其中所有的煤進(jìn)行碳化的干餾步驟;以及將得到的煤放置在空氣中使其自然冷卻的冷卻步驟。
本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述中可以很明顯地看出來(lái)。
加料步驟在此步驟中，將原煤加入到一焦炭爐中至預(yù)定高度。由于所加入的原料煤的高度與最終的單位焦炭(unit cokes)的高度相對(duì)應(yīng)，因此在考慮實(shí)施下一步驟時(shí)所采用的壓力高低以及最終焦炭產(chǎn)品的尺寸大小的情況下，必須適當(dāng)?shù)厣呋蚪档驮厦旱母叨取?br> 第一裂紋定位步驟在此步驟中，將加入到焦炭爐的原煤加壓壓實(shí)以形成原煤層。在該原煤層之上，再加入原煤，之后同樣進(jìn)行加壓壓實(shí)以形成另一原煤層。這些原煤層呈壓實(shí)狀態(tài)并且從外觀上看去彼此間是緊密地接觸的。但是，在結(jié)束隨后的步驟，將其進(jìn)行冷卻時(shí)，兩相互接觸層從相互接觸的區(qū)域分開(kāi)成為上下兩層。對(duì)于將所述的加料步驟和所述的第一裂紋定位步驟重復(fù)進(jìn)行多次而形成的多層原煤層的情形下，也得到同樣的結(jié)果。
第二裂紋定位步驟所述的第一裂紋定位步驟是將壓實(shí)的，相互接觸的煤層分為上下部分，第二裂紋定位步驟則是根據(jù)最終產(chǎn)品的單位和焦炭的大小，將煤層分為左、右部分。建議第二裂紋定位步驟單獨(dú)地應(yīng)用于各壓實(shí)煤層，或?qū)⒍啻芜M(jìn)行加料和經(jīng)第一裂紋定位步驟的疊起來(lái)的壓實(shí)的煤層一起進(jìn)行第二裂紋定位步驟。
當(dāng)各壓實(shí)煤層單獨(dú)進(jìn)行第二裂紋定位步驟時(shí)，需按順序重復(fù)加料步驟，第一裂紋定位步驟和第二裂紋定位步驟。此時(shí)，一切割裝置從左移至右，以一定間距垂直切割煤層。最終成為網(wǎng)狀格子形狀。
另一方面，當(dāng)采用對(duì)所有疊層壓實(shí)煤層進(jìn)行第二裂紋定位步驟方法時(shí)，需要先多次重復(fù)加料和第一裂紋定位步驟，此時(shí)，由于總疊層已相當(dāng)高，優(yōu)選是使用垂直沖孔裝置從左至右，以一定間距在疊層上打孔，使疊層上形成裂紋。
干餾步驟完成上述步驟后，將得到的煤層在一定的溫度下干餾足夠長(zhǎng)的時(shí)間，所采用溫度及干餾時(shí)間取決于原料煤和焦炭的種類(lèi)。因此，實(shí)際上干餾步驟并無(wú)特別特性。
冷卻步驟將經(jīng)干餾后的干餾煤置于空氣中，使其自然冷卻到較易處理的室溫，最終生成焦炭，因此，冷卻步驟也無(wú)特別特性。
如上所述，冷卻步驟進(jìn)行時(shí)，由于溫度下降，引起焦炭干裂，即焦炭溫度由高到低的變化使其產(chǎn)生收縮。此時(shí)，沿著煤層間的接觸線形成干裂，使焦炭水平分開(kāi)，其中煤層是在第一裂紋定位步驟中經(jīng)加壓壓實(shí)形成的。另外，這些分開(kāi)的煤層又沿著第二裂紋定位步驟中的垂直切割線或垂直沖孔左右分開(kāi)，最終成為網(wǎng)格形狀。
當(dāng)將冷卻后的焦炭卸出時(shí)，用某種振動(dòng)裝置產(chǎn)生的振動(dòng)很容易使開(kāi)裂區(qū)域裂開(kāi)，將焦炭聚集體分為無(wú)數(shù)的具有所需大小尺寸的立方體。因此，根據(jù)本發(fā)明可以得到大小均勻的焦炭，并避免了粉煤的生成。
如本文前面所述，根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)第一裂紋定位步驟和第二裂紋定位步驟后，焦炭在冷卻過(guò)程中按一定間距裂開(kāi)，因此，根據(jù)本發(fā)明，無(wú)需實(shí)施另外的粉碎和挑選步驟，就可以得到均勻、具有所需大小尺寸的焦炭。
因此，本發(fā)明有效地提高了產(chǎn)率，防止粉煤生成，降低了生產(chǎn)成本，改進(jìn)了焦炭的性能，生產(chǎn)率最大并使其在價(jià)格上有競(jìng)爭(zhēng)力。
在閱讀前述內(nèi)容后，本發(fā)明的其他特性、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。在這方面，本發(fā)明對(duì)典型實(shí)施方案進(jìn)行了非常詳細(xì)的描述，在不脫離本發(fā)明所述的思想及范圍下可以有效地對(duì)這些實(shí)施方案進(jìn)行變動(dòng)和修正。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)焦炭的方法，包括向煉焦?fàn)t中裝入原料煤到預(yù)定高度的加料步驟；將原料煤層壓實(shí)形成一單個(gè)煤層的第一裂紋定位步驟；在煤層上以一定間距形成裂紋的第二裂紋定位步驟；順序重復(fù)上述步驟多次以形成疊層的重復(fù)步驟；在預(yù)定溫度使全部原煤碳化的干餾步驟；以及將得到的煤置于空氣中使其自然冷卻的冷卻步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的第二裂紋定位步驟是用切割裝置垂直切割每層原煤以產(chǎn)生裂紋。
3.一種生產(chǎn)焦炭炭的方法，包括向煉焦?fàn)t中裝入原料煤到預(yù)定高度的加料步驟;順序重復(fù)上述步驟多次以形成重疊煤層的重復(fù)步驟;用一沖孔裝置在上述重疊煤層以一定間距產(chǎn)生裂紋的第二裂紋定位步驟;在預(yù)定溫度使全部原煤碳化的干餾步驟;以及將得到的煤置于空氣中使其自然冷卻的冷卻步驟。
全文摘要
一種生產(chǎn)焦炭的方法，包括將原料煤加至預(yù)定高度并壓實(shí)形成一煤層；在煤層上以一定間距生成裂紋；使煤層碳化以除去其中的揮發(fā)性組分；冷卻煤層使其均勻裂開(kāi)，由此可無(wú)需破碎和挑選步驟而得到所需要的大小、性能良好并且大小均勻的焦炭。
文檔編號(hào)C10B31/00GK1113935SQ9410572
公開(kāi)日1995年12月27日 申請(qǐng)日期1994年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月16日
發(fā)明者金石允 申請(qǐng)人:金石允