通過在“非回收”或“熱回收”焦化爐中的焦化從礦物油精煉廠中獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過在“熱回收”焦化爐中的焦化從原油精煉廠中獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的方法，該方法從在原油精煉廠中生產(chǎn)或獲得的石油焦炭開始，初始具有15-19％重量百分比的揮發(fā)物含量以及高達2％重量百分比的灰分含量，該石油焦炭以致密的形式被引入“非回收”或“熱回收”構造的焦化爐中用于循環(huán)焦化，所述焦化爐裝配有至少一個外部加熱的燃燒器，從而焦化爐室下部的次加熱空間或主加熱空間或二者在小于120h的時間周期內(nèi)被加熱到1000℃-1550℃的溫度，石油焦炭中的揮發(fā)物組分完全排出，得到具有至少44％CSR強度和小于33％CRI反應性的冶金焦炭，適于用作冶金焦炭。本發(fā)明還涉及一種焦化爐，其根據(jù)“非回收”或“熱回收”焦化爐原理構造，包括主加熱空間，并且裝配有對該主加熱空間進行加熱的燃燒器。
【專利說明】通過在“非回收”或“熱回收”焦化爐中的焦化從礦物油精煉廠中獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的方法與裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種通過在“非回收”或“熱回收”焦化爐中的焦化從原油精煉廠中獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的方法，該方法從在原油精煉廠中生產(chǎn)或獲得的石油焦炭開始，初始具有15-19%重量百分比的揮發(fā)組分以及高達2%重量百分比的灰分數(shù)，該石油焦炭以致密的形式被引入用于循環(huán)焦化“非回收”或“熱回收”構造的焦化爐中，所述焦化爐裝配有至少一個外部加熱的燃燒器，從而焦化爐室下部的次加熱空間或主加熱空間或二者在小于120h的時間周期內(nèi)被加熱到1000°C _1550°C的溫度，石油焦炭中的揮發(fā)組分完全排出，得到具有至少44 % CSR強度和小于33 % CRI反應性的冶金焦炭，適于用作冶金焦炭。本發(fā)明還涉及一種焦化爐，其根據(jù)“非回收”或“熱回收”焦化爐原理構造，并且包括主加熱空間，其中該主加熱空間裝配有對該主加熱空間進行加熱的燃燒器。
[0002]在精煉廠中對礦物油和原油處理得到的產(chǎn)物不僅包括預期的產(chǎn)品還包括被稱為石油焦炭的產(chǎn)物，它是在原油精煉廠中在蒸餾操作、重整步驟、加氫處理和凈化操作中由高沸點殘余物形成的。該石油焦炭典型地包含超過88%重量百分比的碳，8-12%重量百分比的揮發(fā)性成分(VOC)。該石油焦炭經(jīng)濟價值低，具有相對于眾多增加價值的操作來說非希望的特性，例如低CSR強度和高CRI反應性，為此未發(fā)現(xiàn)合適的消費者市場。
[0003]石油焦炭經(jīng)常用于細分應用，例如用于生產(chǎn)電極的冶金行業(yè)。在鋼鐵行業(yè)中使用石油焦炭例如在高爐操作中用作還原劑生產(chǎn)生鐵，是不可行的，因為石油焦炭的強度不足以在高爐中使用。此外已知的是將少部分石油焦炭混合到煤浙青混合料中，但是石油焦炭的混合量被限制在小于10%重量百分比的量級以下，這是由于其生產(chǎn)的高爐焦炭的低質(zhì)量造成的。
[0004]石油焦炭的另一個問題是來自處理原油的雜質(zhì)，雜質(zhì)在其去除過程中在石油焦炭中累積。石油焦炭中常遇到的雜質(zhì)例如有釩、鎳、硫、硅、鐵或鈦。例如石油焦炭中的釩含量可以高達0.17wt%,鎳含量高達0.04wt%,硫含量高達5wt%。這些雜質(zhì)的后果是石油焦炭無法直接用于加熱，因為這樣做將污染環(huán)境。石油焦炭的另一特性是其火焰溫度低于高爐焦炭或煤。對于其用作燃料以及其的操作來說，這是不希望有的特征，這排除了將其用于多種進一步處理操作的可能性。因此需要尋找使用石油焦炭的經(jīng)濟可能性。
[0005]通過根據(jù)石油焦(petcoke)的特性調(diào)整焦化工藝來獲得冶金焦炭的實質(zhì)性障礙，除了產(chǎn)品缺乏強度和雜質(zhì)外，還在于揮發(fā)性成分的比例波動。揮發(fā)性成分的比例波動的后果是焦化爐中的使用難以控制，因為揮發(fā)性成分的熱性能實質(zhì)上無法計算。一般而言，精煉廠中產(chǎn)生的石油焦炭的主要部分具有非常低量的揮發(fā)性成分，小于19%重量百分比，結果是如果在“非回收”或“熱回收”焦化爐中使用，焦炭不適用于維持自支持的燃燒以及進而的焦化工藝。在焦化爐中僅使用石油焦作為原料的情形中，焦化操作在一定數(shù)量的焦化周期之后將幾乎停頓，因為在焦化期間燃燒揮發(fā)性成分產(chǎn)生的熱以及在爐的耐火材料中存儲的熱不再足以在后續(xù)批料將爐溫保持在超過1000°C的所需高溫下。
[0006]影響其焦化的進一步困難是石油焦在焦化過程期間表現(xiàn)出非常高的膨脹壓力，這可歸因于其中存在的低爆發(fā)點的揮發(fā)性成分。這些成分在焦化過程期間導致焦炭餅體積的實質(zhì)性增加，幾乎相當于充氣膨脹。因此在傳統(tǒng)焦化爐中對石油焦炭焦化是不可行的，因為作為石油焦炭餅體積增加的結果，焦化爐的室壁在焦化過程期間將被損壞。因所描述的石油焦炭餅的屬性而造成的石油焦炭餅體積的增加還具有以下后果，即使用煤浙青混合料中的石油焦部分產(chǎn)生的焦炭產(chǎn)品非常難以從傳統(tǒng)焦化爐室中排出。
[0007]W00010914 Al給出了加工和進一步使用石油焦的一種可能。其教導了一種用于將來自原油精煉廠的石油焦(其是從礦物油的石油焦前體材料獲得)在足夠高溫度下在足夠壓力下施以熱裂解操作足夠長的時間段的工藝，以獲得包含降低的且精確可調(diào)的13-15%重量百分比的揮發(fā)性成分的石油焦。此外該工藝還公開了對石油焦去鹽操作的可能性，以去除其含有的金屬雜質(zhì)。最后，其還教導了例如通過將脫硫劑加到流化床中而將石油焦中的硫雜質(zhì)降低到環(huán)境可接受的量的可能性。該工藝提供了以下可能，即提供了一種具有可精確確定的揮發(fā)性成分和雜質(zhì)含量的石油焦。這里具有15-25%重量百分比揮發(fā)物的石油焦被稱作石油焦炭，也被稱為“石油煤”，因為他們的特性類似于傳統(tǒng)的浙青或煅燒煤。
[0008]具有可精確確定的揮發(fā)物成分和雜質(zhì)的量的石油焦炭打開了使用所得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的機會。原油加工產(chǎn)生了高比例的具有15-19%重量百分比揮發(fā)物成分的石油焦炭。該產(chǎn)品到目前為止尚未在工業(yè)上進行大規(guī)模加工，因為現(xiàn)有焦化工藝尚未能解決此產(chǎn)品的相關問題:低能量含量、低經(jīng)濟效益、焦化期間危險的膨脹壓力、重大污染、以及高點火虧損。然而，對從該石油焦生產(chǎn)的冶金焦炭的實驗室研究證明了其高質(zhì)量。Stukovet al., “Increasing the Strength of Metallurgical Petroleum Coke to the CokingBatch”, Coke and Chemistry, 2009, Vol.52, N0.8, pp.349-352 的文章中給出了這些研究的例子。由于從石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的技術可行性目前無法確保，因此需要獲得一種通過在焦化爐中焦化石油焦炭來生產(chǎn)冶金焦炭的可行工藝。
[0009]因此，本發(fā)明的目的是提供一種工藝，該工藝可以使用具有15-19%重量百分比的揮發(fā)性成分和增加的雜質(zhì)量的石油焦炭用于工業(yè)規(guī)模下的焦化，并且從而提供具有增強的強度和低反應性的焦炭，其適于用作冶金焦炭。
[0010]本發(fā)明通過下述方法實現(xiàn)了上述目的，該方法提供具有15-19%重量百分比的已知揮發(fā)性成分以及高達2%重量百分比的已知灰分的石油焦炭，然后對該石油焦炭以致密的形式在常規(guī)條件下在“非回收”或“熱回收”焦化爐內(nèi)進行焦化，其中加熱室內(nèi)的溫度在1000C -1550°C之間，時間周期為120小時，從而獲得冶金焦炭，焦化爐裝配有用于加熱主加熱空間或次加熱空間或兩者的至少一個燃燒器，其中主加熱空間在操作中由存在于石油焦炭餅上方的氣體空間形成，次加熱空間在焦化爐室的下方。
[0011]石油焦的灰分含量和揮發(fā)性成分含量在焦化之前通過分析確定，該分析是在焦化爐工廠現(xiàn)場進行還是在石油焦炭供應商之處進行并不重要。主要的是對于本發(fā)明工藝的性能來說，已知揮發(fā)性成分含量應在15%重量百分比和19%重量百分比之間。
[0012]為了補償因低比例的揮發(fā)性成分引起的具有所述特性的石油焦炭中的降低的能量含量，需要使用外部加熱氣體來加熱主加熱空間或次加熱空間，因為希望僅使用該低能量的石油焦炭來進行進一步處理以在非回收或熱回收焦化反應器中獲得冶金焦炭。否則后果是不成比例的長且不經(jīng)濟的焦化時間，因為原料的低能量含量不足以將溫度一致地保持在高于1000°C的必要溫度，以及不足以補償與操作關聯(lián)的高廢氣損耗和輻射損耗。
[0013]通過使用非回收或熱回收構造的焦化爐，可以對主要包括石油焦炭且具有所述特性的進料混合物進行焦化，因為焦化爐的這類構造在操作狀態(tài)下在石油焦炭上方留出自由的氣體空間，該氣體空間捕獲石油焦炭產(chǎn)生的高膨脹壓力。在本發(fā)明的上下文中，已確定如此獲得的焦炭等級具有高于44% CSR的強度以及小于33% CRI的反應性，從而允許他們被用作例如鋼鐵操作或高爐操作中的冶金焦炭。如果該焦炭被用于高爐操作中，焦炭的上述數(shù)值對高爐操作來說是有益的。
[0014]本發(fā)明特別涉及一種用于從原油加工工廠獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的方法，其中
[0015].來自石化工藝的石油焦被進行揮發(fā)物含量和灰分含量的分析，從而其可依已知的揮發(fā)物成分含量和灰分含量分類成批料，以及
[0016].通過分類獲得基于無水無灰的石油焦炭批料的具有15-19%重量百分比的揮發(fā)物含量和小于2%重量百分比的灰分含量的石油焦炭批料，并且被放置到焦炭儲倉或焦炭儲存容器中，以及
[0017].來自焦炭儲倉或焦炭儲存容器的石油焦炭首先被填充機器放置到用于致密化的壓實設備中，并且隨后被放入具有“非回收”或“熱回收”設計維度的焦化爐中，用于循環(huán)焦化，
[0018]并且，其特征在于
[0019].焦化爐裝配有至少一個外部的加熱燃燒器，用于加熱石油焦炭餅上方的主加熱空間或加熱焦化爐室下方的次加熱空間或者加熱兩者，由此焦化爐室中的石油焦炭在小于120小時的時間段內(nèi)被熱的加熱氣體加熱至1000°c-1550°c的溫度，進而獲得CSR強度至少44%以及CRI反應性小于33%的冶金焦炭。
[0020]具有主和次加熱空間的非回收或熱回收類型的焦化爐是焦化領域公知的技術。Walter Buss et al., “Thyssen Still Otto/PACTI Non-recovery cokemaking system”，Iron and Steel Engineer, Associat1n of Iron and SteelEngineers, Pittsburgh, USA, Volume 76, N0.1, January 1999, pages33_38 的文章中以不例的方式全面描述了該類型的構造。W02011107198A1以示例的方式描述了適于對具有高膨脹壓力的含碳原料進行焦化的焦化爐的焦化爐組。在加熱過程中，石油焦炭的餅達到估計的900-1100°C 的溫度。
[0021]作為在石油焦炭的致密化餅的上方發(fā)生加熱的結果，石油焦炭以這樣的方式被加熱以產(chǎn)生期望質(zhì)量的焦炭，即石油焦炭中的部分揮發(fā)性成分以原油焦化氣的形式升離該批料。一部分這些排出的成分在主加熱空間中以亞化學計量的方式燃燒用于至少偶爾地產(chǎn)生熱，其最初添加有空氣。部分燃燒的廢氣混合物隨后經(jīng)由焦化爐室的側向氣體通道被導出，并且通過在次加熱空間中進一步燃燒而被完全燃燒。因此，作為石油焦炭中存在揮發(fā)性成分的結果，石油焦炭也從底部被加熱，結果是除了側門區(qū)域外，石油焦炭餅被從所有側進行加熱，并且獲得了均勻的焦化質(zhì)量。
[0022]獲得的焦炭質(zhì)量可如所描述的那樣被確定，CSR強度至少44%，CRI反應性小于33%。必要條件是使用具有15-19%重量百分比的揮發(fā)物含量和小于2%重量百分比的灰分含量的石油焦炭批料，上述數(shù)值是基于無水無灰的石油焦炭批料。
[0023]還可以使用揮發(fā)性成分含量被更精確確定的石油焦炭。在本發(fā)明的一個實施例中，石油焦炭的揮發(fā)物含量是16-18%重量百分比。結果，可以更加有效地控制操作。
[0024]為了實現(xiàn)本發(fā)明，石油焦炭餅原則上可以從所有側加熱，從而達到期望的溫度。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，加熱是在焦化爐中進行的，從而燃燒器火焰被水平引入石油焦炭批料上方的氣體空間(被稱為主加熱空間)。為此目的，在一個優(yōu)選實施例中，至少一個燃燒器管位于焦化爐室門上方的墻壁內(nèi)，該管饋送燃燒器的熱氣或燃燒氣體，并且通過開口在石油焦炭上方的氣體空間中打開，從而用熱氣加熱該空間。燃燒器管在批料上方的水平布置確保了入流氣體流入石油焦炭餅上方的主加熱室，并且作為結果，在焦炭表面和燃燒氣體之間直接接觸，從而減少了不想要的進料焦炭燒耗和產(chǎn)品焦炭的燒耗。同時，在燃燒器管和批料的上邊緣之間建立了超過10mm的垂直距離，從而石油焦炭的頂層不會燃
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[0025]在本發(fā)明的上下文中，例如還可以通過布置在石油焦炭下方的次加熱空間中另外的燃燒器加熱石油焦炭。在另一實施例中，在次加熱空間的側端面開口處單獨或同時布置至少一個燃燒器，從而也提高該加熱空間的溫度，進而從下方強化對批料的加熱。最后，還可以在用于加熱的焦化爐室中使用天花板開口。還可以設想實現(xiàn)例如US4045299A中描述的焦化爐的壁加熱構造，盡管本發(fā)明并未嘗試此做法。
[0026]通過焦化爐室的通氣和壓力管理可以例如以下述方式對加熱進行調(diào)節(jié):在焦化爐室內(nèi)建立0.01-20mbar的超壓。這可以通過調(diào)整燃燒器和通氣門來實現(xiàn)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，通過通氣和壓力管理以下述方式對加熱進行調(diào)節(jié):在焦化爐室內(nèi)建立0.1-1Ombar 的超壓。
[0027]例如可以使用天然氣作為加熱氣體對焦化爐室進行加熱。當然為了加熱焦化爐室，還可以使用液化氣、焦爐煤氣、高爐爐頂煤氣或轉爐煤氣作為加熱氣體。為了實現(xiàn)本發(fā)明的方法，還可以使用來自下述氣體組中的至少兩種氣體任意比例的混合物用于加熱:天然氣、液化氣、焦爐煤氣、高爐爐頂煤氣或轉爐煤氣。選擇合適的加熱氣體取決于多種因素，例如可獲得性。
[0028]設置石油焦炭中的揮發(fā)性成分的含量是重要的，以便實現(xiàn)焦炭產(chǎn)品的期望CSR強度和CRI反應性，以及為了確保通過排出成分的加熱性能的期望可加熱性。在本發(fā)明的一個實施例中，在研磨之前，石油焦炭混合物被混入煙煤作為輔助物，從而基于干料混合物，揮發(fā)物含量在19-25%重量百分比之間。在另一實施例中，在研磨之前，石油焦炭混合物被混入浙青作為輔助物，從而基于干料混合物，揮發(fā)物含量在19-25%重量百分比之間。在另一實施例中，在研磨之前，石油焦炭混合物被混入等級油(oil grade)作為輔助物，從而基于干料混合物，揮發(fā)物含量在19-25%重量百分比之間。作為結果，獲得的焦炭產(chǎn)品具有CSR強度超過44%以及CRI反應性小于33%。
[0029]此外，作為方法步驟的結果，采用的石油焦炭具有低于2%重量百分比的灰分含量。一般而言這剛好足夠保護防止石油焦炭在焦化過程中的燃燒期間被過渡燒耗。然而，為了確保方法的足夠經(jīng)濟性，經(jīng)常需要采取額外的措施來防止石油焦的無用燒耗。為此目的，還可以選擇更高的揮發(fā)性成分含量，如果石油焦炭混合的輔助物對石油焦炭的燃燒具有抑制效應的話。
[0030]如果石油焦炭混合的輔助物對于石油焦炭的燒耗行為存在影響的話，也可以選擇更高級別的灰分含量。灰分含量的功能是防止石油焦炭的無用燃燒。在本發(fā)明的一個實施例中，石油焦炭混合物混有灰分作為輔助物，從而灰分含量基于干總混合物被設置在2-12%重量百分比之間，優(yōu)選為2-6%重量百分比，并且該混合物被研磨并被分類，得到的顆粒尺寸d的分布為0.5<d<3mm,并且用于進一步焦化的分類混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。研磨和分類是確?；曳衷诋a(chǎn)品中以下述方式分布所必需的:即灰分不損害所獲得的CSR強度和CRI反應性。
[0031 ] 在另一實施例中，石油焦炭混合物混有含灰分的煤作為輔助物，從而灰分含量基于干總混合物被設置在2-12%重量百分比，優(yōu)選為2-6%重量百分比，并且該混合物被研磨并被分類，得到的顆粒尺寸d的分布為0.5〈d〈3mm，并且用于進一步焦化的分類混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。石油焦炭混合物還可以在混合輔助物之前或之后在研磨設備中全部或部分研磨，以得到殘留部分的平均顆粒尺寸小于3_。還可以對總混合物的一部分進行研磨操作。此情形中這部分優(yōu)選為70-95%重量百分比，更優(yōu)為80-90%重量百分比。
[0032]在本發(fā)明的上下文中，還可以通過添加水來改變所使用的石油焦炭的水含量。添加水可以改進石油焦炭餅的穩(wěn)定性。在本發(fā)明的一個實施例中，進料混合物的總體水含量通過添加液態(tài)水而被調(diào)節(jié)至7-11.5%重量百分比，并且用于進一步焦化的該混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。水可以被直接添加或者可以通過噴灑或浸潰添加。
[0033]在本發(fā)明的上下文中，進料混合物在進料前可以用致密化設備或任何設備進行壓實，從而進料混合物的密度為0.8t/m3to 1.225t/m3。致密化操作通常可以通過按壓、撞擊、敲擊或振動過程的步驟來進行，這些步驟也可以組合執(zhí)行。優(yōu)選地，在進料前，進料混合物用撞擊設備進行壓實，使得進料混合物的密度為1.0t/m3to 1.150t/m3。
[0034]為了影響焦化操作，在開始加熱之前，可以將燃燒惰性的分隔層(parting layer)施加到爐載荷的表面。該層例如由焦炭構成。在另一實施例中，該燃燒惰性分隔層由煤構成。其次，該燃燒惰性分隔層還可以由灰分或沙子構成。最后，該燃燒惰性分隔層可以由例如具有粒度小于25_的塊煤或塊焦形式的含碳的塊體構成。
[0035]在本發(fā)明的一個實施例中，分隔層的厚度是0.2cm至25cm。分隔層可以任意方式施加。因此，例如可以用焦炭壓實機器將分隔層施加到壓實的焦炭上，其中焦炭壓實機器在撞錘(ram)上或之間布置有添加開口。這要求包括至少一個撞錘的焦炭壓實設備在批料之上具有添加設備。設有撞錘或用于壓實操作的敲擊、振動和按壓設備的焦炭壓實機器是現(xiàn)有技術，并且在W02010102714A2中以示例方式進行了描述。
[0036]在另一實施例中，輔助物被存儲在焦炭儲倉中一個特殊軸桿里，在加載壓實物期間，輔助物從該軸桿被引入到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。輔助物可以通過螺旋輸送器被添加到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。因此，輔助物還可以通過滑動系統(tǒng)，鏈式輸送系統(tǒng)，自由下落設備或滑動設備被添加到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。分隔層也可以隨后在壓實設備外被放到批料的表面之上。
[0037]在本發(fā)明的另一實施例中，進料混合物在四個連續(xù)的混合倉中與輔助物混合，其中發(fā)生研磨以及研磨材料的混合。研磨和混合還可以在多個階段發(fā)生。進料混合物還可以被預熱。因此，例如可以在進料混合物被填充到焦化爐之前通過在可加熱容器中進行預熱而將進料混合物的溫度調(diào)節(jié)至120-250°C。
[0038]從石油焦炭獲得的冶金焦炭可以進行任何進一步的使用。特別地其可以用作高爐焦炭。或者其可用于有色冶金制造金屬或用于制造電極。
[0039]本發(fā)明還涉及一種能夠實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置，具體地說是一種用于從原油加工廠獲得的石油焦炭生產(chǎn)焦炭的焦化爐，其中
[0040].焦化爐以“非回收”或“熱回收”焦化爐組的原理構造，其具有2-6米的焦化爐室寬度以及10-20米的焦化爐室長度,從而對于2米的高度,焦化爐室的體積為40-240m3，以及
[0041].焦化爐具有磚砌的屋頂頂點，其能夠與下面的焦化爐室形成在填充狀態(tài)下存在于焦炭餅上方的氣體空間，作為主加熱空間，以及
[0042].焦化爐配備有側向廢氣通道以及位于焦炭下方的次加熱空間，以及
[0043].焦化爐室設有焦炭儲倉或焦炭儲存容器以及填充機器，填充機器能夠從焦炭儲倉或焦炭儲存容器填充焦化爐室，
[0044]其特征在于
[0045].焦化爐室用外部燃燒器進行加熱，外部燃燒器加熱主加熱空間，并且燃燒器經(jīng)由沿著焦化爐室前側的收集干管和進入燃燒器的可調(diào)節(jié)支管，被提供有加熱氣體和含氧氣體。
[0046]外部燃燒器可以在焦化爐室上任意布置，以便允許加熱主加熱空間。他們可以在每個焦化爐室上單獨布置或布置多個。然而，在一個優(yōu)選實施例中，一個燃燒器或多個燃燒器位于焦化爐室的至少一側上，在包括焦化爐室門的墻壁中，在焦化爐室門上方，并且通過位于包括焦化爐室門的墻壁中的開口加熱主加熱空間。通過該開口，燃燒器管道的管嘴段被引導到氣體空間中。
[0047]為此目的，一個燃燒器或多個燃燒器位于焦化爐室的至少一側上，在包括焦化爐室門的墻壁中，在焦化爐室門上方，并且通過位于包括焦化爐室門的墻壁中的開口加熱主加熱空間。在一個優(yōu)選實施例中，在燃燒器管道出口和石油焦炭批料的頂部邊緣之間建立了超過10mm的垂直距離。進一步地，將燃燒器布置在焦化爐室的天花板上是節(jié)省空間的。
[0048]在本發(fā)明的一個實施例中，一個或多個燃燒器管道出口是由耐熱鋼制成的。在另一實施例中，一個或多個燃燒器管道出口是由耐火陶瓷材料制成的。如果安裝了多個燃燒器的話，這可以存在于一個或多個燃燒器之上。
[0049]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的焦化爐與另外的多個焦化爐相關聯(lián)，以形成焦化爐組，并且收集干管沿著焦化爐組的焦化爐室前側延伸。非回收或熱回收型焦化爐聚集成焦化爐組對焦化廠【技術領域】普通技術人員來說是熟悉的。
[0050]次加熱空間也可以用一個或多個外部燃燒器加熱，其中一個或多個外部燃燒器經(jīng)由沿著焦化爐室前側的收集干管以及進入燃燒器的可調(diào)節(jié)支管，被提供有加熱氣體和含氧氣體。在本發(fā)明的一個實施例中，燃燒器是風機燃燒器的形式。為了實施，收集干管作為示例可以位于焦化爐室天花板上。收集干管還可以安裝于焦化爐服務機器平臺之下或沿著錨架安裝。最后，收集干管可以任意布置，以便確保向燃燒器的供應。
[0051]支管作為示例可以通過龍頭、滑塊、噴嘴、翻板閥或遮板來調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的一個實施例中，焦化爐組包括壓力調(diào)節(jié)臺，其中加熱氣體被限制為所需壓力，加熱氣體從壓力調(diào)節(jié)臺經(jīng)由收集干管被傳遞到燃燒器中，并且直接向燃燒器提供正確壓力。
[0052]本發(fā)明還涉及一種用于壓實煤的壓實設備，其適于在生產(chǎn)壓實物期間將分隔層施加到焦炭壓實物上。W02010102714A2描述了能夠用于生產(chǎn)該設備的適當壓實設備。該設備具有6個撞錘，其在通過按壓設備形成壓實物期間用作側面。在本發(fā)明的一個實施例中，撞錘是液壓操作的。適當?shù)膲簩嵲O備還可以由振動設備形成。為了形成本發(fā)明的壓實設備，W02010102714A2中壓實設備的振動設備的上板或上撞錘設有傾倒裝置，通過傾倒裝置輔助物可以被放到壓實物的表面上，從而在壓實操作中，由傾倒裝置添加的另外的輔助物層在壓實的進料混合物的表面上形成。
[0053]本發(fā)明還涉及一種焦化爐組，其由本發(fā)明的焦化爐組成，并且裝配有上述壓實裝置。
[0054]本發(fā)明的方法主要在由本發(fā)明的焦化爐室形成的焦化爐組中采用，焦化爐組還具有屬現(xiàn)有技術的從屬設備。這些從屬設備例如包括1-10個類型倉，其中存儲不同的石油焦炭進料混合物。例如還包括1-4個研磨設備、1-4個篩分設備、或1-4個混合倉，其中石油焦炭、輔助物或總進料混合物被存儲、分類或混合。焦化爐組還可以設有壓實設備。
[0055]本發(fā)明具有如下優(yōu)點，其提供了使用經(jīng)濟的設備，用于從原有精煉廠以及礦物油加工廠獲得的石油焦炭(其具有15-19%重量百分比的揮發(fā)物含量)生產(chǎn)具有超過44%CSR強度和小于33% CRI反應性的焦炭，從而使得可以在生產(chǎn)金屬的冶煉操作或高爐操作使用所得的焦炭。示例
[0056]下文描述的是石油焦的分析方法，用來提供用作本發(fā)明方法的原料石油焦炭的石油焦炭。
[0057]1.揮發(fā)物含量。石油焦的揮發(fā)物含量作為不例根據(jù)DIN 51720進行確定。測量的量是在減壓條件下在7分鐘內(nèi)將焦炭加熱至900°C之后的殘留物部分。快速確定焦炭的揮發(fā)物含量的方法在US6074205A中給出。
[0058]2.灰分含量?；曳趾孔鳛槭纠鶕?jù)DIN 51719進行確定。測量的量是焦炭在爐中在815°C下燃燒后的殘留物部分?？焖俅_定焦炭中灰分含量的方法在DE3120064A1中給出。
[0059]3.焦炭強度。焦炭的強度通過被稱為CSR測試的測試進行確定。CSR這里代表“反應后焦炭強度”。測量的量是200g焦炭的測試塊在1100°C在Ibar的二氧化碳(CO2)之下加熱2小時以及隨后在轉鼓中以每分鐘600轉的速度處理30分鐘后獲得的殘留物的百分比重量。該測試方法目前已被廣泛知曉，并且已被標準化，作為示例其在EP0738780B2中進行了描述。
[0060]4.焦炭反應性。焦炭的反應性通過被稱為CRI測試的測試進行確定。CRI這里代表“焦炭反應性指數(shù)”，并且描述焦炭的化學反應性。測量的量是是200g焦炭的測試塊在1100°C在Ibar的二氧化碳(CO2)之下加熱2小時之后獲得的殘留物的百分比重量。所得的值被稱作CRI反應性。所得的值越小，反應性越低。該方法簡單并且執(zhí)行快捷，并且特性CRI值與焦炭在高爐操作中的行為具有良好相關性。該方法目前已被廣泛知曉，并且已被ISO 18894標準化，作為示例其在EP1142978A1中進行了描述。
【權利要求】
1.一種用于從原油加工行業(yè)獲得的石油焦炭生產(chǎn)冶金焦炭的方法，其中.來自石化工藝的石油焦被進行揮發(fā)物含量和灰分含量的分析，從而其可依已知的揮發(fā)物成分含量和灰分含量分類成批料，以及.通過分類獲得基于無水無灰的石油焦炭批料具有15-19%重量百分比的揮發(fā)物含量和小于2%重量百分比的灰分含量的石油焦炭批料，并且所述石油焦炭批料被放置到焦炭儲倉或焦炭儲存容器中，以及.來自焦炭儲倉或焦炭儲存容器的該石油焦炭首先被填充機器放置到用于致密化的壓實設備中，并且隨后被放入具有“非回收”或“熱回收”設計維度的焦化爐中，用于循環(huán)焦化， 其特征在于 ?所述焦化爐裝配有至少一個外部的加熱燃燒器，用于加熱石油焦炭餅上方的主加熱空間或加熱焦化爐室下方的次加熱空間或者加熱兩者，由此焦化爐室中的石油焦炭在小于120小時的時間段內(nèi)被加熱氣體加熱至1000°C _1550°C的溫度，進而得到具有至少44% CSR強度以及小于33%的CRI反應性的冶金焦炭。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在焦化之前石油焦炭的揮發(fā)物含量是16-18%重量百分比。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，加熱是通過引入到石油焦炭批料上方的氣體空間中的燃燒器火焰，在焦化爐中進行的。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一權利要求所述的方法，其特征在于，焦化爐裝配有至少一個外部加熱燃燒器，用于加熱石油焦炭餅下方的次加熱空間，由此石油焦炭餅被加熱。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，加熱是通過引入到石油焦炭餅下方的氣體空間中的燃燒器火焰，在焦化爐中進行的。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的方法，其特征在于，通過通氣和壓力管理以下述方式對加熱進行調(diào)節(jié):在焦化爐室內(nèi)建立0.01-20mbar的超壓。
7.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的方法，其特征在于，通過通氣和壓力管理以下述方式對加熱進行調(diào)節(jié):在焦化爐室內(nèi)建立0.l-10mbar的超壓。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，天然氣被用作加熱用的加熱氣體。
9.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，液化氣被用作加熱用的加熱氣體。
10.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，焦爐煤氣被用作加熱用的加熱氣體。
11.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，高爐爐頂煤氣被用作加熱用的加熱氣體。
12.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，轉爐煤氣被用作加熱用的加熱氣體。
13.根據(jù)權利要求8至12中任一權利要求所述的方法，其特征在于，使用來自下述氣體組中的至少兩種氣體任意比例的混合物用于加熱:天然氣、液化氣、焦爐煤氣、高爐爐頂煤氣或轉爐煤氣。
14.根據(jù)權利要求1至13中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作為輔助物的煙煤，從而揮發(fā)物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之間。
15.根據(jù)權利要求1至13中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作為輔助物的浙青，從而揮發(fā)物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之間。
16.根據(jù)權利要求1至13中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作為輔助物的等級油，從而揮發(fā)物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之間。
17.根據(jù)權利要求1至16中任一權利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有作為輔助物的灰分，從而灰分含量基于干總混合物被設置在2-12%重量百分比之間，并且該混合物在焦化之前被研磨并被分類，得到部分的顆粒尺寸d的分布為0.5〈d〈3mm，并且用于進一步焦化的分類混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。
18.根據(jù)權利要求1至16中任一權利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有含灰分的煤作為輔助物，從而灰分含量基于干總混合物被設置在2-12%重量百分比之間，并且該混合物在焦化之前被研磨并被分類，得到部分的顆粒尺寸d的分布為0.5<d<3mm,并且用于進一步焦化的分類混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有含灰分的煤作為輔助物，從而灰分含量基于干總混合物被設置在2-6%重量百分比之間，并且該混合物在焦化之前被研磨并被分類，得到部分的顆粒尺寸d的分布為0.5〈d〈3mm，并且用于進一步焦化的分類混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。
20.根據(jù)權利要求14至19中任一權利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物還在混合輔助物之前或之后在研磨設備中全部或部分研磨，以得到殘留部分的平均顆粒尺寸小于3mm。
21.根據(jù)權利要求1至20中任一權利要求所述的方法，其特征在于，進料混合物的總體水含量通過添加液態(tài)水而被調(diào)節(jié)至7-11.5%重量百分比，并且用于進一步焦化的該混合物被放入焦炭儲倉或焦炭儲存容器中。
22.根據(jù)權利要求1至21中任一權利要求所述的方法，其特征在于，進料混合物在進料前用致密化設備進行壓實，從而進料混合物的密度為0.8t/m3to 1.225t/m3。
23.根據(jù)權利要求1至21中任一權利要求所述的方法，其特征在于，進料混合物在進料前用撞擊設備進行壓實，從而進料混合物的密度為1.0t/m3to 1.150t/m3。
24.根據(jù)權利要求1至23中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在開始加熱之前，將燃燒惰性的分隔層施加到爐載荷的表面。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，燃燒惰性的分隔層由焦炭構成。
26.根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，燃燒惰性的分隔層由煤構成。
27.根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，燃燒惰性的分隔層由具有小于25mm粒度的含碳塊體構成。
28.根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，燃燒惰性的分隔層由灰分或沙子構成。
29.根據(jù)權利要求24至28中任一權利要求所述的方法，其特征在于，分隔層的厚度是0.2cm 至 25cm。
30.根據(jù)權利要求24至29中任一權利要求所述的方法，其特征在于，用焦炭壓實機器將分隔層施加到壓實的焦炭上，其中焦炭壓實機器在上板或上模上包括用于此目的的添加開口。
31.根據(jù)權利要求24至30中任一權利要求所述的方法，其特征在于，輔助物被存儲在焦炭儲倉中一個特殊軸桿里，在加載期間，輔助物從該軸桿被引入到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，輔助物通過螺旋輸送器被添加到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。
33.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，輔助物通過滑動系統(tǒng)被添加到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。
34.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，輔助物通過鏈式輸送系統(tǒng)被添加到焦炭壓實機器中用于該目的的開口中。
35.根據(jù)權利要求24至34中任一權利要求所述的方法，其特征在于，進料混合物在多達四個連續(xù)的混合倉中與輔助物混合，其中發(fā)生多級研磨以及研磨材料的混合。
36.根據(jù)權利要求1至35中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在進料混合物被填充到焦化爐之前在可加熱容器中將進料混合物的溫度預熱至120-250°C。
37.一種用于從原油加工行業(yè)獲得的石油焦炭生產(chǎn)焦炭的焦化爐，其中.焦化爐以“非回收”或“熱回收”焦化爐組的原理構造，其具有2-6米的焦化爐室寬度以及10-20米的焦化爐室長度，從而對于2米的高度，焦化爐室的體積為40-240m3，以及.焦化爐具有磚砌的屋頂頂點，其能夠與下面的焦化爐室形成在填充狀態(tài)下存在于焦炭餅上方的氣體空間，作為主加熱空間，以及.焦化爐配備有側向廢氣通道以及下方的次加熱空間，以及.焦化爐室設有焦炭儲倉或焦炭儲存容器以及填充機器，填充機器能夠從焦炭儲倉或焦炭儲存容器填充焦化爐室， 其特征在于.焦化爐室用外部燃燒器進行加熱，外部燃燒器加熱主加熱空間，并且燃燒器經(jīng)由沿著焦化爐室前側的收集干管和進入燃燒器的可調(diào)節(jié)支管，被提供有加熱氣體和含氧氣體。
38.根據(jù)權利要求37所述的焦化爐，其特征在于，一個燃燒器或多個燃燒器位于焦化爐室的至少一側上，在包括焦化爐室門的墻壁中，在焦化爐室門上方，并且通過位于包括焦化爐室門的墻壁中的開口加熱主加熱空間，在燃燒器管道出口和石油焦炭批料的頂部邊緣之間建立了超過100mm的垂直距離。
39.根據(jù)權利要求37或38所述的焦化爐，其特征在于，燃燒器管道出口是由耐熱鋼制成的。
40.根據(jù)權利要求37或38所述的焦化爐，其特征在于，燃燒器管道出口是由耐火陶瓷材料制成的。
41.根據(jù)權利要求37至40中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，焦化爐與另外的多個焦化爐相關聯(lián)，以形成焦化爐組，并且收集干管沿著焦化爐組的焦化爐室前側延伸。
42.根據(jù)權利要求37至41中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，次加熱空間也用外部燃燒器加熱，其中外部燃燒器經(jīng)由沿著焦化爐室前側的收集干管被提供有加熱氣體和含氧氣體，所述干管經(jīng)由可調(diào)節(jié)支管開口到燃燒器中。
43.根據(jù)權利要求37至42中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，燃燒器是風機燃燒器的形式。
44.根據(jù)權利要求37至43中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，收集干管位于焦化爐室天花板上。
45.根據(jù)權利要求37至44中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，收集干管位于焦化爐服務機器的平臺之下。
46.根據(jù)權利要求37至45中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，支管通過龍頭、滑塊、噴嘴、翻板閥或遮板來調(diào)節(jié)。
47.根據(jù)權利要求37至45中任一權利要求所述的焦化爐，其特征在于，焦化爐組包括壓力調(diào)節(jié)臺，其中加熱氣體被限制為所需壓力，加熱氣體從壓力調(diào)節(jié)臺經(jīng)由收集干管被傳遞到燃燒器中。
48.一種用于壓實煤的壓實設備，其包括高達8個撞錘，撞錘通過致密化設備被用來形成壓實物，其特征在于，所述壓實設備包括傾倒裝置，通過傾倒裝置輔助物可以被放到壓實物的表面上，從而在壓實操作中，由傾倒裝置添加的另外的輔助物層在壓實的進料混合物的表面上形成。
49.根據(jù)權利要求48所述的用于壓實煤的壓實設備，其特征在于，壓實設備包括用于形成壓實物的液壓設備。
50.根據(jù)權利要求48所述的用于壓實煤的壓實設備，其特征在于，用于形成壓實物的壓實設備由振動設備形成。
51.根據(jù)權利要求37-50中任一權利要求所述的焦化爐組，其特征在于，其裝配有如權利要求48-50中任一權利要求所述的壓實設備。
【文檔編號】C10B57/04GK104334689SQ201380024822
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權日:2012年3月12日
【發(fā)明者】R·金, H-J·賴歇爾特, K·哈施尼茨 申請人:蒂森克虜伯工業(yè)解決方案股份公司