專利名稱：石油焦脫硫提純方法及工業(yè)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的石油焦脫硫提純方法及工業(yè)爐屬石油焦炭熱處理領(lǐng)域。
石油焦是炭素生產(chǎn)行業(yè)重要原料，作為增碳劑也可用于鐵合金和煉鋼行業(yè)，同時(shí)其本身又是一種耐火材料。高純(含碳量高于99％)、低硫(含硫量小于0.1％)石油焦用于炭素生產(chǎn)行業(yè)可研制出高功率、超高功率石墨化電極和開發(fā)其它新產(chǎn)品；作為增碳劑用于鐵合金和煉鋼行業(yè)可大大提高鋼材質(zhì)量；作為新型耐火材料可提高耐火性能。由此可見，石油焦原料(以下稱生焦——即含硫量高且未經(jīng)高溫處理的石油焦)的含硫量及含其它雜質(zhì)量的多少與相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的好壞密切相關(guān)，在我國低硫石油焦供給越來越少的情況下，對生焦進(jìn)行脫硫、提純熱處理、將高硫份的生焦加工成低硫份的石油焦則顯得特別重要。據(jù)申請人所知，在公知技術(shù)中，對生焦脫硫提純尚沒有較完善的技術(shù)方案，也沒有實(shí)用的熱處理專用設(shè)備。在公知技術(shù)中對石油焦熱處理一般借用生產(chǎn)石墨電極的方法和采用焦炭煅燒爐，它只能將原料在隔絕空氣的條件下經(jīng)過1200℃左右溫度的熱處理。國內(nèi)煅燒爐常用的有逆流罐式和順流罐式煅燒爐，其爐體結(jié)構(gòu)是由煅燒罐、火道和揮發(fā)份通道等組成。物料在罐中首先用煤氣間接加熱，待物料產(chǎn)生揮發(fā)份后可減少煤氣的供給量或直接燃燒揮發(fā)份來加溫物料，實(shí)現(xiàn)物料煅燒目的。由于普通煅燒爐的最高爐溫只能達(dá)到1200℃左右，無法達(dá)到脫硫目的，因?yàn)樯怪械牧蚍葜挥挟?dāng)溫度達(dá)到1700℃左右時(shí)才大量逸出，然后持續(xù)到2000℃左右時(shí)才能得到充分揮發(fā)，所以公知公用的煅燒爐是無法勝任生焦脫硫工藝的。工業(yè)電爐可產(chǎn)生較高爐溫(在加工石墨電極時(shí)可達(dá)2300℃～2800℃)，但因生焦原料特性為在相對低溫(1200℃以下)下呈絕緣性質(zhì)、不導(dǎo)電，故不能實(shí)現(xiàn)對生焦進(jìn)行直接電加熱。即使是在石墨化工業(yè)電爐中填加通過1200℃處理后的石油焦物料生產(chǎn)低硫石油焦時(shí)(事實(shí)上尚無前人做過此事)，將會(huì)產(chǎn)生三種敝端一是因非專用設(shè)備、爐子與供電裝置很難實(shí)現(xiàn)匹配而不能正常生產(chǎn)；二是產(chǎn)品和爐膛保溫料的嚴(yán)重混合，需要篩分，增加不少工作量和生產(chǎn)難度；三是物料產(chǎn)生的揮發(fā)份不能收集和利用，污染環(huán)境。
本發(fā)明目的在于提供一種可對石油焦原料進(jìn)行脫硫、提純熱處理的方法和為實(shí)施該方法提供一種專用設(shè)備——石油焦脫硫工業(yè)爐，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采用該方法及該工業(yè)爐生產(chǎn)出含硫份小于0.1％、含碳量大于99％的高純低硫石油焦產(chǎn)品之目的。
實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案為這種石油焦脫硫提純方法，其特征在于其由如下方式實(shí)現(xiàn)(1)以粉狀或塊狀石油焦為原料；(2)將石油焦原料加溫，達(dá)到原料中揮發(fā)份排除溫度600℃～1200℃，將原來不導(dǎo)電的石油焦原料制成導(dǎo)電物料；(3)將具有導(dǎo)電性能的石油焦物料置放于工業(yè)電爐中，以物料本身為導(dǎo)體進(jìn)行直接電加熱，使物料產(chǎn)生焦?fàn)枱幔锪仙郎刂?700℃～2300℃；在此溫度下物料所含硫份及其它雜質(zhì)溢出，物料脫硫；(4)采用風(fēng)冷或水冷或自然冷卻方式將脫硫處理后的物料降溫，產(chǎn)出含硫量小于0.1％、含碳量大于99％的低硫、高純石油焦產(chǎn)品。
這種實(shí)施石油焦脫硫提純方法的專用設(shè)備——石油焦脫硫工業(yè)爐，包括具有進(jìn)料口、出料口的爐體、爐膛、及煙氣通道，其特征在于爐膛分成溫度在常溫～1200℃范圍的預(yù)熱區(qū)和溫度在1700℃～2300℃范圍的脫硫區(qū)兩個(gè)相互貫通區(qū)域；預(yù)熱區(qū)與煙氣通道連通，脫硫區(qū)設(shè)置有供電機(jī)組，供電機(jī)組的電極裸露置放于爐膛脫硫區(qū)內(nèi)。


圖1為本發(fā)明石油焦脫硫工業(yè)爐構(gòu)造示意圖(圖2的A-A向剖視圖)。
圖2為圖1的B-B向剖視圖。
下面結(jié)合附圖給出的實(shí)施例進(jìn)一步描述石油焦脫硫提純方法及專用工業(yè)爐。參見圖1、圖2所示石油焦脫硫工業(yè)爐，它包括爐體1，爐體1內(nèi)腔形成具有預(yù)熱區(qū)I、脫硫區(qū)II、冷卻區(qū)III三個(gè)相互貫通區(qū)域的爐膛2。預(yù)熱區(qū)I部位的爐體1上在預(yù)熱區(qū)I爐膛兩側(cè)設(shè)置有用于加熱預(yù)熱區(qū)I的折返式多層煙氣通道3，該煙氣通道3的入口與爐膛2上部的揮發(fā)份出口4連通，其出口與排煙口5連通，脫硫區(qū)II部位的爐體1還安裝有供電機(jī)組6，供電機(jī)組6的電極裸露置放于脫硫區(qū)II爐膛2之內(nèi)；冷卻區(qū)III部位的爐體1外壁上還設(shè)置有冷卻水套8構(gòu)造。爐體1的預(yù)熱區(qū)I、脫硫區(qū)II部位的爐壁及煙氣通道是由耐火磚砌成的，而其冷卻區(qū)III爐壁及水套是由鋼材制成。供電機(jī)組6包括變壓器、整流裝置及附件，系公知技術(shù)范疇，不再冗述。立式爐體1由爐體支架9支承于地面。爐體1上部設(shè)有進(jìn)料口10，進(jìn)料口10處連通設(shè)置有加料機(jī)11。爐體1下部設(shè)有出料口12，出料口12處連通設(shè)置有排料機(jī)13，排料機(jī)13下面還連通設(shè)置有儲(chǔ)料斗14。上述加料機(jī)11、排料機(jī)13、上料提升機(jī)15系常規(guī)設(shè)計(jì)、不再冗述。
用本石油焦脫硫工業(yè)爐實(shí)施石油焦脫硫提純方法的原理及工作過程如下所述。第一次開爐應(yīng)在爐膛2內(nèi)裝填被加熱到1200℃以上的石油焦粉狀或塊狀物料，即保證物料具有導(dǎo)電性，供電機(jī)組6送電工作，脫硫區(qū)II內(nèi)的導(dǎo)電物料經(jīng)脫硫區(qū)II內(nèi)的電極7通電將電能直接通到石油焦物料本身。開啟加料機(jī)11和排料機(jī)13，通過上料提升機(jī)15將粉狀、塊狀生焦物料送至加料機(jī)11，并使物料連續(xù)的依次通過相互貫通的三個(gè)區(qū)域的爐膛2，生焦順爐膛2緩慢地向下移動(dòng)。在爐膛預(yù)熱區(qū)I里，生焦在下移過程中，由于預(yù)熱區(qū)I設(shè)置的折返式多層煙氣通道3內(nèi)的高溫?zé)煔馔ㄟ^隔墻把熱量傳給爐膛2里的石油焦，使生焦加熱而升高了溫度；在相對高溫600℃～1200℃中，生焦本身的揮發(fā)份便大量的從爐膛2中通過揮發(fā)份出口4被引到折返式多層煙氣通道3中燃燒，揮發(fā)份燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^隔墻又加熱了爐膛2內(nèi)的石油焦物料，高溫?zé)煔庠谡鄯凳蕉鄬訜煔馔ǖ乐姓鄯盗鲃?dòng)后，經(jīng)排煙口5進(jìn)入煙囪16排出。這樣流經(jīng)預(yù)熱區(qū)I的石油焦被爐內(nèi)原先煙氣通道3的高溫和自身揮發(fā)份在煙氣通道3內(nèi)的燃燒所產(chǎn)生的高溫和脫硫區(qū)II內(nèi)產(chǎn)生的高溫復(fù)合熱能加熱到1200℃左右，使石油焦從常溫達(dá)到1200℃預(yù)熱區(qū)I的預(yù)熱溫度。1200℃左右的高溫物料在爐膛2內(nèi)繼續(xù)緩慢下移、運(yùn)動(dòng)到爐膛的脫硫區(qū)II內(nèi)，此時(shí)流經(jīng)該區(qū)內(nèi)的物料因經(jīng)1200℃溫度處理后呈導(dǎo)電性，通電電極7將電能直接加到石油焦物料本身(即以物料為導(dǎo)體、電流流經(jīng)物料)，產(chǎn)生了焦?fàn)枱?，最終使該區(qū)溫度達(dá)到2300℃左右。在2300℃電熱高溫下，石油焦中的硫份和其它雜質(zhì)在1700℃～2300℃溫度中被大量排出，石油焦體積進(jìn)一步收縮，結(jié)構(gòu)密度、強(qiáng)度提高，達(dá)到了半石墨化程度。脫硫后的石油焦物料繼續(xù)下移到爐膛冷卻區(qū)III，物料在該區(qū)期間可先采用間接風(fēng)冷方式進(jìn)行初步降溫，經(jīng)過冷卻水套8時(shí)再經(jīng)循環(huán)水進(jìn)一步間接冷卻，使物料溫度冷卻到100℃左右，經(jīng)排料機(jī)13排入儲(chǔ)料斗14中。定期由運(yùn)料車17運(yùn)到倉庫。
本發(fā)明主要特點(diǎn)是為石油焦脫硫提純提供了一種實(shí)用的新方法和提供了一種專用設(shè)備，用該方法和該工業(yè)爐可生產(chǎn)出含硫份小于0.1％、含碳量大于99％的高純低硫石油焦產(chǎn)品；方法中主要技術(shù)手段是首先使生焦改性——即把不導(dǎo)電的生焦制成導(dǎo)體，再將導(dǎo)電物料直接電加熱，使?fàn)t溫達(dá)到能夠使硫份充分逸出溫度1700℃～2300℃；工業(yè)爐采用了使生焦改性導(dǎo)電的預(yù)熱區(qū)和使物料脫硫提純的脫硫區(qū)一爐體同爐膛連續(xù)生產(chǎn)的技術(shù)手段，巧妙地利用了直接電加熱法獲得1700℃以上的高溫爐溫使物料充分脫硫提純，又利用了脫硫過程中物料自身揮發(fā)份產(chǎn)生的熱能來加熱物料自身，熱能利用率高，且無需其它能源；物料揮發(fā)份的充分利用不污染環(huán)境；本工業(yè)爐結(jié)構(gòu)簡單、操作便利、在生產(chǎn)合格產(chǎn)品的同時(shí)也產(chǎn)出了半成品，從而降低了生產(chǎn)成本；此爐即可用于生產(chǎn)高純低硫石油焦，又可用于生產(chǎn)石墨制品，轉(zhuǎn)產(chǎn)便利；本發(fā)明生產(chǎn)的高純低硫石油焦有同針狀焦相媲美的可能，用其取代針狀焦生產(chǎn)超高功率石墨電極，應(yīng)用前景十分可觀；用于鐵合金和煉鋼行業(yè)，由于含硫份低能夠提高鋼材質(zhì)量；作為耐火材料，可生產(chǎn)出更耐高溫的耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種石油焦脫硫提純方法，其特征在于其由如下方式實(shí)現(xiàn)(1)以粉狀或塊狀石油焦為原料；(2)將石油焦原料加溫，達(dá)到原料中揮發(fā)份排除溫度600℃～1200℃，將原來不導(dǎo)電的石油焦原料制成導(dǎo)電物料；(3)將具有導(dǎo)電性能的石油焦物料置放于工業(yè)電爐中，以物料本身為導(dǎo)體進(jìn)行直接電加熱，使物料產(chǎn)生焦?fàn)枱幔锪仙郎刂?700℃～2300℃；在此溫度下物料所含硫份及其它雜質(zhì)溢出，物料脫硫；(4)采用風(fēng)冷或水冷或自然冷卻方式將脫硫處理后的物料降溫，產(chǎn)出含硫量小于0.1％、含碳量大于99％的低硫、高純石油焦產(chǎn)品。
2.一種實(shí)施石油焦脫硫提純方法的專用設(shè)備——石油焦脫硫工業(yè)爐，包括具有進(jìn)料口、出料口的爐體、爐膛、及煙氣通道，其特征在于爐膛分成溫度在常溫～1200℃范圍的預(yù)熱區(qū)和溫度在1700℃～2300℃范圍的脫硫區(qū)兩個(gè)相互貫通區(qū)域；預(yù)熱區(qū)與煙氣通道連通，脫硫區(qū)設(shè)置有供電機(jī)組，供電機(jī)組的電極裸露置放于爐膛脫硫區(qū)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求2所述石油焦脫硫工業(yè)爐，其特征在于該爐可制成連續(xù)生產(chǎn)式爐型，即爐膛是由預(yù)熱區(qū)、脫硫區(qū)、冷卻區(qū)三個(gè)相互貫通區(qū)域構(gòu)成，即在脫硫區(qū)下部還設(shè)置了一個(gè)溫度在2300℃～100℃范圍的冷卻區(qū)；具有用于支承爐體的爐體支架，爐體上面進(jìn)料口處安裝有加料機(jī)，爐體下面即冷卻區(qū)下部出料口處設(shè)置有排料機(jī)，爐體上在預(yù)熱區(qū)爐膛兩側(cè)還設(shè)置有用于加熱預(yù)熱區(qū)的折返式多層煙氣通道，該煙氣通道入口與爐膛上部的揮發(fā)物出口連通，其出口與排煙口連通。
4.按照權(quán)利要求3所述石油焦脫硫工業(yè)爐，其特征在于所說的爐膛冷卻區(qū)冷卻方式可采用風(fēng)冷、循環(huán)水冷卻方式實(shí)現(xiàn)。
5.按照權(quán)利要求4所述石油焦脫硫工業(yè)爐，其特征在于所說的循環(huán)水冷卻方式可采用在爐膛冷卻區(qū)處爐體外壁上設(shè)置有冷卻水套構(gòu)造實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的石油焦脫硫提純方法及工業(yè)爐屬石油焦炭熱處理領(lǐng)域。本方法特點(diǎn)是先將石油焦加溫至600～1200℃,將原來不導(dǎo)電的石油焦制作導(dǎo)電物料,再將導(dǎo)電石油焦置于電爐中加溫到1700～2300℃使硫份及其它雜質(zhì)溢出。本工業(yè)爐包括爐體、煙氣通道,特點(diǎn)是爐膛分成溫度在常溫～1200℃范圍的預(yù)熱區(qū)和溫度1700～2300℃范圍的脫硫區(qū)兩個(gè)區(qū)域,脫硫區(qū)設(shè)置有供電機(jī)組。用本法及工業(yè)爐可生產(chǎn)出含硫份小于0.1%、含碳量高于99%的石油焦。
文檔編號(hào)C10B57/00GK1240224SQ98114600
公開日2000年1月5日 申請日期1998年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月21日
發(fā)明者趙明才, 高德楊, 趙景琛, 高維巖, 陳建鋒 申請人:趙明才, 高德楊