ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕКАРБОНАТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Техническое решение относится к химической промышленности, в частности к производству карбида кальция, и может быть использовано для утилизации отходов угледобычи - отвалов забалансового окисленного угля, составляющих 20% добычи.
Известна схема получения сортового карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи, в частности забалансового окисленного угля (Журнал прикладной химии. Т. 68. Выпуск 10, стр.1727 - 1731, 1995 г), включающая печь для термообработки шихты из окисленного угля при 800°С для получения карбида кальция, пресс для брикетирования шихты под давлением 75 МПа, печь для прокалки брикетов шихты при температуре 1000°С в течение 30 минут, электропечь с температурой 2100°С для получения карбида кальция и газогенератор для получения ацетилена.
Недостатком известной схемы получения карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи является отсутствие промышленной технологии.
Известна схема получения сортового карбида кальция из отходов угледобычи, в частности окисленного угля (патент РФ №2129093, МПК С01В 31/32, опубликован 20.04.1999 Бюл. №11), включающая реактор для термической переработки окисленного бурого угля до коксозольного остатка с содержание окиси кальция 47,5% и углерода 35,4%, печь для получения карбида кальция при 2100°С в присутствии карбоната кальция в виде известняка, и газогенератор для получения ацетилена.
Недостатком известной схемы получения карбида кальция и ацетилена из отходов угледобычи является отсутствие промышленной технологии.
Известно устройство для получения сырья для производства карбида кальция путем термической переработки забалансового окисленного угля (патент №88662 на полезную модель, МПК С01В 31/32, опубликован 20.11.2009. Бюл. №32), содержащее двухвальный смеситель, соединенный с бункерами полукокса и извести с дозаторами, а также вертикальный цилиндрический реактор для термической переработки окисленных бурых углей, подключенный к указанному бункеру полукокса, при этом устройство снабжено запальной форсункой, а двухвальный смеситель подсоединен к печи для получения карбида кальция.
Недостатком известного устройства является сложность устройства.
Известна схема переработки углекарбонатного минерального сырья (патент №2373178, МПК С07С 45/26, опубликован 20.11.2009), включающая реактор для обжига известняка с получением окиси кальция, печь для получения карбида кальция из окиси кальция и углерода, газогенератор для получения ацетилена, реактор для реакции ацетилена с парами воды для получения водорода, и парогенератор.
Недостатком известной схемы переработки является ее сложность.
Известна линия для переработки углекарбонатного минерального сырья (патент №74912 на полезную модель, МПК С04В 2/02, опубликован 20.07.2008), включающая реакторы для обжига кальцийсодержащего и углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами и бункерами-дозаторами на продуктопроводах кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенными к печи для получения карбида кальция, газогенератор для получения ацетилена, реактор для получения водорода, топку парогенератора и источник кислорода.
К недостаткам известных решений следует отнести высокую стоимость исходного сырья и сложность технологии и, как следствие, ухудшение экологической обстановки на угольных разрезах из-за существенных отвалов забалансового окисленного угля и выбросов парниковых газов.
В основу нового технического решения положена задача утилизации отходов угледобычи - отвалов забалансового окисленного угля, и снижения выбросов парниковых газов, в частности диоксида углерода, при их переработке, что будет способствовать улучшению экологической обстановки на угольных разрезах.
Поставленная задача решается тем, что в линии для переработки углекарбонатного минерального сырья, включающей реакторы для обжига преимущественно кальцийсодержащего и преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами и бункерами-дозаторами на продуктопроводах кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенными к печи для получения карбида кальция, снабженной ацетиленовыми горелками и последовательно соединенной с газогенератором для получения ацетилена и через продукто-провод - с реактором для получения оксида углерода и водорода, топку парогенератора с основными и сбросными горелками, дымососом газов рециркуляции и источник кислорода, согласно полезной модели, реактор для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом с основной горелкой топки парогенератора, а реакторы для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксо-зольных остатков соединены газопроводом со сбросной горелкой топки парогенератора, причем основная и сбросная горелки парогенератора, реакторы для обжига кальций - и углеродсодержащих компонентов шихты и печь для получения карбида кальция соединены газопроводами с источником кислорода, и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента соединен газопроводом с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции парогенератора.
На чертеже изображена предлагаемая линия для переработки углекар-бонатного минерального сырья.
Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья включает реактор 1 для обжига преимущественно кальцийсодержащего и реакторы 2-3 для обжига преимущественно углеродсодержащего компонентов шихты для получения карбида кальция, снабженные загрузочными узлами, соответственно 4 и 5-6, и бункерами-дозаторами, соответственно 7 и 8-9 на продуктопроводах, соответственно 10 и 11-12 кальций - и углеродсодержащего компонентов, подключенные к печи 13 для получения карбида кальция, снабженной ацетиленовыми горелками 14, последовательно соединенной с газогенератором 15 для получения ацетилена и через продуктопровод 16 - с реактором 17 для получения оксида углерода и водорода, топку парогенератора с основными и сбросными горелками, дымососом газов рециркуляции, и источник кислорода. Согласно полезной модели, реактор 1 для обжига преимущественно кальцийсодержащего компонента до зольного остатка соединен газопроводом 18 с основной горелкой 19 топки 20 парогенератора 21, а реакторы 2 и 3 для обжига преимущественно углеродсодержащих компонентов до коксозольных остатков соединены газопроводом 22 со сбросной горелкой 23 топки 20 парогенератора 21, причем основная и сбросная горелки 19 и 23 парогенератора 21, реакторы 1-3 для обжига кальций - и углеродсодержащего компонентов шихты и печь 13 для получения карбида кальция соединены газопроводами соответственно 24, 25 и 26 с источником кислорода 27, в качестве которого использована кислородная станция, и, по меньшей мере, один из реакторов для обжига углеродсодержащего компонента, в частности реактор 3, соединен газопроводом 28 с напорным патрубком дымососа 29 газов рециркуляции парогенератора 21. Газогенератор 15 соединен с реактором 1 продуктопровод ом 30 для регенерации (до 30%) образующейся в генераторе 15 гашеной извести в окись кальция, а печь 13 для получения карбида кальция соединена газопроводами 31 и 18 с основной горелкой 19 для подачи в нее оксида углерода, образующегося при получении карбида кальция. В качестве углекарбонатного минерального сырья для переработки в реакторе 1 для обжига кальций содержащего компонента шихты используется смесь известняка (для коррекции состава шихты) с отходами угледобычи, в частности, забансовым окисленным углем, а реакторах 2 и 3 используются отходы угледобычи - забалансовый окисленный уголь.
Линия для переработки углекарбонатного минерального сырья реализуется следующим образом.
2
2
2
2
2
2
2
В реакторы 1-3 загружается предварительно прокаленный при 800°С окисленный уголь (с содержанием летучих не более 5%), а в реактор 1 добавляется еще и известняк (для коррекции состава шихты). В реакторы 1-3 подается кислород от источника 27 кислорода по газопроводу 25. В реакторах 1-3 установлены растопочные форсунки (не обозначены) для воспламенения окисленного угля и последующего его горения в среде кислорода, подаваемого через фурмы (не обозначены) до зольного (реактор 1) или коксозольного остатков (реакторы 2, 3). Образующийся в реакторах 1-3 диоксид углерода (СO), проходя через вышерасположенные слои раскаленного угля восстанавливается до оксида углерода (СО), который по газопроводам 18 и 22 из реакторов 1-3 поступает в основную и сбросную горелки 19 и 23 топки 20 парогенератора 21, в которые по газопроводу 24 подается кислород (O) от источника кислорода 27, в результате взаимодействия которого с оксидом углерода (СО) в топке образуется диоксид углерода (СO), который напорным патрубком дымососа 29 газов рециркуляции подается, по меньшей мере, в один из реакторов, в частности реактор 3 для обжига углеродсодержащего компонента, в котором, проходя через слои раскаленного угля снова восстанавливается в оксид углерода (СО), который вновь поступает по газопроводу 22 на сжигание в сбросную горелку 23 топки 20 парогенератора 21. что значительно сокращает выбросы парниковых газов, в частности, диоксида углерода, за счет его рециркуляции, и увеличивает содержание окиси кальция в коксозольном остатке, так как восстановление диоксида углерода в оксид происходит за счет коксовой части коксозольного остатка. Зольные и коксо-зольные остатки термической переработки известняка и окисленных углей из реакторов 1-3 через бункеры-дозаторы 7-9 поступают в печь 13 для получения карбида кальция (СаС), где сплавляются с образованием карбида кальция при температуре 2200°С при работе ацетиленовых горелок 14 на кислородном дутье, подаваемом по газопроводу 26 от источника кислорода 27. Карбид кальция подается далее в газогенератор 15, в котором при обработке карбида кальция водой образуется ацетилен (СН), который по продукто-проводу 16 поступает в реактор 17 для получения оксида углерода и водорода по известной реакции с парами воды:
2
2
2
2
СН+2НO=2СО+3Н
(Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. - Л., 1969, т.1,с.336).
2
Образующиеся при этом высококалорийные газы (оксид углерода и водород) могут быть сожжены в топке парогенератора или использоваться для получения ценных химических продуктов. До 30% образующейся в газогенераторе 15 гашеной извести Са(ОН) может быть направлено в реактор 1 по продуктопроводу 30 на восстановление ее в окись кальция (СаО), а оксид углерода (СО), образующийся в печи 13 для получения карбида кальция по газопроводам 31 и 18 может быть направлен на сжигание в основные горелки 19 топки 20 парогенератора 21.
Предлагаемая линия позволяет утилизировать отходы угледобычи - отвалы забалансового окисленного угля, содержащего до 50% окиси кальция в зольном остатке, и значительно сократить выбросы парниковых газов, в частности, диоксида углерода, при их переработке, что улучшает экологическую обстановку на угольных разрезах и дает возможность получить из отвального сырья дешевую электроэнергию и ценные товарные химические продукты (карбид кальция, ацетилен, оксид углерода и водород) для их дальнейшей переработки.