Способ обезвоживания низкосортного твердого топлива

 

1. СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НИЗКОСОРТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, включающий нагрев смеси топлива и воды до 300-374°С, отличающийся тем, что, с целью повышения теплотворной способности топлива путем увеличения содержания в нем смолы, нагрев осушестйляют в присутствии органической кислоты . 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что органическую кислоту вводят в количестве, необходимом для достижения рН смеси в пределах от 3,5 до 6. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс я тем, что нагрев осуществляют при давлении ниже 85 атм. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что перед нагревом до 374°С смесь топлива, воды и органической кислоты нагре- , 5 вают при 240-250°С и под давлением, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева, и отделяют топливо от воды.

(19) (Ill

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) С 10 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2984502/23-26 (22) 23.09.80 (31) 7907116 (32) 25,09.79 (33) Нидерланды (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) Леопольд .Ван Раам и Херман

Петрус Руйтер (Нидерланды) (71) Шелл Интернэшнл Рисерч Ыаатсхаппий Б.В, (Нидерланды) (53) 662.8(088.8) (56) 1. Патент США Р 330054, кл. 44/l, опублик. 1972. (54)(57) 1. СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

НИЗКОСОРТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, включающий нагрев смеси топлива и воды до 300-374 С, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью по-. вышения теплотворной способности топлива путем увеличения содержания в нем смолы, нагрев осуществляют в присутствии органической кислоты.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что органическую кислоту вводят в количестве, необ,-.ходимом для достижения рН смеси в пределах от 3,5 до 6.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что нагрев осуществляют при давлении нике

85 атм.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что перед нагревом до 374 С смесь топлива, воды и органической кислоты нагре-, вают при 240-250 С и под давлением, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева, и отделяют топливо от воды.

1056908

Изобретение относится к способам обработки твердого топлива, в частности к способам обезвоживания топлива, и может быть использовано н угольной промьиаленности.

Известен способ обезвоживания 5 твердого топлива, включающий нагрев смеси твердого топлива и воды при

300-374 С и давлении, которое выwe давления водяного пара при температуре нагрева $1) .

Однако известный способ не обеспечивает получение топлива с высокой теплотнорной способностью, Целью изобретения является ïîâûшение теплотнорной способности топ- 15 лина путем увеличения содержания в нем смолы.

Поставленная цель достигается .согласно способу обезвоживания твердого топлива, включающему нагрев смеси топлива и воды до 300-374 С, нагрев осушествляют н присутствии органической кислоты.

Оргганическую кислоту вводят в ко-. ,личестве, необходимом для достижения рН смеси в пределах от 3,5 до 6.

Причем нагрев осуШествляют при давлении ниже 85 атм.

Кроме того, перед нагревом до

3740С смесь топливаi воды и органической кислоты нагревают нри 240250 С и под давлением, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева, и отделяют толлино от воды, Предлагаемый способ обезвожива- 35 ния топлива предназначен для обработки низкосортного топлива, такого как биомасса, растительиый материал, отходы, навоз, торф и бурый уголь.

Как правило, н этом топливе содержится много ноды. Вода частично физически абсорбирована, частично присутствует в связанном виде н гелевидных структурах и частично химически связана. Топливо также содер- 45 жит много кислородсодержаших групп.

Теплотворную способность топлива можно значительно повысить путем максимального удаления воды с помощью процесса обезвоживания и кислородосодержаших групп"с помощью процесса декарбоксилиронания °

В необработанном состоянии топливо может содержать смолу (деготь), которую можно выделить из топлива путем экстракции. Нагрев топлива 55 свыше 300ОС н некоторых случаях повышает количество с.1олы, ныделенной из ниэкосортного твердого топлива. Смола, являющаяся заменителем сырого минерального масла, представ- 60 ляет ценный материал. Выделенную смолу можно разделить на фракции перегонкой.

Количество смолы, полученной при нагреве свыше 300 С, можно суо

Шественно увеличить и одновременно повысить теплотнорную способность твердого топлива путем снижения рН смеси топлива и воды.

Согласно предлагаемому способу обезвоживания низкосортного твердого топлива перед нагревом до температуры свыше 300 С или в ходе нагрена к смеси топлива и води добавляют кислоту.

3а счет нведения кислоты более ,10% низкосортного топлива н лронессе обезвоживания можно превратить в смолу. По меньшей мере, часть полученной смолы выделяют из топлина и используют преимущественно для гранулирования или брикетирования обезноженного твердого топлива, и получают брикеты, имеющие высокую прочность при раздавливании. Обезноженное топлино, из которого была выделена смола, имеет пониженную теплотворную способность в сравнении с обезноженным топливом, содержащим смолу. Однако такое различие в теплотворных способностях значительно компенсируется воэрастаюшим количеством образующейся смолы. Кроме того, теплотворная способность обогащенного топлива существенно превышает теплотворную способность исходного низкокачественного тнердого.топлива, Полученная смола имеет нысокоалифатический характер и низкое содержание полиароматических компонентов.

Природа добавляемой к смеси топлива и воды кислоты не очень важна.

Используют органические кислоты, такие как лигносульфокислота ° Очень подходящими являются муравьиная кислота и уксусная кислота.

Пример 1, Австралийский. бурый уголь (теплотнорная способность 26,7 МДк/кг) с содержанием воды 60,0 нес.% и зольностью порядка

1,0 вес,% суспензируют н воде (6 ч. воды на 10 ч. бурого угля), к которой добавляют техническую чистую ледяную уксусную кислоту в количестве, обеспечивающем рН смеси топлива и воды, равном 3,5 (14 ч. ледяной уксусной кислоты на 1000 ч. бурого угля), и затем нагревают смесь в автовклаве до 340 .С со скоростью нагрева 8 С/мин.

Затем автоклав открывают и отделяют от угля воду с помошью сита.

Обработанный, обезноженный уголь содержит 15 вес.% воды и имеет теплотворную способность 32,1 МДж/кг.

Этот обработанный уголь экстрагируют с помощью толуола. Количество смолы, вьщеленной н раствор н процессе экстракции, составпяет

6,8 вес.% относительно количества

1056908 бурого угля, Теплотворная способность экстрагиронанного обезноженного угля составляет 29,3 МДж/кг.

Для сравнения исходный бурый уголь подвергают экстракпии с по,мощью толуола, количестно смолы, выделенной н процессе .экстракции, составляет 1,2% от количества исходного бурого угля.

Для дальнейшего сравнения описанное обезвоживание бурого угля повторяют,за исключением добавления ледяной уксусной кислоты к смеси топлива и воды, Предельный выход смолы н процессе экстракции составляет 2,4 вес.% от исходного количества бурого угля, а рН смеси после завершения процесса обезвоживания

7,5. Теплотворная способность обработанного угля до экстрагирования

31 8 МДж/кг, 2

Пример 2. Коровий навоз (теплотворная способность 14,7 МДж/кг считая на материал, содержащий воду и золу) суспендируют в воре, к которой добавляют такое количество ледяной уксусной кислоты, чтобы рН смеси стало равным 4,5.

Полученную смесь подогревают в автоклаве до 325ОС затем уголь отделя- . ют от воды. В этом процессе обезвожинания на каждые 100 вес.ч. безэоль- З0 ного и безводного материала, присутствующего в коровьем навозе, получают 40 вес.ч. беззольного и безводного угля, из которых с помощью экстракции получают 25 вес.ч. 35 смолы. Теплотнорная способность угля, вычисленная на основе материала, не содержащего влаги и золы до и после экстрагирования„ составляет 31 и 28,5 МДж/кг соответственно, t0

При повторении этого опыта, за исключением введения ледяной уксусной кислоты (рН смеси из коровьего навоза в воде 7,5) на 100 вес.ч. бЕэзольного и безводного нещества, присутствующего в. коровьем навозе, получают 34 вес.ч. беэзольного и безводного угля, из которых путем экстракции выделяют 11 вес.ч. смолы.

При экстракции коровьего навоза на 100 вес,ч. беэзольного и безводного вещества, присутствующего в коровьем навозе, получают 4 вес.ч. смолы.

Это свидетельствует о том, что предлагаемый способ повышает выход смолы при обезвоживании коровьего навоза, Теплотнорная способность экстрагированного коровьего навоза, вычисленная на основе материала, не содержащего воду и золу, составляет 14,0 МДж/кг.

Пример 3. 2500 г австралийского бурого угля, используемого

60.

65 в примере 1, содержащего 1500 г воды, 975 г органическогб вещества и 25 r эолы, подвергают в ниде водной смеси после подкисления ее до рН смеси 3,5 предварительной обработке при 240аС Предварительную обработку осуществляют в автоклаве при давлении, превышающем давление паров воды при 240 С, а имен- но при давлении 45 бар. После отделения ноды получают 13)30 г частично углефицированного продукта, содержащего 300 r воды, 975 г органического вещества и 25 г золы.

Этот продукт подвергают при атмосферном давлений дальнейшей обработке при 340 С, при которой нао гревание производят непосредственно перегретым водяным паром. Получают 645 г безводного угля, тенлотворная способность которого

29,3 МДж/кг, содержащего 25 г золы и 140 r смолы. Смолу, унесенную нодяным паром, выделяют из него путем конденсации.

Выход смолы составляет 5,60 вес.ч. от исходного количества бурого угля.

Пример 4. 1000 r австралийского бурого угля, используемого н примере 1, содержащего 600 r 1 воды, 390 г органического вещества и 10 r золы, подвергают в нодной смеси после ее подкисления до рН

3,0 предварительной обработке путем нагрева до 250 C со скоростью нагре. ва 10 С в минуту. Предварительную обработку проводят в автоклаве при давлении, превышающем давление пасов воды при 250 С, а именно при о

40 бар, и продолжают обработку н течение 30 мин. После отделения жидкой воды получают 520 г частично углефицированного продукта, содержащего 120 r воды,,390 r органического вещества и 10 r золы.

Этот продукт подвергают при давлении 50 бар нагреву до 340 С перео гретым водяным паром со скоростью ,нагрева 8 С в минуту, с последующим охлаждением сразу после достижения температуры 340ОС. Получают

258 г безводного угля, имеющего теплотворную способность 32,1 МДж/Kr содержащего 10 r 56 r дегтя.

Без выделения смолы продукт подвергают брикетированию с получением брикетов диаметром 11,5 мм. Усилие измельчения полученных брикетов составляет 29,9 Н.

Для сравнения двухступенчатый процесс повторяют при аналогичных условиях, за исключением введения кислоты,в данном случае рН смеси составляет 8. Измельчаюшее усилие полученных из угля брикетов равняется 6,1 H. Теплотворная способ1056908

Составитель Н.Стрижова

Техред A.À÷ КорректоР А. Зимокосог

Редактор Н.Джуган

Заказ 9368/59 Тираж 503

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул..Проектная,.4 ность брикетов составляет 31,8

ИДж/кг.

Дри брикетировании авсралийского бурого угля, не подвергнутого термообработке, получают брикеты с измельчающим усилием 4,0 Н.

Нри брикетировании продукта первой стадии из двухстадийной термической обработки иэмельчающее усилие полученных брикетов составляет 6,0 и

7,5 Н соответственно из угля, обработанного в присутствии и отсутствии кислоты,