Способ обезвоживания низкосортного угля

 

СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НИЗКОСОРТНОГО УГЛЯ, включающий нагрев угля в присутствии воды до 150ЗОО с при давлении, равном давлению паров воды при данной температуре, отделение части жидкой водной фазы от угля и последующий нагрев угля до 300-340°С, отличающийс я тем, что, с целью повышения теплотворной способности угля, нагрев до 300-340 С осуществляют водяным паром при давлении не вьш1е 50 атм. 10 } /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

a)| ))1) SU (Я) С 10 Т. 9/08 ф))гг.,, а )ффм и g

1щ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ фЦвЩвв ) Я д, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2860254/23-26 (22) 17. 12.79 (31) 7812248 (32) 18. 12. 78 (33) Нидерланды (46) 23. 06. 84. Бюп . и 23 (72) Лепольд Ван Раам, Герман Петрус

Руйтер и Йозефус Вильгельмус Ван

Бройгель (Нидерланды) (71) Шелл Интернэшнл Рисерч Иаатсхапий Б.В. (Нидерланды) (53) 662.8(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

9 152?222, кл. С 5 С, 04,10.78. (54)(57) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

НИЗКОСОРТНОГО УГЛЯ, включающий нагрев угля в присутствии воды до 150300 С при давлении, равном давлению о паров воды при данной температуре, отделение части жидкой водной фазы от угля и последующий нагрев угля до 300-340 С, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения теплотворной способности угля наго

У рев до 300-340 С осуществляют водяным паром при давлении не выше

50 атм.

1099848

Изобретение относится к угольной и коксохимической промьппленности, а именно к способам обезвоживания низкосортных каменных углей.

Известен способ обезвоживания .> низкосортного угля, включающий нагрев угля в присутствии воды до

150-300 С при давлении, равном давлению паров воды при данной температуре, отделение части жидкой водной фазы от угля и последующий наг" рев угля водородом до 300-340 С и о давлении, равном давлению паров воды при данной температуре (1) .

Недостатком известного способа является невысокая теплотворная способность обработанного угля.

Целью изобретения является повышение теплотворной способности угля ° 2О

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обезвоживания низкосортного угля, включающему нагрев угля в присутствии воды до 150-300 С при давлении, равном давлению паров воды при данной температуре, отделение части жидкой водной фазы от угля и последующий нагрев угля водяным паром до 300340 С, нагрев до 300-340 С осуществt ляют водяным паром при давлении не выше 50 атм.

Низкосортный уголь может содержать до 90% воды, но обычно имеет содержание воды 40-70%. Вода может З присутствовать в паровой форме, например химически связанная в виде геля или поглощенной воды.

Для повышения теплотворной способности низкосортного угля необходимо О удалить большую часть влаги из угля.

Влага может удаляться из угля путем термического высушивания. При термическом высушивании практически не происходят структурные изменения в угле, так что полученный высушенный продукт остается гидрофильным и в присутствии влаги может повторно поглощать ее из окружающей среды.

При термическом высушивании теплотворная способность угля повьппается незначительно.

Предлагаемый способ относится к способам обезвоживания низкосортных 55 каменных углей, при которых происходит декарбоксилирование угля (удаление групп, содержащих кислород) .

Декарбоксилация происходит при температурах свыше 300 С и приводит о к структурному изменению угля. Уголь становится гидрофобный за счет уда— ления богатых кислородом полярных групп, которые влияют на гидрофильные свойства угля.

При отделении воды от угля тенденции к вторичному поглощению влаги не наблюдается.

На чертеже представлена схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка содержит аппарат 1 первой зоны нагрева, аппарат 2 второй зоны нагрева, аппарат 3 для вакуумирования обработанного угля, трубопровод 4 для подачи угля в аппарат

i, трубопровод 5 для подачи перегретого пара из аппарата 2 в аппарат

1, трубопровод 6 для отвода воды из аппарата 1, трубопровод 7 для подачи воды в трубопровод 4 для приготовления суспензии, трубопровод 8 для отвода избытка воды с установки, трубопровод 9 для отвода газов из аппарата 1, трубопровод

10,соединяющий аппарат 1 с алпаратом 2, трубопровод 11 для подачи перегретого пара в аппарат 2, тру" бопровод 12 для подачи угля иэ аппарата 2 в аппарат 3 для вакуумирования, трубопровод 13 для отвода газов из аппарата 3 для вакуумирования, трубопровод 14 для отвода обработанного угля °

Ниэкосортный уголь имеет невысокую теплопроводность. Для повышения теплопередачи к углю обработку угля осуществляют в присутствии воды.

Суспензию, содержащую ннзкосортный уголь с размером частиц порядка 5 мм в 40-50% воды, по трубопроводу 4 подают в аппарат 1 первой зоны нагрева, где ее нагревают до

200-250 С при давлении 30-45 атм о путем подачи перегретого пара по трубопроводу 5 из аппарата 2 второй зоны нагрева.

При таких условиях давление превышает давление водяного пара в результате этого вода остается в жидкой фазе и ее скрытое тепло испарения не используется.

После нагрева и необходимого времени выдержки, которое зависит от характеристик и возраста угля, а также от используемой температуры, Теплотворная способСодержание влаги, Х

Показатели ность

6800

Загрузка

Эксперимент

7100

7600

3 1099 уголь из аппарата 1 из первой зоны нагрева по трубопроводу 10 подают в аппарат 2 — вторую зону нагрева.

На первой стадии уголь теряет примерно 3/4 первоначального содержания воды и частично повышается его теплотворная способность.

Из аппарата 1 по трубопроводу 6 отводится вода в таком количестве, чтобы соотношение угля и воды в 10 суспензии, подаваемой на вторую зону, составляло порядка 1 ч. воды на

1 ч. угля.

Часть воды, имеющей температуру

200-250 С, циркулируют по трубопрово- 5 о ду 7 для приготовления суспензии уголь-вода, подаваемой на нагрев в первую зону. Избыток воды после охлаждения и отделения загрязнений, которые могут включать минеральные 20 вещества, растворенные соединения серы, сбрасывают по трубопроводу 8.

В аппарате 2 смесь нагревают до

320-350 С и давления не выше 50 атм о путем подачи перегретого пара, по- 25 даваемого по трубопроводу 11.

При такой температуре и давлении вода переходит в паровую фазу и во время обработки во второй зоне любая оставшаяся вода на поверхнос- З0 ти угля быстро испаряется, причем связанная вода высвобождается и выпаривается, а полярные кислородсодержащие группы преобразовываются в СО2.

Из аппарата 2 по трубопроводу 12 обработанный уголь подают в аппарат

3, где его вакуумируют. Газы и оставшийся пар удаляются по трубопроводу 13. Обычно газы содержат водя- 40 ноч пар, некоторое количество Н и следы других газов, например легкие углеводороды и значительную часть

СО., полученного во второй зоне за

2 счет декарбоксилации, которая происходит на второй стадии. Некоторое количество газа также отводится из первой зоны по трубопроводу 9. Газы содержат большое количество углеводородов, они используются для нагрева, необходимого для осуществления процесса.

848 4 ла на 1 л и 65,5 r воды обрабатывают в 2-литровом автоклаве. Смесь нагревают в течение 80 мин до температуры 250 С и при давлении 45 бар.

После нагрева воду отводят. Затем нагревают в течение 35 мин до темо пературы 340 С при давлении 50 бар.

Затем содержимое автоклава охлаждают до температуры окружающей среды и осуществляют сброс давления. Полученный продукт содержит 227 r органического вещества, 3,7 г золы и

33,3 г воды (12,67). Плотность в массе 0,46 кг органического вещества в 1 л и теплотворная способность

6880 ккал/кг. Во время второй стадии обработки получают 9,9 л (19,67) С02 и 3,4 г смолы.

Пример 2. 150 r австралийского бурого угля (частицы размером порядка 10 мм) обрабатывают в автоклаве емкостью 350 см3 в присутствии 90 см 3 воды. Температуру повышают постепенно по 80 С/мин. о

Эксперимент 1: уголь нагревают до 250 С при давлении 45 бар. о

Эксперимент 2: уголь нагревают до 340 С при давлении 200 бар.

Эксперимент 3: уголь нагревают до 250 С при давлении 45 бар.

Отводят воду при температуре

250 С и уголь нагревают при давлео нии 50 бар паром до температуры

340 С.

Измеряют теплотворную способность и содержание влаги.

Результаты сводят в таблицу.

Пример 1. 654,5 г бурого угля, содержащего 256,2 г органического вещества, 394,7 г воды (60,3X) Ы и 3,6 золы, имеющего теплотворную способность 6370 ккал/кг и плотность массы 0,21 кг органического материй7800

Наилучшие результаты получают в эксперименте 3.

1099848

Составитель Н.Стрижова

Редактор С.Патрушева Техред А.Бабинец Корректор В.Бутяга

Заказ 4414/46 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб.,д. 4/5I

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

4

Пример 3. Каменный уголь нагревают до 250 С при давлении о

45 бар, сливают воду при 250 С и као менный уголь нагревают водяным паром до 350 С при давлении 50 бар. Обработанный уголь содержит 9 вес.7 влаги и теплопроводная способность его составляет 7786 ккал/кг.

Пример 4. (известный); Као менный уголь нагревают до 250 С при давлении 45 бар, сливают воду при

250 С и каменный уголь нагревают о водородом до 340 С при давлении

50 бар. Обработанный уголь содержит

9Х влаги и теплопроводная способность его составляет 728б ккал/кг.