Способ деструктивной переработки горючего сланца

 

Изобретение относится к деструктивной переработке горючих сланцев 1 Изобретение относится к области термохимической переработки твердых многозольных топлив, в частности горючих сланцев, с выделением из них газообразных, жидких (смолы) и твердых продуктов, которые могут быть использованы в химической промышленности , в качестве газообразного топлива , а твердые продукты - для производства цементного клинкера. Цель изобретения - повьшение выхода и качества получаемых продукс получением из них жидких, газообразных и твердых продуктов, используемых в качестве топлива, в химической промышленности, в производстве цементного клинкера. Цель - повышение выхода и качества получаемых продуктов, уменьшение загрязнения окружающей среды. Горючий сланец измельчают до размера частиц 0,03-0,08 мм, гранулируют с добавкой жидкого связующего (сточной воды или нефтегалама) с получением гранул 5-20 мм, сушат до 150-250 0, обрабатывают нагретой сланцевой смолой или углеводородной фракцией с температурой кипения 360-430 С и затем подвергают полукоксованию при 450- 650°С с вьщелением газообразных продуктов , смолы и твердого остатка. Дополнительно перед гранулированием измельченньш сланец смешивают с известняком , глиной в массовом соотношении 1:(О,9-1,0). 2 з.п. ф-лы, 2 табл. тов, уменьшение загрязнения окружающей среды. Пример 1. Прибалтийский сланец (кероген 36%, минеральное вещество 54%, влага 10%) с теплотворной способностью (на сухую массу) 2910 ккал/кг измельчают в шаровой мельнице до 0,08 мм (проходит через сито 98,0%). Аналогично измельчают известняк и глину до 0,05-0,08 мм и смешивают со сланцем. Смесь подвергают гранулированию при 30 С в дискоS (Л 4 СП 00 100 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„SU,» 14583 2 А1 сю 4 С 10 В 53 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4101313/23-26 (22) 29 ° 04.86 (46) 15.02.89. Бюл. Ф 6 (71) Научно-производственное объединение по разработке и внедрению нефтехимических процессов "Леннефтехим" (72) И.M.Àðòþõîâ, И.Л.Глезин, В.Н.Петров и В.А.Шиляев (53) 665.6.03:662.67(088.8) (56) Заявка Японии В 58-69284, кл, С 10 В 53/06, опублик. 1983.

Ефимов В.M. и др. Об опыте переработки в газогенераторах кускового сланца с пониженной теплотой сгорания. — Химия твердого топлива, 1983, У 3, с. 123-127.

Зеленин Н.И. и др. Химия и технология сланцевой смолы. Л.: Химия, 1968, с. 76-85. (54) СПОСОБ ДЕСТРУКТИВНОИ ПЕРЕРАБОТ

КИ ГОР10ЧЕГО СЛАНЦА (57) Изобретение относится к деструктивной переработке горючих сланцев

Изобретение относится к области термохимической переработки твердых многозольных топлив, в частнбсти горючих сланцев, с выделением из них газообразных, жидких (смолы) и твердых продуктов, которые могут быть использованы в химической промышленности, в качестве газообразного топлива, а твердые продукты - для проивводства цементного клинкера.

Цель изобретения — повышение выхода и качества получаемых продукс получением из них жидких, газообразных и твердых продуктов, используемых в качестве топлива, в химической промышленности, в производстве цементного клинкера. Цель повышение выхода и качества получаемых продуктов, уменьшение загрязнения окружающей среды. Горючий сланец измельчают до размера частиц

0,03-0,08 мм, гранулируют с добавкой жидкого связующего (сточной воды или нефтешлама, с получением грянул

5-20 мм, сушат до 150-250 С, обрабатывают нагретой сланцевой смолой или углеводородной фракцией с темо пературой кипения 360-430 С и затем подвергают полукоксованию при 450Щ

650 С с выделением газообразных продуктов, смолы и твердого остатка.

Дополнительно перед гранулированием С, измельченный сланец смешивают с известняком, глиной в массовом соотно- 2 шенин 1: (0,9-1,0) ° 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

2 тов, уменьшение загрязнения окружающей среды.

Пример 1. Прибалтийский сланец (кероген 367., минеральное вещество 54Х, влага 10X) с теплотвор" ной способностью (на сухую массу)

2910 ккал/кг измельчают в шаровой мельнице до 0,08 мм (проходит через сито 98,0Х). Аналогично измельчают известняк и глину до 0,05-0,08 мм и смешивают со сланцем. Смесь подвергао ют гранулированию при 30 С в диско20

Используют сланец, имеющий теплоту сгорания 3480 ккал/кг, содержание керогена в нем 39,2, а золы

43,2 . В отличие от примера 1 состав шихты следующий, : сланец 40; известняк 50; глина 10.

Пример 8. Все условия приготовления, сушки, полукоксования гранул аналогичны условиям примера 1, но количество смолы составляет 10Х.

Используют шихту следующего состава, Х: сланец 60,0; известняк 30; глина 10.

Пример 9, Все условия аналогичны условиям примера 1, но берут сланца 790 r, извесгняка 635 г. Отз

145837

Вом грануляторе с добавкой сточной

Воды до влажности гранул 12,0 . За тем гранулы просушивают в потоке дыМовых газов — продуктов сжигания о 5 природного газа - при 220 С в течение 10 мин до соцержания влаги в гранулах 2Х. Перед загрузкой в реактор

tðàíóëû обрабатывают (орошают) через форсунки сланцевой смолы, нагретой 10 до 300 С, являющейся продуктом полукоксования гранул. Количество смолы фракция. выкипающая при температуре б

ыше 360 С), добавляемой к гранулам,, оставляет 5,0Х от массы гранул, По укоксование гранул размером 7-8 мм осуществляют в трубчатом реакторе с электрообогревом (загрузка 1,5 кг за опыт). Время пребывания гранул реакторе при подъеме температуры от 220 да 550 С составляет 10 мин, ри 550 С 15 мин. Во время нагрева полукоксования гранул слой их про дувают азотом, предварительно нагретым до соответственно 400-600 С. Ис- 25 ходная смесь (шихта) перед гранулиро ванием содержит, мас,. : сланец 50; известняк 45; глина 5.

Пары и газы охлаждают и собирают в обычных лабораторных приборах.

Пример 2. Опыт проводят в реакторе по примеру 1, но размер гранул 5-6 мм, температура сушки, ра |зогрева и полукоксования соответственно 150; 150-450 и 450 С, время, сушки, разогрева и полукоксования по 10 мин, добавка смолы к гранулам составляет 3 0Х от их массы.

Пример 3. Все условия ана.логичны приведенным в примере 1, но гранулы изготавливают без добавки минеральных компонентов, размер гранул равен 9-14 мм, температура сушки, разогрева и полукоксоваиия равна соо ответственно 250, 250-650 и 650 С, 45 время пребывания гранул при указанных температурах соответственно 10,0, 10,0 и 25 мин, количество добавляе" мой смолы в гранулы 10,0Х от их массы.

Пример 4. Условия проведения опытов аналогичны описанным в примере 1, но используют грапулы размером 15-25 мм без добавки глины, температура сушки, разогрева и полукок55 сования соответственна 250, 250-650 и 650 С, время контакта (время пребывания гранул при указанных температурах) соответственно 15,20,35 мин, 2

К гранулам добавляют вакуумный дистиллят разгонки нефти, выкипающий в пределах 360-430 С в количестве

lO от массы гранул.

П .р и м е р 5, Условия аналогичны приведенным в примере 1, но pasмер гранул выбирают в пределах 914 мм, температура сукки разогрева и полукоксования равна соответственно 250, 250-650 и 650 С, время пребывания гранул в реакторе при указанных температурах соответственно 10, 10 и 25 мин.

При гранулировании в качестве связующего вещества применяют нефтешлам, подвергнутый предварйтельному центрифугированию и имеющий следую-, щий состав,Х: органическое вещество

66,0; вода 30; минеральные примеси

4,0, добавка шлама составляет 20Х от массы гранул.

Пример 6. Условия аналогичны приведенным в примере 1, но размер гранул выбирают равным 9-14 мм, температура сушки, разогрева и полукоксования соответственно .равна 250;

250-650 и 650 С, время пребывания гранул в реакторе при указанных температурах соответственно 10 10, 25 мин. В качестве связующего вещества применяют сточные воды нефтеперерабатывающего завода до их очистки, имеющие следующий состав, Х: вода 98,5; минеральные примеси 0,5; органические вещества 1,0. Количество добавляемой воды 15 O от массы гранул.

Пример 7. Все условия приготовления, сушки и полукаксования гранул аналогичны условиям примера 1.

5 145 ношение массы сланца к массе извест.няка и глины составляет 1:0,9.

Пример 10. Все условия аналогичны условиям примера 1, за исключением размера частиц после измельчения сланца, известняка и глины и размера гранул, поступающих на сушку и полукоксование. По данному примеру отсев измельченных исходных компонентов осуществляется через сито с размером ячеек 0,03 мм (отбор 98X). Размер гранул при этом

18-20 мм.

Пример 11. Все условия аналогичны условиям примера-4, за исключением размера частиц, идущих на гранулирование, и размер гранул, поступающих на сушку и полукоксование.

На гранулирование поступают частицы измельченного сланца, известняка и глины, проходящие через сито 0,03 мм (в количестве 98 ). Размер гранул

18-20 мм.

В табл. 1 представлены режимы предлагаемого способа (по примерам

1-6) и известного, состав и характеристики полученных продуктов. В табл. 2 представлены режимы, выход и состав полученных продуктов в зависимости от размеров частиц сланца и гранул сланца.

Как следует из приведенных в табл. 1 и 2 данных, при переработке гранул, однородных по форме и близких по размерам, необходимое время их пребывания в реакторе. значительно меньше, чем при переработке кусков различного размера. Кроме того, слой измельченного сланца, превращенного в гранулы, более равномерно по поперечному сечению продувается газом и обладает значительно меньшим гидравлическим сопротивлением. При этом унос пыли, а следовательно, потери (и загрязнение окружающей среды) несущественны. При гранулировании используются отходы нефтехимии и нефтепереработки. Измельчение частиц сланца менее 0,03 мм нецелесообразно, так как связано с черезмерными энергозатратами, при размере частиц более 0,08 мм гранулы не образуются . или их величина и механическая прочность неприемлемы для дальнейшей сушки и полукоксования.

Пределы размеров гранул 5-20 мм., Гранулы менее 5,0 мм не удовлетворяют требованиям по их механической !.

8372 прочности на истирание и раздавливание. Гранулы размером более 20 мм получаются в результате гранулирования в течение слишком длительного времени (в 3-4 раза больше времени получения гранул размером 10-15 мм).

Время их полукоксования 40-50 мин (для гранул 30 мм). Время полукоксования и сушки гранул 5-20 мм составляет 5,0-15,0 мин. Соответствен но производительность реактора (на одинаковую массу гранул) при величине гранул 5-20 мм в 8,0-2,5 раза выше, чем для гранул размером 30 мм, Обработка гранул перед полукоксо1 ванием нагретой сланцевой смолой v. углеводородной фракцией с температуо рой кипения 360 - 430 С обеспечивает

20 повьппение выхода газа и смолы по .предлагаемому способу в сравнении с известным: разница в выходе составляет 4,8-8,87..

Пределы температуры кипения угле25 водородных смесей, используемых для обработки (орошения) гранул определяются тем, что фракции, . кипяо щие при температуре ниже 360 С, имеют более высокую ценность. ВыЗ0 ход остатка при температуре вью ше 430 С обычно в сланцевых смолах полукоксования несущественен.

Поэтому орошение гранул указанными углеводородными смесями позволяет превратить их в кокс, легкие жидкие

35 продукты и высококалорийный газ. Это позволяет повысить выход жидких продуктов, выкипающих при температуре ниже 360 С. Одновременно повышается содержание углерода в гранулах полукокса до величины, обеспечивающей превращение этих гранул в цементный клинкер.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа повьппается выход смолы при одинаковой теплоте ее сгорания (22,0-23,6Х вместо 14,818,2Х по известному способу), повышается выход газа при одинаковой теплоте сгорания (6,7-9„0Х вместо

5,0-6,0X) повьппается качество смолы, газа и твердого остатка: содержание пыли в смоле и газе О,ЗЖ вместо

4,3-25,0Х по известному способу. При

55 этом твердый остаток по предлагаемому способу, т.е. полукокс, имеет химический состав, удовлетворяющий требованиям к цементному клинкеру, тогда как состав твердого остатка по

Таблица 1

Известный способ аемый способ

Показатели

1 ! (.

Мягкий режим сткий имеры

1 4

Размер гранул (частиц), мм

7-8 5-6 9 14 15-20 9-14 9-14 О, 2-10, О О, 2-10

220 150 250 250 250 250 150

Температура сушки, С

150

Температура разогрева, С

150

220 !50 250 250 250 250 150

550 450 650 6 0 650 650 480 от

530 до

Температура полукоксо0 вания, С

550 450 650 650 650 650 480

530

Время протекания процесса, мии

10 15

10,0 10 10 15 10

10,0 10 10 20 10

15,0 10 25 35 25

35,0 30 45 70 45 разогрев

101 и

25 j

22 полукоксование всего

45 33

Добавка связующего, мас.Ж, от массы сухого сланца

7 14583 известному способу не обеспечивает его применение. Кроме того, резко снижается унос пыли в атмосферу и зерен твердого остатка в отвал, засорение окружающей среды (0,5-1,0% от массы гранул вместо 76,8-79,27 согласно известному способу).

Формула изобретения 10

1. Способ деструктивной переработки горючего сланца включающий изЭ о мельчение сланца, сушку до 150-250 С и полукоксование при 450-650 С с вы- )5 делением газообразных продуктов, смолы и твердого остатка, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения выхода и качества выделяемых продуктов, уменьшения загрязнения !

72 S окружающей среды, измельченный до размера частиц 0,03-0,08,мм сланец гранулируют с добавкой жидкого связующего до размера гранул 5-20 мм и перед полукоксованием высушенные гранулы обрабатывают нагретой сланцевой смолой или углеводородной фракцией с температурой кипения 360430 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что перед гранулированием измельченный сланец смешивают с известняком, глиной в массовом соотношении 1:(0,9-1,0).

3. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве связующей добавки при гранулировании используют сточную воду или нефтешлам.

1458372

IО ! (рололжение тасл.! звестный способ

Показатели соб

100 всего в том числе:

14,8 газообразных продуктов

6,0 твердого остатка

76,8 79,2 всего в том числе:

s жидких продуктах

58,1 в газообразных продуктах

l7,7

У в твердом остатке в отвале

29,2

1,О 0,9 1,0

24,2

0,6 . 0,6, .0,8 потери всего в том числе: в жидких продуктах в Газе

s твердом остатке

Выход продуктов полу" коксования гранул (в расчете на сухой сланец, беэ добавок), Z потери отвала

Содержание органического вещества в продуктах от органического вещества гранул, мас.Х

Содержание пыли в продуктах от массы гранул, мас,X:

Мягкий Жесткий режим режим

5 6

100 100 100 100 100 100 100

23 6 23 0 22в8 22 0 22 7 22 7 18 ° 2

7,8 6,7 8,9 9,0 7,9 8,3 5,0

68эО 69е8 67э5 68ьO 68ю5 67вО

0,6 0 5 0,8 1,0 0,9 1,0

100 100 100 . 100 100 100 100 100

71вО 70э5 70вО 69э5 70э1 70вО 57в1

21,8 21,2 22,0 22,5 21 ° 9 21,9 13,7

6,6 7,7 7,2 7,0 7,1 7, 1

0 5 О 6 0 5 О 5 0 6 О 5 4 3 21 ° 5 5 0 25 О

0 1 0 1 0 1 0 1 О 1 0 1 3 4 16 8 5,0-25,0

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,9-4,7

0,2 0,3 0,2. 0,2 0,3 0,2

12

Продолжение табл.1

1458372

Показатели ага вестный способ

Пример

T сткий гки жим

69,10

66,8 в отвале минерального вещества

Теплота сгорания, ккал/кг

9800 смолы

9800 газа

Таблица 2

Примеры

Показатели

10 4 11

Размер частиц после измельчения, мм

0,03

0,08

0,08 0,03

Размер гранул, мм

18-20

18-20

15-25

15-25

7, 0-8,0

7,0-8,0 сырых

7,0-8,0 7,0-8,0 после суппси после полукоксования

15-25 18-20

7,0-8,0 7,0-8,0

Выход продуктов, мас.%

23,6

23,0

22,0

24,0 смолы

9,0

8,0

7,8 газ ообразных

68,0

67,0

68,0

67,0 твердого остатка

Ф потери

1,0

1,0

1,0

0,6

Общие потери от исХОдных грээнулэ MBC ° Й от шихты ! в том числе, мас.X:

1 органического seщества

0,60 0,50 0,80 1, 00 0,90 1 „00 76,80 79, 20

Оэ20 Оэ15 Оэ30 Оэ40 0,35 0,40 10,00 10 10

Оэ 0 Оь35 Оэ50 Оэ60 Оэ55 Оэ60 66э80 69э 10

9800 9850 9850 9850 9850 9850 9800

9900 9900 9900 9900 9900 9900 9800

1458372

Показатели о температура, С

220

250 250

220

15,0

15,0

lO,0

10,0 полукоксование: о температура, С

650

650

550

550

35,0 35,0

15,0

15,0

69,5 70,0

71,0

71,0

22,5 22,0

21,5

21,8

6,5

7,0

7,0

6,6 в полукоксе

1,0

1,0

1,0

0,6 потери

78,0

78,5

78,0

78,5

СаСОз

1l,0

12,0

12,0

1l 5

SiO

1,5

2,0

2,0

1,5

),6

1,5

1,0

1,0

4,4

4,5

5,5

5,0 кокс

1,0

1,0

),0

1,5

1,0

1,0

1,5

1,5 влага

Условия проведения процесса сушки: время контакта, мин время контакта, мин

Содержание органического вещества, мас.% в жидких продуктах,в газообразных продуктах

Состав гранул твердого остатка, мас.%

A ãОз

Ре О прочие компоненты

+ на сланец и добавляемую смолу.

Продолжение табл.2