Способ получения высококонцентрированных водоугольных суспензий

 

Изобретение касается производства топлив, в частности получения высококонцентрированных водоугольных суспензий. Цель - упрощение процесса. Последний включает предварительное размалывание угля до размера частиц не более 6 мм с последующим размельчением с получением тонкой фракции и дальнейшим совместным размельчением ее с частицами после предварительного размалывания при их массовом соотношении (46-75):(25-54) с получением грубой фракции. Проводят два этапа мокрого размельчения частиц угля сначала до частиц грубой фракции (60-300 мкм), затем в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции (не более 20 мкм) при массовом соотношении твердого вещества и воды (35:65) - (60:40). Полученные фракции смешивают и получают целевую суспензию с постоянным распределением по размеру частиц, т.е.соотношение тонкой и грубой фракций в пересчете на безводную смесь составляет 40:60, что обеспечивает низкую вязкость суспензии. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) (51)4 С 10 L 1/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3863654/23-04

{22) 15.02.85 (31) 1967 А/84 (32) 17.02.84 (33) (46) 15.12.89. Ьюл. Г 46 (71) Снампрогетти С.п.А. (IT) (72) Винченцо Лагана, Карло Пиччинини, Тарчисис Орланди и Освальдо Паронуцци (IT) (53) 665.75 (088.8) (56) Заявка Японии П " 59-20390, кл. С 10 1. 1/32, 02.02.84.

Патент франции V 2506323, л. С 10 1. 1/32, 1982, (54) СПОС06 ПИ1УКЕНКЯ ВЬ ССКОКСНЦЕНТРИРОВАННЬ Х ВЦ10УГОЛЬНЬ Х СУСПЕНЗКЙ (57) Кзобретение касается производства топлив, в частности получения высококонцентрированных водоугольных суспензий. Цель — упрощение процесса.

Последний включает предварительное

Кзобретение относится к способу получения высококонцентрированной суспензии угля в воде.

Целью изобретения является упрощение процесса за счет исключения необходимости в операции фильтрования, являющейся тяжелым и дорогостоящим процессом, не всегда приводящим к желаемому результату.

Способ осуществляют следующим образом.

Твердое вещество, подлежащее суспендированию, в жидкости после предварительного измельчения (дробления) до максимального размера частиц гра2 размалывание угля до размера частиц не более 6 мм с последующим размельчением с получением тонкой фракции и дальнейшим совместным раэмельчением ее с частицами после предварительного размалывания при их массовом соотношении (46-75):(25-54) с получением грубой фракции. Проводят два этапа мокрого размельчения частиц угля сначала до частиц грубой фракции (60300 мкм), затем в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции (не более 20 мкм) при массовом соотношении твердого вещества и воды (35:65) - (60:40). Полученные фракции смешивают и получают целевую суспензию с постоянным раСпределением по размеру частиц, т.е. соотношение тонкой и грубой фракций в пересчете на безводную смесь составляет 40160, что обеспечивает низкую вязкость суспенэии. 1 ил., 2 табл. нулированного твердого вещества порядка 6 мм подвергают двум последовательным операциям мокрого размалывания. Этот способ характеризуется тем, что первое раэмалываНие представляет собой микрониэацию измельченного ñ рдого вещества, которую проводят в присутствии присадок при массовом соотно- + шении твердое вещество/жидкость 35/6560/40, предпочтительно 51/49, до тех пор, пока не получится водная сусп<.нэия, твердые частицы которой будут иметь максимальный размер 20 мкм, тогда как второй операции иэмель ° < подвергают загрузку, состоящую и.1

1530099 водной суспензии частиц твердого вещества с первой стадии измельчения и из гранулированного твердого вещества, причем массовое соотношение двух указанных компонентов 46/5475/25, предпочтительно 51/49, водная суспензия микрониэированного угля (раздробленное твердое вещество).

Вторую стадию измельчения продолжают до получения максимального размера частиц гранулированного твердого вещества порядка. 60-300 мкм.

Присадки, применяемые на первой стадии измельчения, выбирают из анионных полиэлектролитов, не обладающих поверхностно-активными свойствами, например полимеризованные моноалкилнафталинсульфокислоты с ММ около

2000 (Дахад 15) или сульфированные и салифицированные смеси, содержащие по крайней мере 20 мас. l ароматических фракций с начальными точками кипения

80-400 С, дающими при 400 С твердый остаток, который при комнатной темпе- 2 ратуре содержит 0-80 мас.4 начальных ароматических фракций.

На второй стадии, завершающей, иэмельчение заканчивается и получается более грубая фракция, посредством чего полученная смесь имеет требуемую концентрацию и распределение частиц по крупности без стадии фильтрования, В случае практической эксплуатации способа в целях экономии энергии гранулированный уголь просеивают с тем, чтобы разделить его на две фракции - грубую и мелкую. Мелкую фракцию микронизируют на первой стадии измельчения до образования частиц с

40 указанным размером и при использовании укаэанного соотношения относительно воды, в результате чего образуется суспензия, которую подают на второе измельчение в качестве среды45 разбавителя, причем остаток фракции, подаваемой на второе иэмельчение, представляет собой грубую фракцию, При реализации способа получают суспензию, в которой средний размер

50 микронизированного твердого вещества, выходящего из стадии первого измельчения, практически не изменяется независимо от последующей второй стадии измельчения.

Пример. Американский уголь, имеющий следующие характеристики (результаты анализа даны в расчете на твердое вещество):

34-35 мас.

0,7 мас.Ф

7-8 мас.Ж

/!етучие вещества

Сера

Зола

Низкая теплотворность 730С ккал/кг используют в испытании, Размер сита на впуске дробилки С-6 мм

Тонкая фракция по размеру частиц 0-20 мкм

Грубая фракция по размеру частиц 50-250 мкм

Массовое отношение тонкая : грубая 40:60

Конечная концентрация смеси 70 мас.ь

70 кг указанного угля подвергают дроблению с получением продукта с максимальным размером 6 мм.

Продукт подают в классификатор, в котором уголь просеивают с образованием двух фракций: 21 xr мелкой фракции, имеющей частицы с максимальным размером 70 мкм, и 49 кг грубой фракции с частицами, имеющими максимальный размер порядка 6 мм.

Мелкую фракцию совместно с 30 кг воды, содержащей также 0,5 кг Дахад

15, подают в мельницу-микрониэатор.

Полученная в результате гранулометрическая композиция имеет средний, размер частиц порядка 4 мкм. Грубую фракцию (49 кг) совместно с продуктом, выходящим иэ мельницы-микрониэатора, подают в стержневой рафинер.

Получают бимодальную суспензию, содержащую 70 мас.г угля. Полученная в результате суспензия стабильна в течение продолжительного времени (более 1 мес) и способна к истечению при вязкости 500 сП.

В табл.1 и 2 приведены сравнительные данные известного (двухэтапный мокрый размол с использованием мельниц, работающих параллельно, плюс фильтрация) и предложенного (двухстадийный мокрый размол с использованием мельниц, работающих последовательно, без фильтрации) способов.

Данное сравнение показывает; что способ в соответствии с изобретением, при котором обходятся беэ отделения угля от воды (фильтрация), позволяет получать концентрированные водноугольные суспенэии со значительной экономией энергии по отношению к известному способу. Экономия энергии

5 153 составляет 10-204 в соответствии с рабочей концентрацией, выбранной в мельнице для тончайшего помола, Кроме того, другим преимуществом изобретения является то, что не расходуется энергия, для очистки воды от угля, а эта очистка является необходимой для осуществления слива или регенерации такой воды.

Причины выбора интервала отношения крупнозернистая/мелкозернистая фракция условлены следующим. При получении водоугольных суспензий необходимо добиться максимально возможной концентрации угля во время получения текучих суспензий, обладающих способ ностью легкой перекачки и транспортировки по длинным трубопроводам. Как правило, степень "упаковки" и отсюда концентрация системы микрочастиц возрастают, когда крошечные частицы вводятся в группу более крупных частиц, наполняя пустоты между ними без изменения полного занимаемого объема.

Теоретические исследования, подтверждаемые лабораторными испытаниями, по" казывают, что максимальная упаковка водоугольной суспензии достигается путем принятия бимодального распределения по размеру частиц, т.е. комбинированной системы, состоящей из двух дискретных фракций по размеру частиц, более грубой и более тонкой.

Преимущества перед "непрерывным", т.е. равномерным распределением по размеру частиц заключается в том, что большая концентрация достигается, когда вязкость одна и та же, и меньшая вязкость достигается, когда концентрация одна и та же °

Рассматривая суспензии, имеющие бимодальное распределение по размеру частиц, если верхний размер микрочасПоказатели

0099

6 тиц один и то1 же и концентрация угля одна и та же для всех рассматриваемых суспензий, необходимо убедить5 ся в том что вязкоСть суспензии из1 меняется как функция отношения более тонкой фракции к более грубой фракции. Для всех значений соотношения тонкая/грубая между 46:54 и 75:25 вязкость бимодальных су пензий ниже той, которую имеют суспензии с постоянным распределением по размеру частиц, наименьшая вязкость достигается, когда соотношение более тонкая:более грубая составляют приблизительно 40:

:60 (в пересчете на безводную смесь).

Эти экспериментальные условия изображены на графике (см. чертеж).

20 формула изобретения

Способ получения высококонцентрированных водоугольных суспензий, вклю25 чающий предварительное размалывание угля до частиц размером не более 6 мм, мокрое размельчение частиц угля до частиц грубой фракции размером 60300 мкм и мокрое измельчение частиц

gp угля в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции размером не более 20 мкм при массовом соотношении твердое вещество : вода =

= 35:65 - 60:40, смешение полученных

35 фракций, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, частицы угля после предварительного размалывания сначала подвергают размельчению с получением тонкой фракции

40 с последующим совместным размельчением ее с частицами угля после предварительного размалывания при их массовом соотношении 46-75:25-54 с получением грубой фракции.

Т а б л и ц а 1

50 50

43 50

Поток I

Рабочая концентрация для получения более крупной фракции, С, 4:

Поток II

Общая концентрация после смешивания Сщ (потоки

I+ II). %

1530099

Показатели

Рабочая концентрация в микронайзере, Количество воды для отпариBBHHR кг на 100 кг (т) сухого угля

Конечная концентрация смеси; С,„, Удельные расходы, кВт.ч. на 1000 кг сухого угля, кВт.ч/т: получение тонкой фракции получение грубой фракции отделение угля от воды

Общее, кВт.ч/т

Показатели

Рабочая концентрация в микронайзере, ф (54

46

68

12

84

Поток I

Рабочая концентрация тонкой фракции во второй стадии размола до получения конечной концентрации„70 мас."4

Удельные расходы, кВт.ч(т относительно 1000 кг сухого угля: получение тонкой фракции получение грубой фракции

Общее кВт.ч/т 80

Продолжение табл.!

35 51 60

897 572 440

70 70 70

68 72 80

12 12 12

18 11 9

98 95 101

Таблица 2

35 51 60

1530099

f6 е 1Ô

Е

t2 ф

4 10

И 80 1®

Фжгар рранцив (Ь) Составитель Н ° Богданова

Редактор О.Спесивых Техред JI.Cåðäþêîâà Корректор M.Пожо

Тираж 446

Заказ 7766/59

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101