Способ получения топливной суспензии

Изобретение относится к способам получения жидкого топлива, в частности к способам приготовления водоугольного топлива (ВУТ), предназначенного для гидротранспортирования и прямого сжигания. Способ осуществляют путем измельчения и гомогенизации в дисперсионной среде смеси тонкой и грубой фракций углей, причем предварительно тонкую фракцию измельчают с дисперсионной средой в диспергаторах с энергонапряженностью 0,2-1,5 кВт/л. Изобретение позволяет получать высококонцентрированную суспензию низкой вязкости с высоким содержанием твердой фазы. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам получения жидкого топлива, в частности к способам приготовления водоугольного топлива (ВУТ), предназначенного для гидротранспортирования и прямого сжигания.

Известен способ получения водоугольного топлива, включающий предварительный размол угля до частиц размером 6 мм, мокрый тонкий помол до получения суспензии с размером частиц 20 мкм, совместное измельчение этой суспензии с дробленым каменным углем до получения грубой фракции с размером частиц 60-300 мкм, в качестве угля, поступающего на мокрый тонкий помол, используют смесь бурого и каменного углей, и полученную суспензию делят на два потока, один из которых подают на совместное измельчение с дробленым каменным углем, а второй в гомогенизатор для получения целевого продукта (патент РФ №1796663 А1, кл. C10L 1/32, опубл. 23.02.93).

Однако получаемое водоугольное топливо без предварительного подогрева не может поступать на прямое сжигание из-за недостаточно высоких теплотехнических свойств.

Более близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения водоугольного топлива на основе смеси двух типов углей, включающий их предварительное размалывание до размера частиц не более 6 мм. Далее часть дробленого угля измельчают с водой в присутствии пластификатора до получения суспензии с размером частиц не более 20 мкм. Остальную часть дробленого бурого (или каменного) угля и/или антрацита измельчают до получения грубой фракции с размером частиц 60-300 мкм, смешивают с тонкой фракцией сначала в мельнице грубого помола, а затем в гомогенизаторе для получения готового продукта (патент РФ №2074885, кл. C10L 1/32, опубл. 10.03.97).

Однако известный способ не позволяет получать топливные суспензии, готовые к транспортировке, с пониженной вязкостью, высоким содержанием угольных частиц, обладающих высокой стабильностью к расслаиванию.

Целью заявленного изобретения является получение водоугольных суспензий низкой вязкости, готовых к транспортировке, с высоким содержанием угольных частиц, обладающих высокой стабильностью к расслаиванию.

Поставленная цель достигается способом получения топливной суспензии из углей путем измельчения и гомогенизации в дисперсионной среде смеси тонкой и грубой фракций, заключающимся в том, что предварительно тонкую фракцию измельчают с дисперсионной средой в диспергаторах с высокой энергонапряженностью 0,2-1,5 кВт/л. В качестве дисперсионной среды могут быть использованы любые жидкости, например вода, нефтяные или угольные остаточные фракции (шлам) или их смеси с водой.

При использовании в качестве дисперсионной среды воды измельчение тонкой фракции предпочтительно осуществлять с добавкой любого известного поверхностно-активного вещества (ПАВ), применяемого в области приготовления водоугольных суспензий, в количестве до 2% от массы угля при соотношении масс угля и воды, равном от 1:7 до 1:2.

При использовании в качестве дисперсионной среды нефтяной или угольной остаточной фракции измельчение тонкой фракции угля предпочтительно осуществлять при соотношении масс угля и дисперсионной среды от 1:1,5 до 1:2,2

При использовании в качестве дисперсионной среды смеси нефтяной или угольной остаточной фракции с водой измельчение тонкой фракции осуществляют при соотношении масс угля и дисперсионной среды от 1:0,7 до 1:1 при содержании нефтяной или остаточной угольной фракции в воде до 70%.

В качестве углей могут быть использованы любые угли: каменный, бурый, антрацит и т.д.

Диспергирование тонкой фракции с энергонапряженностью 0,2-1,5 кВт/л осуществляют в вибромельницах, валковых мельницах и аттриторах. Затраты энергии на предварительное измельчение тонкой фракции в этих устройствах составляют 50-150 кВт·ч/т угля.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный уголь предварительно размалывают до размера частиц не более 6 мм в любом размольном устройстве. Затем измельченный продукт разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (до 300 мкм). Тонкую фракцию смешивают с дисперсионной средой (водой, нефтяной или угольной остаточной фракцией или смесью последних с водой) в заданных соотношениях и подают на дополнительное измельчение в диспергатор с высокой энергонапряженностью, равной 0,5-1,5 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в любом эффективном измельчающем устройстве, например диспергаторе-кавитаторе, вибрационной мельнице, дезинтеграторе и др. При необходимости в диспергаторы на обеих ступенях можно вводить ПАВ.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Берут бурый уголь и измельчают его до размера частиц не более 6 мм в механическом диспергаторе. Затем измельченный продукт домалывают в стержневой мельнице до дисперсности 95% менее 300 мкм. Этот продукт разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (остальное). Тонкую фракцию смешивают с дисперсионной средой - нефтяной фракцией (мазутом) в массовом соотношении уголь - мазут 1:1,5 и подают на дополнительное измельчение в валковую мельницу с энергонапряженностью, равной 1,5 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в диспергаторе-кавитаторе.

В результате получают топливную суспензию с содержанием угольных частиц до 70% мас., вязкостью 6 Па·с и устойчивостью к расслоению более 10 суток.

Пример 2.

Каменный уголь предварительно измельчают до размера частиц не более 6 мм в молотковой дробилке. Затем измельченный продукт домалывают в стержневой мельнице до дисперсности 95% менее 300 мкм. Этот продукт разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (остальное). Тонкую фракцию смешивают с угольной остаточной фракцией (угольным шламом) в массовом соотношении уголь - шлам 1:2,2 и подают на дополнительное измельчение в вибромельницу с энергонапряженностью, равной 0,2 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в дезинтеграторе.

В результате получают топливную суспензию с содержанием угольных частиц до 75% мас., вязкостью 7 Па·с и устойчивостью более 12 суток.

Пример 3.

Антрацит предварительно измельчают до размера частиц не более 6 мм в молотковой дробилке. Затем измельченный продукт домалывают в стержневой мельнице до дисперсности 95% менее 300 мкм. Можно использовать отсевы антрацитового штыба - подситовую фракцию по грохоту 300 мкм. Такой продукт разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (остальное). Тонкую фракцию смешивают с водой в массовом соотношении уголь - вода 1:2,0, с 2% мас. ПАВ - Na лигносульфонатом и подают на дополнительное измельчение в аттритор с энергонапряженностью, равной 0,75 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в дезинтеграторе.

В результате получают топливную суспензию с содержанием угольных частиц до 65% мас., вязкостью 3,5 Па·с и устойчивостью более 12 суток.

Пример 4.

Бурый уголь размалывают до размера частиц не более 6 мм в молотковой дробилке. Затем измельченный продукт домалывают аналогично предыдущим примерам и разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (остальное). Тонкую фракцию смешивают с водой в массовом соотношении уголь - вода 1:1, с 1% мас. на уголь неиногенным ПАВ - полиоксиэтиленнонилфениловым эфиром и подают на дополнительное измельчение в валковую мельницу с энергонапряженностью, равной 0,75 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в дезинтеграторе.

В результате получают топливную суспензию с содержанием угольных частиц до 75% мас., вязкостью 11 Па·с и устойчивостью более 20 суток.

Пример 5.

Каменный уголь размалывают до размера частиц не более 6 мм в грохоте. Затем измельченный продукт домалывают аналогично предыдущим примерам и разделяют на тонкую фракцию (менее 50 мкм) и грубую фракцию (остальное). Тонкую фракцию смешивают со смесью нефтяной фракции с водой (соотношение фракция - вода 1:1). Соотношение тонкая угольная фракция - дисперсионная среда 1:1, и подают на дополнительное измельчение в вибромельницу с энергонапряженностью, равной 1,0 кВт/л. Полученную суспензию смешивают с грубой фракцией в заданных соотношениях и подвергают последующей гомогенизации и измельчению в кавитационной мельнице. В результате получают топливную суспензию с содержанием угольных частиц до 60% мас., вязкостью до 4 Па·с и устойчивостью более 5-6 суток.

Из сопоставительного анализа заявленного изобретения с известными способами следует, что предложенный способ позволяет получать высококонцентрированную эмульсию низкой вязкости с высоким содержанием твердой фазы (до 70 мас.%), что способствует облегчению ее транспортировки, а также обладающую высокой устойчивостью в течение длительного срока ее хранения.

1. Способ получения топливной суспензии путем измельчения и гомогенизации в дисперсионной среде смеси тонкой и грубой фракций углей, отличающийся тем, что предварительно тонкую фракцию измельчают с дисперсионной средой в диспергаторах с энергонапряженностью 0,2-1,5 кВт/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дисперсионной среды используют любые жидкости, например воду, нефтяные или угольные остаточные фракции или их смеси с водой.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании в качестве дисперсионной среды воды измельчение тонкой фракции осуществляют с добавкой поверхностно-активного вещества в количестве до 2% от массы угля при соотношении масс угля и воды от 1:7 до 1:2.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании в качестве дисперсионной среды нефтяной или угольной остаточной фракций измельчение тонкой фракции угля осуществляют при соотношении масс угля и дисперсионной среды от 1:1,5 до 1:2,2.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании в качестве дисперсионной среды смеси нефтяной или угольной остаточной фракции с водой измельчение тонкой фракции осуществляют при соотношении масс угля и дисперсионной среды от 1:0,7 до 1:1 при содержании нефтяной или остаточной угольной фракции в воде до 70%.