Водоуглеродное топливо на основе твердого остатка пиролиза автошин



Водоуглеродное топливо на основе твердого остатка пиролиза автошин
Водоуглеродное топливо на основе твердого остатка пиролиза автошин
Водоуглеродное топливо на основе твердого остатка пиролиза автошин
Водоуглеродное топливо на основе твердого остатка пиролиза автошин

Владельцы патента RU 2603006:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)

Изобретение раскрывает водоуглеродное топливо, включающее углеродсодержащий компонент, гумат натрия и воду, при этом в качестве углеродсодержащего компонента используется твердый углеродный остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2% мас., предварительно измельченный до крупности частиц 0,1 мм и обогащенный методом масляной агломерации, где в качестве реагента для обогащения используется жидкая фракция пиролиза автошин в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углеродные гранулы 60-64, гумат натрия 0,6-1,28, вода 34,72-39,4. Техническим результатом заявляемого изобретения является получение водоуглеродного топлива с низкой зольностью и сернистостью, приготовленного из концентрата твердого углеродного остатка пиролиза автошин, что позволяет более полно утилизировать отработанные автошины и улучшить экологическую обстановку в регионах. 4 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к энергетической промышленности, направлено на разработку состава и способа получения высококонцентрированного низкозольного водоуглеродного топлива, полученного из твердого остатка пиролиза автошин. Полученное водоуглеродное топливо пригодно для прямого сжигания в котлах, печах, различных энергетических установках, пригодно для трубопроводной транспортировки, предназначено для замены угля, мазута и газа на потребляющих топливо объектах.

Основой для получения водоуглеродного топлива является отход - твердый остаток пиролиза автошин. Объемы образования и накопления отработанных автошин в мире достигают огромных размеров. Одним из наиболее экологически безопасных способов переработки изношенных автошин является пиролиз, в процессе которого получаются полупродукты: газ, жидко-топливная фракция, углеродсодержащий остаток и металлокорд. Получаемый твердый углеродсодержащий остаток - низкокачественный углерод, практически не может найти своего применения напрямую и складируется на промплощадке предприятия. Выход этого остатка после пиролиза составляет 80-85% от исходной массы автошин. Твердый остаток чаще всего имеет неприемлемую для прямого использования зольность (Vdaf=12-15% маc.) из-за присадок в резине, может быть весьма токсичен из-за нарушений технологического режима. Проблема утилизации твердого остатка пиролиза автошин является весьма актуальной.

Изобретение способствует решению экологических проблем, связанных с образованием и утилизацией отходов (твердого остатка пиролиза автошин).

Технологии ожижения твердых топлив развиваются с начала двадцатого века и основаны на создании тонкодисперсных систем типа суспензий, в которых твердые углеродсодержащие частицы взвешены в жидкости. С середины двадцатого века в качестве жидкой фазы суспензий стали широко применять воду, и если в качестве твердой фазы использовались частицы угля, то приготовленное топливо получило название водоугольное топливо (ВУТ).

Для приготовления ВУТ обычно применяют высококачественные энергетические угли с низким содержанием серы и золы. С освоением технологий ВУТ стали появляться технические предложения по применению другого, менее качественного, сырья.

Известен состав ВУТ, включающий уголь, жидкое топливо и воду (А.С. СССР №278944, МПК F23K 1/02, F23K 1/02, опубл. 01.01.1970). Недостаток данного топлива заключается в малой стабильности полученной суспензии и быстром износе распыливающих форсунок в горелках котла.

Известно ВУТ, полученное из бурого угля путем его гидрогенизации с использованием отдельных продуктов реакции того же процесса (Патент РФ №2110553, МПК C10G 1/06, опубл. 10.05.1998 г). Недостатком этого топлива является его высокая стоимость, обусловленная сложностью технологии его получения, длительностью технологического процесса, низкой производительностью за счет необходимости проведения гидрогенизации угля, которая ведется периодически в автоклаве, длительное время, с использованием катализаторов, ультразвуковой обработкой, при высоком давлении и высокой температуре.

Известен способ (А.С. СССР №1151770, МПК F23K 1/02, опубл. 23.04.1985) подготовки низкореакционного угля к сжиганию путем его измельчения в мельнице с одновременной обработкой аполярным реагентом и смешением с водой; отделением крупной фракции на сите; термообработкой для частичного удаления аполярного реагента из гранул; с добавлением пластификатора для устойчивости водоугольной суспензии (ВУС).

Недостатком данного способа является сложность процесса, многостадийность и использование дорогостоящих реагентов (пластификаторов).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения водоугольного топлива и его состав (Патент РФ №2277120, МПК C10L 5/32, опубл. 27.05.2006 г.), в котором в качестве угля используют предварительно обогащенные угольные шламы, в качестве пластификатора используют гумат натрия при следующем соотношении компонентов, % мас.:

углемазутные гранулы 60-64
гумат натрия 0,6-1,28
вода 34,72-39,4

Недостаток способа заключается в региональной зависимости от источника сырья для приготовления топлива, в возможности применения способа только в регионах, где развита угольная промышленность и снижении экономической эффективности в случае транспортировки полученного топлива на дальние расстояния.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение водоуглеродного топлива с низкой зольностью и сернистостью, приготовленного из концентрата твердого углеродного остатка пиролиза автошин, что позволит более полно утилизировать отработанные автошины и улучшить экологическую обстановку в регионах.

Технический результат достигается тем, что водоуглеродное топливо, включающее углеродсодержащий компонент, гумат натрия и воду, согласно изобретению содержит в качестве углеродсодержащего компонента твердый углеродный остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2% мас., предварительно измельченный до крупности частиц 0,1 мм и обогащенный методом масляной агломерации, при этом в качестве реагента для обогащения используется жидкая фракция пиролиза автошин в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углеродные гранулы 60-64
гумат натрия 0,6-1,28
вода 34,72-39,4

Для приготовления водоуглеродного топлива твердый остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2 мас. % измельчают до крупности частиц 0,1 мм, обогащают на установке методом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

Твердый остаток пиролиза автошин тонкодисперсный, крупностью менее 1 мм. По количеству зольности твердый углеродный остаток пиролиза автошин относится к среднезольным отходам, что препятствует его использованию.

Так как твердый остаток пиролиза автошин тонкодисперсный (<1 мм), то оптимальный метод его обогащения - масляная агломерация. К основным достоинствам метода масляной агломерации относят высокую селективность при разделении частиц менее 100 мкм (что и характерно для коксовой пыли), широкий диапазон зольности обогащаемого угля, возможность вести процесс при плотности пульпы до 600 г/л, дополнительное обезвоживание концентрата вытеснением воды маслом при образовании углемасляных гранул.

В емкость наливают техническую или питьевую воду, загружают измельченный твердый остаток пиролиза автошин. До визуального перемешивания в течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Перемешивание более 3 мин нецелесообразно. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют жидкую фракцию пиролиза автошин в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, и перемешивают еще в течение 5-8 мин. Перемешивание менее 5 мин не приводит к образованию масляных агломератов, так как углеводородный реагент не успевает полностью смочить поверхность пылевых частиц. Увеличение времени перемешивания свыше 8 мин нецелесообразно, так как расходуется дополнительная энергия.

В результате турбулизации пульпы (смеси воды, твердого остатка пиролиза автошин и реагента) происходит селективное образование масляных агрегатов, которые уплотняются, структурно преобразуясь в прочные гранулы сферической формы, при этом топливо избавляется от балласта - минеральных примесей. Зольность полученных концентратов не превышает 4,5-5,5% мас., сернистость - 0,2% мас., что говорит о приемлемости полученных концентратов для применения в энергетике; высокий выход продукта (до 84% мас.) и более низкая зольность и сернистость концентратов обусловлены полнотой разделения органической и минеральной частей твердого остатка пиролиза автошин в процессе обогащения методом масляной агломерации.

На выходе с установки получают концентрат со следующими характеристиками (таблица 1).

Полученный концентрат с гранулами 2-3 мм отделяют на сите с ячейками 0,5 мм от воды и минеральных примесей. Затем гранулы поступают в шаровую мельницу, куда подают воду и реагент-стабилизатор, т.е. осуществляют мокрое измельчение, которое является взрыво-, пожаробезопасным и экологически оправданным процессом.

В качестве реагента-стабилизатора используют гумат натрия в количестве 1-2% к массе обогащенного концентрата. Мокрый помол проводят в течение 20-25 минут до получения частиц размером менее 0,25 мм.

Полученная суспензия из мельницы поступает на сито-классификатор с ячейками 0,25 мм. Выход гранул менее 0,25 мм составляет 90,1-99,91%. Подрешеточный продукт является водоуглеродным топливом, содержащим % (мас.):

углеродные гранулы 60-64
гумат натрия 0,6-1,28
вода 34,72-39,4

Устойчивость полученного водоуглеродного топлива сохраняется в течение 30-40 суток при вязкости 0,6-0,8 Па·с.

Водоуглеродное топливо имеет следующие технические характеристики (таблица 2).

Пример 1.

Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 850 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 42,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки получают концентрат со следующими характеристиками (таблица 3).

Полученный концентрат с гранулами 2-3 мм отделяют на сите с ячейками 0,5 мм от воды и минеральной части. Затем гранулы поступают в шаровую мельницу, куда подают воду и реагент-стабилизатор, т.е. осуществляют мокрое измельчение.

В качестве реагента-стабилизатора используют гумат натрия в количестве 1-2% к массе обогащенного концентрата. Мокрый помол проводят в течение 20-25 минут до получения частиц размером менее 0,25 мм.

Полученная суспензия из мельницы поступает на сито-классификатор с ячейками 0,25 мм. Выход гранул менее 0,25 мм составляет 90,1-99,91%.

На выходе получают водоуглеродное топливо, приемлемое для прямого сжигания, технические характеристики которого представлены в таблице 4.

Пример 2. Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 1000 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 42,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки не получают концентрат, т.к. увеличение влажности и вязкости исходной массы, взятой на обогащение, не позволяет его получить.

Пример 3. Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 850 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин. проводят интенсивное смешивание коксовой пыли и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 8,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки не получают концентрат, количество углеводородного реагента (жидкой фракции пиролиза автошин) недостаточно для получения концентрата.

Таким образом, рекомендуемый состав позволяют получить качественное водоуглеродное топливо из отходов - твердого остатка пиролиза автошин.

Утилизация твердого остатка пиролиза автошин позволит улучшить экологическую обстановку, расширить сырьевую базу для энергетики за счет использования альтернативных видов топлив.

Водоуглеродное топливо, включающее углеродсодержащий компонент, гумат натрия и воду, отличающееся тем, что содержит в качестве углеродсодержащего компонента твердый углеродный остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2% мас., предварительно измельченный до крупности частиц 0,1 мм и обогащенный методом масляной агломерации, при этом в качестве реагента для обогащения используется жидкая фракция пиролиза автошин в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, при следующем соотношении компонентов, % мас.:

углеродные гранулы 60-64
гумат натрия 0,6-1,28
вода 34,72-39,4



 

Похожие патенты:
Изобретение раскрывает топливную композицию, которая включает этиловый спирт, бутиловый спирт и бензин, при этом композиция содержит смесь этилового и бутилового спиртов, взятых в соотношении, об.

Изобретение раскрывает способ получения топливной композиции, включающий смешение бензина с бутиловым и этиловым спиртами, при этом этиловый спирт предварительно смешивают с бутиловым спиртом в соотношении 1:1 - 1:0,2, осуществляют гомогенизацию полученной смеси в виброкавитационном гомогенизаторе с вращающимся рабочим элементом ротором с перфорированной поверхностью и неподвижным рабочим элементом статором при удельном расходе смеси не более 2,5 г/см2 рабочей поверхности ротора в секунду и окружной скорости его вращения не менее 20 м/с, после чего полученную смесь этилового спирта с бутиловым спиртом смешивают с бензином в соотношении : смесь этилового спирта с бутиловым спиртом (90-30) об.

Изобретение описывает устройство для переработки нефтеотходов, включающее узел подготовки сырьевой смеси, диспергатор, резервуар готовой эмульсии, соединенный трубопроводом через обратный клапан с узлом подготовки сырьевой смеси, при этом резервуар готовой эмульсии снабжен обогревом, в частности резервуар готовой эмульсии обмотан нихромом, по которому пропускают электрический ток.
Изобретение описывает жидкий концентрат для защиты жидких топлив от загрязнения водой, по существу состоящий из: (A) от 0,5 до 5% масс. одного или нескольких жирно-(C8-C24)-амидо-(C1-С6)-алкилбетаиновых эмульгирующих агентов; (B) от 45 до 75% масс.
Изобретение относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа переработки жидких нефтесодержащих отходов с получением водоэмульсионного топлива, включающего нагрев жидких нефтесодержащих отходов, очистку с последующей подачей очищенной смеси углеводородов с водой на трехкратную гомогенизацию смеси.
Изобретение относится к водно-топливной композиции для применения в тепловых и ракетных двигателях, работающих на жидком углеводородном топливе, которая включает дисперсионную среду - углеводородное топливо и дисперсионную фазу - водосодержащую композицию, при этом устойчивость водно-топливной композиции достигается путем установления равенства плотностей водосодержащей композиции и углеводородного топлива за счет соотношения компонентов, при этом в качестве водосодержащей композиции используется водно-спиртовой раствор.

Изобретение относится к топливной эмульсии для дизелей на основе дизельного топлива с добавлением спирта, эмульгатора, смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты и воды, при этом топливная эмульсия дополнительно содержит смазывающую присадку ДПА-ЛубриКор при следующих соотношениях компонентов, %: этанол 5,0-50,0; вода 0,5-5,0; алкенилсукцинимид 0,25-1,0; смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты 0,2; смазывающая присадка 0,02; дизельное топливо - до 100.
Изобретение описывает топливный гель, который включает поверхностно-активное вещество - продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена - и керосин, при этом он дополнительно содержит перекись водорода, при следующем соотношении компонентов, об.% Поверхностно-активное вещество 0,05 Перекись водорода 0,95 Керосин остальное до 100.

Изобретение относится к способу получения жидкого угольного топлива, который включает гомогенизирование продуктов термического передела угля, при этом осуществляют совместное гомогенизирование полукокса, смольной фракции и подсмольной воды таким образом, что полукокс фракции 3-5 мкм суспендируется в микрокапли смольной фракции, которые являются дисперсной фазой эмульсии с дисперсной средой в виде подсмольной воды, а получаемое топливо приобретает кинематическую вязкость 10-40 cSt при температуре 50°С.

Изобретение описывает жидкое угольное топливо, состоящее из тонкодисперсной смеси твердой части в виде микрочастиц полукокса/кокса и жидкой части в виде смольной фракции, полученных после термического передела угля-сырца, где тонкодисперсная смесь представляет собой двойную суспензионно-эмульсионную систему, в которой в качестве твердой части используют совместно микрочастицы угля-сырца и продукты его термического передела в виде микрочастиц полукокса/кокса, а в качестве жидкой части используют жидкие продукты термического передела того же угля-сырца, при этом смольная фракция используется для капсулирования групп твердых микрочастиц угля-сырца и полукокса/кокса в микрокапли эмульсии, а подсмольная вода используется в качестве дисперсной среды.

Настоящее изобретение относится к вариантам композиции этанола для смешения с топливом. В одном из вариантов предлагаемая композиции включает по меньшей мере, 92 масс.
Изобретение раскрывает топливную композицию, которая включает этиловый спирт, бутиловый спирт и бензин, при этом композиция содержит смесь этилового и бутилового спиртов, взятых в соотношении, об.

Изобретение раскрывает способ получения топливной композиции, включающий смешение бензина с бутиловым и этиловым спиртами, при этом этиловый спирт предварительно смешивают с бутиловым спиртом в соотношении 1:1 - 1:0,2, осуществляют гомогенизацию полученной смеси в виброкавитационном гомогенизаторе с вращающимся рабочим элементом ротором с перфорированной поверхностью и неподвижным рабочим элементом статором при удельном расходе смеси не более 2,5 г/см2 рабочей поверхности ротора в секунду и окружной скорости его вращения не менее 20 м/с, после чего полученную смесь этилового спирта с бутиловым спиртом смешивают с бензином в соотношении : смесь этилового спирта с бутиловым спиртом (90-30) об.

Изобретение описывает противоизносную присадку к углеводородному топливу на основе сложных эфиров органических кислот, которая представляет собой продукт, полученный в результате смешения щавелевой кислоты с кубовым остатком производства бутиловых спиртов (КОБС) при следующем соотношении компонентов, % мас: Кубовый остаток   производства бутиловых спиртов 77,0-91,0 Щавелевая кислота остальное до 100 и последующего отделения из реакционной массы смеси паров легких углеводородных фракций и воды.

Изобретение относится к топливной композиции авиационного неэтилированного бензина с октановым числом не менее 93,0 ед., определенным по моторному методу, которая содержит алкилбензин, ароматические углеводороды и монометиланилин, при этом в качестве алкилбензина используется алкилбензин, имеющий температуру конца кипения до 200°С, в качестве ароматических углеводородов композиция содержит толуол или его смесь с п-ксилолом при массовом соотношении толуол:п-ксилол от 1:1 до 5:1 и дополнительно содержит гексановый изомеризат при следующем соотношении компонентов, % масс.: толуол или его смесь с п-ксилолом 30,0-32,0; изомеризат гексановый 10,0-37,0; монометиланилин 1,0-3,0; алкилбензин с Ткк до 200°С до 100.

Изобретение описывает депрессорную присадку к дизельным топливам, которая содержит сополимер низкомолекулярного полиэтилена и стирола, при этом в качестве растворителя она включает органический растворитель и фракцию дизельного топлива с диапазоном температур кипения 200-360ºС, мас.%: сополимер - 10-30 мас.%; органический растворитель - 70-90 мас.%; соотношение раствор сополимера:дизельное топливо - 1:3 или 1:5.

Настоящее изобретение относится к применению растворимого в масле моно-, ди- или триглицерида по крайней мере одной многоосновной гидроксикарбоновой кислоты или его производного, в качестве противоизносной присадки и/или модификатора трения в безводной смазочной композиции и/или в топливной композиции, в котором глицерид представляет собой глицерид по крайней мере одной многоосновной гидроксикарбоновой кислоты и по крайней мере одной другой карбоновой кислоты, которая представляет собой насыщенную, мононенасыщенную или полиненасыщенную, разветвленную или прямую, одноосновную карбоновую или многоосновную карбоновую кислоту, имеющую 4-22 атома углерода, или его производное.

Изобретение раскрывает способ повышения удельной эффективности жидких углеводородных топлив, в котором размельчающее и смешивающее средство включает устройство, подвергающее смесевую жидкость, включающую воду и углеводород, воздействию давления, заставляя ее течь и ускоряться для прохода через отверстия, где она размельчается и смешивается, причем пропускают потоки воды с углеводородами в соотношении 0,12/1,00-0,15/1,00, через пять чередующихся зон в корпусе роторно-дискового аппарата: всасывание воды и углеводородов и смешивание в I зоне - между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, входной крышкой корпуса и плоскостью вращающегося диска, с давлением Р=0,4 атм, размельчение смесевой жидкости во II зоне - через кольцевые сверхузкие зазоры шириной h=0,15…0.2 мм, образованные периферией вращающегося с частотой 10000 об/мин диска и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, где происходит синтез спиртов и эфиров при смешении воды и углеводородов путем деструкции углеводородных и водных молекул за счет сдвиговых напряжений, разрыв молекулярных связей с образованием радикалов и групп радикалов, которые при взаимодействии между собой и фрагментами молекул воды образуют новые углеводородные и гидроксил-углеводородные соединения; смешение в III зоне - между двумя поверхностями вращающихся дисков, внешней поверхностью вала, внутренней цилиндрической поверхностью.

Изобретение раскрывает присадку к углеводородному топливу, которая представляет собой раствор активного комплекса в органическом растворителе, при этом активный комплекс состоит из: хирального сложного эфира С4-С9 и монокарбоновой кислоты C1-С6.

Изобретение раскрывает топливную композицию для двигателя внутреннего сгорания с впрыском топлива, которая содержит: большее количество топлива и небольшое эффективное количество соли четвертичного аммония из реакции третичного амина и гидрокарбил-замещенного алкилгидроксибензоата, где R6 представляет гидрокарбильную группу, и n означает целое число от 1 до 3, где сумма атомов углерода всех групп R6 равна по меньшей мере 8 вплоть до около 200, и R6 не содержит атомов N, S или О, и R7 представляет алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода.

Изобретение относится к химической промышленности. Способ содержит следующие этапы: осуществляют пиролиз резиновых гранулятов при температуре от 400 до 500°С в присутствии жидкой воды для получения карбонизата и газовой фазы, после чего собирают карбонизат.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-11-20 2016-11-19T23:56:18
Наверх