Способ переработки торфа или бурого угля

 

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА ИЛИ БУРОГО УГЛЯ путем экстракции их диметилформамидом или диметилсульфоксидом при весовом соотношении растворите ль : исходное сырье

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИЬИОПН

РЕСПУБЛИК

3Щ) С 10 G 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРМТИЙ (21) 3396375/23-04 (22) 15.02.82 (46) 23.05.83. Бюл. Р 19 (72) П.И. Белькевич, И.И. Лнштван, Г.М. Прохоров и Г.A. Толстиков (71) Институт торфа AH Белорусской ССР (53) 547.916 ° 07(088.8) (56) 1. П.И. &елькевич, Н.Г. Голованов. Воск и его технические аналоги.

Минск, 1980, с. 25, 37.

2. Авторское свидетельство СССР

9 810759, кл. С 10 G 43/08, 1980 (прототин). (54)(57) 1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА

ИЛИ БУРОГО УГЛЯ путем экстракции их диметилформамидом или диметилсульфоксидом при весовом соотношении растворитель:исходное сырье (1,0-5):1 при повышенной температуре с получе нием экстракта и обеэбитумирован-. ного остатка и последующей переработки целевых продуктов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

/,SU„„101 1 А повышения эффективности процесса, экстракцию проводят 0,5-3 ч, экстракт обрабатывают гидроокисями или карбонатами щелочных металлов в весовом соотношении с битумом экСтракта (0,1-0,5):1 при 95-160 С s течение 0,5-2 ч с отделением солей карбоновых кислот и перекристаллизацией их иэ уксусной кислоты, с выделением целевых продуктов типа гуминовых кислот, из остатка экстракции удаляют перегонкой растворитель и после Сушки остатка получают краситель древесины, а обезбитумированное топливо обрабатывают гидроокисями или карбонатами щелочных металлов в весовом соотношении с обеэбнтумнрОВаНнЫм топлиВОМ (0,1-1):1 при 100-150 С в течение

0,5-2,0 ч с получением раэжижителя цементных растворов.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что экстракцию проводят при 95-160 С.

1018961

Изобретение относится к переработке торфа или бурого угля и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности.

Известен способ переработки торфа или бурого угля путем выделения сырых торфяных и буроугольных битумов, содержащих 10-20% несвязанных карбоновых кислот, экстракцией торфяной или буроугольной крошки бензолом, петролейным эфиром, бензином и другими органическими растворителями, не смешивающимися с водой, с последующим отгоном растворителя иэ полученной мисцеллы сырого тор- 15 фяного или буроугольного битума $1J.

При экстракции бензином получают с выходом 2-5% от. веса торфа сырой торфяной воск с т.капл. 7274 С, а из бурых углей Днепропет- 20 ровского и Южно-Уральского месторождений извлекают до 9%, а смесью этанол-бенэол до 20% битумов, имеющих т.капл. 86-87%. Выход битумов по данному способу не превышает 15- 25

20% от исходного веса угля или тор.фа, при этом не решается вопрос использования обезбитумированных остатков угля и-.,торфа.

Наиболее близким к.изобретению является способ переработки торфа или бурого угля путем экстракции их диметилформамидом или диметилсульфоксидом при весовом соотношении растворитель:исходное сырье (,1,0-4,5):1 при 90-9 )c получением экстракта и обезбитумированного остатка и последующей переработкой экстракта. При этом достигается выход битумов до 25%, извлекаются полностью воска с сохране- . 40 нием их исходной структуры. Выделенные битуьы разделяются из разбав.ленного экстракта на сырой торфяной воск, битумы, растворимые в определенных органических растворителях, 45 и на остаточные нерастворимые асфальтены (.2).

К недостаткам способа относятся невысокая степень извлеченИя битумов и отсутствие переработки обезбитумированного торфа.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса переработки топлива, заключающееся в

Увеличении извлечения битума, получении из него кислот, красителей и утилизации обеэбитумированного топ.— лива.

Поставленная цель достигается способом переработки торфа или бу рого угля путем их экстракции диме тилформамидом (ДМФ) или диметилсульфоксидом (ДМСО) при весовом соотношении растворительгисходное сырье (1,0-4,5):1, предпочтительно при 95-160 С, в течение 0 5-3 ч с 65 получением экстракта и обезбитумиро. ванного остатка, последующей обработки экстракта гидроокисями или карбонатами щелочных металлов, взятых в весовом соотношении...к битуму экстракта (0,1-0,5) 1 при 95-160 С в течение 0,5-2 ч с отделением со лей карбоновых кислот и перекристаллизацией их из уксусной кислоты, с выделением целевых продуктов типа гуминовых кислот, удаления из остатка . экстракции перегонкой растворителя и сушки остатка с получением красителя древесины, и обработки обезбитумированного топлива гидроокисями или "карбонатами щелочных металлов, взятых в весовом соотношении к обеэбитумированному топливу (0,1-1,0):1, при 100-150 С в течение 0,5-2,0 ч с получением разжижителя для цементных растворов.

Пример 1. Навеску180г торфяной крошки с размерами частиц

0,25-10 мм сфагново-пушицевого торфа со степенью разложения 40%, влажностью 20%, зольностью 3,1% и .биту-.: минозностью 4,2% загружают в 810 r

ДМФ (соотношение экстрагент:торф

4,5:1) и нагревают при 95 С в течение 3,0 ч, затем сливают мисцеллу.

Получают 870 r экстракта (выход битума 33%) и 120 r обезбитумированного торфа.

После этого в битумный экстракт

ДМФ при 90-100 С добавляют постепенно 30 r гидроокиси натрия (соотношение щелочь:битум 0,5:1). Происходит разогрев реакционной смеси, которую подогревают до 1бО С и выдерживают при этой температуре 2,0 ч, о затем охлаждают смесь до 20 С и отфильтровывают выпавшие соли карбоновых кислот, которые промывают свежей порцией ДМФ и получают при этом 21 3 r солей с т.пл. 122-175 С, а после перекристаллизации из уксусной кислоты получают 16,2 r (11,2% на сухой торф) карбоновых кислот с т.пл. 89-91С С (кислотное число 46-75, число омыления 163, эфирное число 88, йодное число 18), Элементный анализ, Найдено, %: С 77,32, Н 12,18, 0 (по рази.) 10,57.

Из маточного раствора экстракта отгоняют под вакуумом растворитель и после сушки получают 31 г (21,5% на сухой торф) битумного продукта с т.пл. 95-125 С. Содержание азота 2, 1%. Этот продукт используют как краситель. K 120 г обезбитумированного торфа добавляют 120 r соды (соотношение соль щелочного металла:торф 1:1 ), перемешивают при 150 С в течение 1,5 ч, а затем используют как разжижитель цементных растворов.

1018961

Количество обезбитумированного торва (угля), г во а, Торф, 180 г, частицы 0,2510 мм степень разложение 40%, влажность

20а, золность 3,1%, битумииозность 4,2Ъ

ДМФ, 810 4,5:1

120

95 3,0 870

Условия проведения остальных опытов приведены в табл. 1, характеристика полученных продуктов - в табл. 2.

Биту@и, иэвлекаеиюе ДМФ и ДИСО, имеют .в ИК-спектрах в области г роксильных групп и дииеров кислот иэбытокное поглощение, что может свидетельствовать о содержании в иих веществ, близких к гуминовыи кислотам. Элементиый анализ на азот lo показал наличие его в этих продуктах;

Разделение битуиов экстракцней .,органическими растворителями (гексан,беиэил,хлороформ,перхлорэтклрн, трихлоратилен,бенэол-спирт и спирт-то- )5 луол позволяет получать продукты, со- . деркащие разное количество восков.Так прк экстракции из битума после отгонки ДИФ илк ДИСО бензином БР-2 получают сырой торфяной воск с максииальйым выходом от содержания его в угле или торфе.

Спектры ПМР всех битумов, содер.жащих воски, имеют общие сигналы протонов (б.м.д)з0,83 и 0,93 (СН. ), 25

1,22-1,25 (СН ), 2,20 (-О-СН и

-О-СН) и 6,95-7,40 (-СН=СН=.). Соотношения интегральных площадей сигна- . лов протонов этих-групп,,отнесение к .площади метиленовых протонов с химическим сдвигом 1,23 м.д., позволяют сравнить содержание эфиров и ненасыщеннйх углеводородов в раэЛичяах битумах. В спектрах ПМР битумов заметно отличие также площадей слабопольных сигналов протонов- с химическим сдвигом в области 3,54,5 м.д. к 5,5-6,5 м.д., что от.вечает протонам гидроксильных групп, и протонам, соседних с ненасыщенной связью и близких с карбоксиль- 40 ной группой.

Это согласуется с элементным аналнэои: кислотными и эфирными числаии, а также с ИК-спектрами продуктов. 45

В ИК-спектрах солей кислот име- ются полосы поглощения 1570-1580 см свкдетельствующие о присутствии

7 органических солей. Полосы поглощения с максимом при 1110-1740 см соответствуют валентным колебаниям связей варбонильных групп. ИКспектры кислот также содержат полосы поглощения, см : 1280, 1250, 1180, 1080, 1050 (карбоксильная группа) и 3500-2500 см-" (димеры кислот) в вкде широкой области средней интенсивности. Имеются полосы

2850, 1470, .725 см"" (алифатическая цепь), 2920, 1410, 725 (алифатическая цепь) и 2920, 1410 и 1380 см (метильная группа); В ПМР-спектрах обнаруживаются сигналы с химическим сдвигом при 0,85 и 0,96 м.д. (-CH> ), 1, 23 (=СН а), 2, 20-2, 40 (-СНО, -СНБО ), 7,12-7,20 (=С СНСН-С=О) .

Эти результаты свидетельствуют о составе получаеваах смесей карбоновых кислот, содержащих в основном компоненты, в молекулах соединений которых имеются алнфатические цепи и метиленовые группировки прн карбонкльных и карбоксильных группах.

Остаток битумного экстракта проверен иа использование в качестве красителя (табл. 3), а обезбитумированный торф после обработки щелочнымн или-нх солями - как разжижнтель глинистых и цементных растворов. Условия получения рассмотрены в опытах 1-7. Битумный остаток экстракта используется в виде порошка с растворением в водных растворах ДИФ и ДМСО при соотношении водаграстворитель (0,3-1):1 или без добавления воды с концентрацией растворов 5-30%.

Таким образом, из торфа и бурого угля получают воск, карбоновые кислоты, краситель древесины и разжижители цементных растворов. Таблица 1

1018961

Продолжение таблицы 1

Количество экстракта", r

Температура экстракции сР С

При мер

Соотношение экстрагент/ торф уголь) Экстрагеитрастворитель (ДМФ, ДМСО), г

ДИСО, 128

ДМФ, 120

4,5:1.

ДМФ, 300

ДМСО, 60

ДМФ, 120

2!1

5:1

ДМФ, 150

Исходное сырье торф, 128 г, частицы 0,25"

10 мм, степень разложения 40%, влажность

20%, зольность 3 1% I битуминозность 4,2%

3 Торф, 60 г, частицы 0,2510 мм, разложение

35%, влажность 35%, зольность

3,2%,. битуминоэность

4,5%

4 Бурый уголь, 65 r, влажность 25%, зольность

6, 1%, битуминоэность

6,2%

5 Бурый уголь, 60 г влажность

14%, зольность 5%, битуминозность

5,8%

Бурый уголь, 60 r влажность

14%,. зольность 6,5%, битуминозность 5,8%

7 Торф, 30 г, частицы 0,2510 мм, разложение 35%, зольность

3,2%, влажность 2%, битуминоэность 4,5%

Продолжительность экстракции, ч

95 1,5 170

2i1 150 0,5 138

155 0,5 330

95 3,0 75

155 1,5 146

162 3 2 158

Количество обезбитумированного тор- фа (угля), г

1018961

Продолжение таблицы 1., 21, 3 r (16, 3 г, 1 1 "10%) 31 (21,5) 12,8 r (8,2 г, 0,1:1 7,7% ) 22 (21 ) 3 KOH

56 (1,0 ч

12,8 (24,8} при 150oC) 4 КОН

53 (2,0 ч

12,1 (23,5) при 100 С) 5 Са(ОН) 62 (2,0 ч

13,2 (25,5) при 150 С) 1,2г (0,6г, 0,08:1 2,3%). 8,3 (31) 7;йаОН

0,5:1 (160 С, 1 МаОН г;0 ч)

0,25s1 (95 С, 2 К СО 10ч) 08121 (160 С, 0,5 ч) 0,5!1 (130 С, 1,0 ч) 0,5:1 (130 С, 1,0 ч) 0,5!1 (160 С, 6 14а С05 0,5 ч) О, 08:1

62о С

2. ч) 3,5 г (3,3 г, 0,7:1 4,4%) 8,5г (6,7г, 0,5:1 12,7%) 8,5 г (6,7 r, 0,5:1 13,7В) 8,8 r (6,2 r, 0,5з1 11,9%) I

15,2 (29,5) 240 (1,5 ч при 150 С) 94 (2,0 ч при 150 С) 69 (0,5 ч при 100ОС) 230 (2,2 ч при 155oC) 1

1 1 аО! 1

I Ф Х I

@Х00

10е

I VX

%%.

РЪ л

%%Ъ ь

» (%Ъ

» I

1 ! к и v р I

I Ei

1 — Ф

О

ФЧ и

С0

%-!

1Р

C)

4Ч н

М н н

ИЪ

СЧ

»

° 0!!

О

» н

Г Ъ

1 I

I 1 Я на ! о-— ф 00

I 2 4 х с к» ц ! ооо

I Х !О Х

\ н (%! иЪ

%%Ъ

Р4

О л

4%!

<Ч, » !!!Ъ н

»

1Ч н н

» (Ч и

%%Ъ

CO

СЧ

° Ф

» (%! н

1 1

I, 1

1 О)

I, Х 1

1 К 1

%O 1 х 1 (б

lA

» ь и ь !

Ч

»

° «4

%-% о

0О

L х

C о ан (%!

»

ОЪ (Ч

»

Cl н

° Ф

<%Ъ

» (%! н (%!

Ch

» н

%-% ф 1

Х 1 М н I

I0 I I

Ф 1

Е 1 а 1 1 к 1 1 !!Ъ И

1

%-!

»

4%1 н

I

1

J

1 !

I

I ь

%-%

» 3 н

Ю

О

» . СЧ л

C%I %О

М

1 »

О !

»

»

Ю ! »!

%!

° %

»

CO ! »

СЧ

%%Ъ

» ! » ! »

О

К О

oNн х

4—

1

1 1

I Ц Ф

1!Хх!

%!Ъ

ОЭ н

»

C) ! »

»

О 4 а к хэо

ЕОХ4О

ChXVXX

Ф%! н

1 9

I О О 4 х к !

ОНО ж ! хох40

1 М К P Х;4

1

1

1

Cl

»! » сР

1 Ф

%D. о х н оо

ОЭ

CO

0О н

Ch

Ch

I

%О

° !!

%О

Ю ! »

I ! »

%%Ъ! »

1 »

° 0% с

lA (»

СЧ ! »

1 1

1 ° 1

1 И 1 ! I

I ° 1

1 Е»

1 1

1

1

1 ,I

1 а

Х Х з н

:КО! О

e0e

Кхо

00Х

vsõ

Щ !

%Ъ л

I е

СЧ

° -!!

Г)

1% н !

СЧ (Ч

%A (%!

% % !

О !

Ч л

СЧ

Ю н !

Ю (Ч !

Ч

О л л

1 -

C%C

lA !

%Ъ! хо, ао

И X

1

1 I

О!

1 Н

I x

1 63 а

I Н

1 O

1 Х

1 10

1 Х

1 !!3

10 ао

%0Х I

hCх 1

1018961

1018961

Таблица 3

Показатели

Характеристика при окраске

Проникаюшая способность мм> в поверхность древесины

Полная, 0,01-1 мм.

Хорошая, без отслоения при нагреве.

Адгезия к древесине.Приготовление и применение,Выявление цветности древесины

Имитация цвета ценных пород древесины

Светостойкость

Изменения в цвете не наблюдается.

Прочность соединения лакового слоя с окрашенной поверхностью

Составитель Е. Горлов. Редактор Н. Егорова Техред K.Èûöüî Корректор М. Шароши

Заказ 3634/19 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Иосква, Ж»35, Раушская наб., д.4/5

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

Растворимость, совместимость с другими красителями и растворителями

Раствор хорошо совместим с водой при соотношении вода:раствор (0,3-1)c1. Совместим с органическими растворителями красителей и 8 кислотными красителями.

Не требует дополнительного приготовления, а может использоваться в виде маточного раствора

ДИФ или ДИСО.

Нри концентрации растворов 1030% хорошо выявляет цвет древесины ореха, дуба, красного дерева.

Растворы хорошо имитируют древесину клена, березы и осины под древесину ореха и дуба.

Хорошая адгезия, отслоения нитролаков и полиэфирных покрытий не наблюдается