Способ выделения метанола из угольно-водно-метанольной пульпы

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1253969 А1

50 4 С 07 С 31/04 29/84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ю с ф ;," i".:д:-срgq

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц: ц

И АВ ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

МФ

° °

{21) 3811247/ 23-04

{22) 06. 11.84 (46) 30.08,86. Бюл. № 32

:(72) Е.Т.Шепелев, Ю.В.Лендер, Н.А.Кочергин и А.А.Лендер (53) 547.261.07(088.8) (56) Godde Е., Kuppers Н.-N. Energietransport als Fipelinetransport von

Kohle in Nethand — Energie, 1981,33, № 6, 205-208. (54)(57} СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТАНОЛА

ИЗ УГОЛЬНО-ВОДНО-МЕТАНОЛЬНОЙ ПУЛЬПЫ, включающий экстракцию водой и ректификацию водного метанола, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса снижения его металлоемко"ти и энергоемкости, про . цесс осуществляют гротивоточной отпаркой метанола чистым водяным паром или с примесями органических веществ из пульпы, содержащей в зоне контакта с паром 12-58 мас.X угля с одновременной экстракцией метанола из угля при 50 †2 С.

1253969

Изобретение относится к способу разделения угольно-водно-метанольной пульпы, применяемой для транспортировки измельченного угля по трубо- . проводам на.большие расстояния, 5

Цель изобретения — упрощение процесса, снижение его металло- и энергоемкости путем противоточной отпарки метанола водяным паром из пульпы, содержащей в зоне контакта с паром

12-587. мас. угля с одновременной эсктракцией метанола из угля при

50-200 С.

На фиг. 1-6 показана схема осуществления способа. $5

Изображение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (сравнительный).

Пример выполнения фильтрационного метода извлечения метанола из угольно"водно-метанольной пульпы.

Исходную пульпу, содержащую 58 угля, 347 воды и 87 метанола, после разбавления водой и первой экстракции метанола в воду в виде потока 1 (фиг.1) подают в чан барабанного фильтра первой ступени, в котором жидкость отсасывают через фильтрующую поверхность, а слой угля, поднимающийся на поверхности барабана, промывают водой 2 и срезают s смеситель закуумфильтра второй ступени. При -..мешении слоя с потоком 4 воды происходит вторая экстракция метанола из: пор угля. Иетанолсодержащую воду вновь 3S отсасывают в вакуум-фильтре, осадок промывают потоком 6, угольный слой срезают в смеситель перед фильтрацией третьей ступени. После смешения угольного слоя с потоком 7 Воды (тре- 4О

I тьей экстракции метанола из пор), фильтрации и промывки потоком воды

9 осадок 14, содержащий незначительное количество метанола, направляют на сушку. Фильтраты 3, 5 и 8 трех 45 ступеней фильтрации смешивают и подают (10) на ректификацнонную колонну, в которой от воды отделяют метанол

11. Воду 12 возвращают в цикл на разбавление и промывку осадков на филь- SO трах.

Материальный баланс потоков схемы, показанной на фиг.1, приведен в табл. 1 °

Расход тепла на извлечение метано - SS, ла на отдельной ректификационной колонке составляет 4100 кг водяного пара на 1 т выделенного метанола.

Пример 2. Угольно-водно-метанольную пульпу 1 (фиг.2), смешанную с потоком воды 4 (чистой или с примесями органических компонентов), подогревают в тепообменнике 2 до температуры кипения и подают последовательно через экстракционно-отпарные устройства 5, на которых концентрация угля н пульпе находится в пределах

56-58 мас.X. Противотоком подают острый водяной пар 6, который вытесняет метанол из пульпы в паровую фазу, замещая его на воду при температуре на верхнем устройстве 50 и нижнем—

78 С. Уменьшение концентрации метанола в пульпе изменяет равновесную концентрацию метанола в порах угля, и происходит процесс экстрации метанола из угля. Обогащенные метанолом пары 7 выводят на разделение в колонну 13, работающую при атмосферном давлении, температуре верха 65 С и флегмовом числе 1,2-1,3.

Водную пульпу 3 выводят из последней ступени контакта и после охлаждения в теплообменнике 2 подают на стадии фильтрации 8 и осушки 14.

Острый водяной пар получают в котле 9 из воды чистой или с примесью органических веществ) 10, используя простейший теплоноситель, например горячие газы.

Процесс ведут при давлении

0„045 МПа с целью более глубокого использования потенциала греющего газа.

Величины и составы материальных потоков приведены в табл.2

Расход тепла на отпарку в экстракционно-отпарных устройствах 5 и концентрирование в колонне 13 составляет 2450 кг на тонну выделяемого метанола. Стадия осушки при этом состоит только из одной ступени фильтрации и стадии термической сушки:. Поскольку на фильтрацию подают обезметаноленную пульпу с содержанием метанола

0,2-0,3 мас.Х, особых требований к конструкции фильтров не предъявляется.

H p и м е р 3. Исходную смесь 1 (фиг.3, материальный баланс табл.3), разбавленную потоком воды 2, поступающей из узла выделения воды из угольно-водной пульпы, после подогрева в теплообменнике 3 до 88 С подают в отпарочно-экстракционный аппарат 4, из верха которого поток 5

1253969

3 пара при 70-80 С уносит основное количество метанола, содержащегося в исходной смеси 1, а из низа потоком 7 при 100-110 С выводят водноугольную пульлу с концентрацией угля

55,5 X (концентрация угля на верхнем контактном устройстве 467). Паровой поток 5 в качестве питания поступает в ректификационную колонну б. Иэ конденсатора 8 отбирают метанол — tO горючее 9, а из куба — воду 10 с примесями метанола. Поток 10 можно выводить иэ цикла, возвращать (11) для разжижения пульпы под нижнее контактное устройство отпарочно-экс- 15 тракционного аппарата 4, дозировать для разжижения пульпы в поток 1 или

7. Отпарочно-экстракциоиный аппарат

4 работает под давлением О, 12 ИПа.

Расход водяного пара на вытеснение N и концентрирование 1 т метанола составляет 1380 кг.

Пример 4. Иэ магистрального пульпопровода угольно-водно-метанольную смесь 1 (фиг.4) после разбавления водой или вЬдко-органичес кой смесью 2 подают в отпарочно-экстракционный аппарат,3, температура на верхнем контактном устройстве которого — 100 С, совмещенный с рек- 30 тификационной колонной 4, иэ низа которого при 140 С выводят угольноводную пульпу 5 с примесью метанола и органических веществ. Паровой поток создается эа счет использования глухого пара б в кипятильнике 7, что позволяет не расходовать конденсат водяного лара. Нары 8, подкимакнциеся с верха ректификационной колонны 4, после конденсации в конденсаторе 9 4g частично выводят из схемы в виде метанола-горючего 10, частично возвращают (11) в ректификациокную ко- локну 4. Агрегат работает под давлением 0,3 ИПа, что позволяет умеяьяить поверхность конденсаторов, ускорить процесс вкстракции и уменьшить габариты откарочно-зкстракционкого аппарата 3 и ректификационной колонны 4. Расход водяного пара на вытеснение и концеятрирование метакола 1500 кг на 1 т. Иатериальный бапанс дан s табл. 4.

Концентрация угля на верхнем кон- 55 тактном устройстве отпарочно-зкстракционного аппарата 3-25,5, а на ниж-, нем — 29,6Х.

П р и и е р 5. Угольно-водно-метанольную пульпу t (фиг.5) после разбавления потоком фильтрата 2 стадии обезвоживания, подогретую кубовой жидкостью 3 в теплообменнике 4 и конденсатом 5 водяного пара в теплооб». меннике 7 до температуры кипения, подают в верх экстракционно-отпарной секции колонны 8. Пары, образованные в испарителе 9, барботируя на контактных устройствах секции 8, отпаривают метанол из угольно-водно-метанольной смеси, содержащей 127. угля на верхнем контактном устройстве аппарата 8 н 14X — на нижнем, одновременно перемешивая жидкость и сдвигая равновесие в процессе экстракцни метаноля из угля на контактном устройстве. После выхода из секции 8 пары поступают в концентрационную секцию колонны 10, в которой в результате противоточного контакта с потоком 11 происходит концентрирование метанола в парах. Пары канденспруют в конденсаторе 12, частично возвращают в колонну потоком 1, а частично выводят из системы потоком 13 для последующего использования в качестве метанола-горючего, исходного сырья для получения метанола-ректификата, антифриза для транспортировки угля я др. Процесс ведут под давлением О, 14 ИПа, температура паров на выходе из испарнтеля 9-108 С, на входе в конденсатор 12-65 С. Расход греющего пара 6 составляет 4060 кг на 1 т выделенного метанола, что бпизко к расходу пара по прототипу (пример 1). Иатериальный баланс представлен в табл.5.

П р и и е р 6. Угольно-водно-метанольнуь пульпу t (рис.б) из пульпопровода под собственным давлением посла разбавления водой 2 подогревают в теплообменниках 3 н направляют в верх экстракционно-отпарной колоняы 4, работающей trop давлением

1,56 ИПа. Нары с температурой 200 С образованные в испарителе 5 глухим обогревом водяным паром 6, подают на контактные устройства аппарата 4, а затеи вниз ректификационной колонны 7. Иетанол 8 s газообразном виде выходит из колонны 7 и конденсируется s конденсаторе 9. Часть,"кидкого метанола (10) возвращают в колонну 7, а часть (11) выводят из цикла. Уголь5 1253969 б ио-водно-метанольную пульпу выводят Расход на процесс водяного пара из низа аппарата 4 потоком 12. Кубо- составляет 2750 кг на 1 т выделенно вую жидкость 13 колонны 7 подают в го метанола. аппарат 4 по трубопроводу питания. Матернальньй баланс дан в табл.6 Гавввца 1

Ъоиер потока

Состав вомпоиевтовэ kl /%

Э 4 5 6 7 8 9 10

195 - 128

Нвтавоп

1516 148 1247 706 920 163 900 1052 150 3719 " 3219 690 364

1000 1000

2711 148 1375 706 964 163 900 1069 150 3408 189 3219 790 1370

Таблица 2

Состав . потока, кг

Номер потока

Г I

6 7 15 16

1 3 4

584,06 584,06

Уголь

Метанол

2,00

81,00

79,0 79,0

37,5 113,5 64„5 0,5

334,44 420,94

Вода

0,5

0,5 0,5

Примеси сырца

1000 1CG7,0 37,5 113,5 144,0 80

Всего

Таблица 3

Состав потока, кг

Номер потока

1 Х

550,0

138,0

551, О

Уголь

2,0 137,5 2,5 137,4 0,1

Метанол

260,0 260.,0 54,0 437,0

54,0

Вода

2,0

05 1,5 0,1 04

Всего

Примеси метанола сырца и экстрагированных из угля веществ

44 - - 17 - 189 189 - - 6

950,0 253,0 192,0 992,0 137,5 54,5

1253969

Таьлица 4

Номер потока

2 5 8 10 11

Состав потока, кг

500,0

50090

Уголь

Метанол

580, О

Вода

1,6

2,6 0,1

2,0

1000,0 500,0 1084,4 1082,9 4 t5,6 666,4

Всего

Т а б. л. и ц а 5

Состав потока, кг

11 t3

520, Π— 520, О

Уголь

139,0

Метанол

140,0 10,0

11,0. 1144,0

320, 0 2190, 0 2510,0

Вода

980, О 2200,0 3041 0 1144,0 139,0

Всегr

Таблица 6

Состав потока, кг г

1 11 l2

Уголь

580

580

Метанол

138

280

300

580

300

1000

138

1162

Экстрагированные из угля вещества

Вода

Всего

4t3 0 5,0

85,0 495, О

2,5 1080,3 415,5 664,8

Номер потока (2 1 3

Номер потока

f f-f

1253969

1253969

Фиа C

Составитель Н. Капитанова

Техред И.Ходанич Корректор И.Поко

Редактор И.Недолуженко

Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

lf3035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5. Заказ 4683/27

Проихводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4