Способ получения агломерированного углеродсодержащего топлива

 

Изобретение относится к способу получения агломерированного углеродсодержащего топлива для различных отраслей промышленности ( химической, металлургической), в быту и на электростанциях . С целью повьшения структурной прочности агломерированного топлива буроугольную мелочь смешивают с 1-2%-ным водным раствором соляной кислоты в массовом соотношении 1:0,4-1 и затем смесь подвергают термической обработке при 450-750 С под давлением выделяющихся парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. с (Л САд ОО СО О5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1333699 А1 (50 4 С 10 1. 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 3962008/31-26 (22) 09.10.85

{46) 30. 08. 87. Бюл. У 32 (71) Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР (72) В.А.Тамко и В.И.Саранчук (53) 662.642 (088.8) (56) Сысков К.И, и др. Гранулирование и коксование бурых углей. М.: 1968, с. 38-43.

Патент США У 3961913, кл. С 10 L 9/02 (44-1D), 1976.

Авторское свидетельство СССР

9 1175958, кл. С 10 L.5/00, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛОМЕРИРОВАННОГО УГЛЕРОДСОД. РЖАЩЕГО ТОПЛИВА . (57) Изобретение относится к способу получения агломерированного углеродсодержащего топлива для различных отраслей промышленности (химической, металлургической), в быту и на элект ростанциях. С целью повышения структурной прочности агломерированного топлива буроугольную мелочь смешивают с I-2X-ным водным раствором соляной кислоты в массовом соотношении

1:0,4-1 и затем смесь подвергают термической обработке при 450-750 С под давлением выделяющихся парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч. Pg

I s,ï. ф-лы, 4 табл.

1333699 лученных продуктов.

Изобретение относится к комплексной безотходной пераработке бурых углей, а именно к способу получения агломерированного углеродсодержащего тбплива, а также жидких и газообразных продуктов пиролиза, и может быть использовано в качестве технологического топлива в химической промышленности, в металлургии, для получения карбида кальция, в цветной металлургии, в быту, на электростанциях.

Цель изобретения — повышение структурной прочности агломерированного топлива.

Обработка буроугольной мелочи 12Z-ным водным раствором соляной кислоты приводит к взаимодействию кис лоты с органическими составляющими угля, в результате чего происходит ослабление межфрагментных и внутрифрагментных связей в углях. Дальнейшее температурное воздействие приводит к разрыву этих связей, образуются активные более подвижные ниэкомолекулярные радикалы, которые, рекомбинируя, образуют жидкие и газообразные вещества. Это взаимодействие приводит также к образованию веществ, способных спекать мелкозернистый полукокс в куски бездымного твердого топлива, обладающего повышенной прочностью. Вещества, образующиеся в результате такой обработки, более устойчивы к температуре, что позволяет проводить процесс в интервале температур (450-750 С), а это позволяет более целенаправленно подхоцить к количеству и качеству получаемых дополнительно жидких и газообразных продуктов.

Наряду с повышением прочности агломерированного бездымного твердого топлива, переработка буроугольной мелочи снижает затраты на переработку и не приводит к увеличению содержания неорганического остатка в термоугле и позволяет снизить расход НС1 в 2-3 раза.

В результате переработки 1 т органической массы бурого угля (ОКУ) по предлагаемому способу получается 600400 кг окускованного бездымного твердого топлива с теплотворной способностью 34140 кДж/кг, 300-150 кг жидких продуктов и. 200-760 м газообразных веществ с высшей теплотой сгорания 4500-6800 ккал/м . Буроугольную мелочь (0,5 мм смешивают с 1-27-ным

40 раствором соляной кислоты, взятом в массовом соотношении 0,4-1,0 ч. на

1 ч., буроугольной мелочи до получения тестообразной массы. Тестообразную массу помещают в автоклав с целью удаления кислорода, вакуумируют до остаточного давления О,1 ат и нагревают со скоростью 8-10 С/мин до

450-750 С, с последующей выдержкой при конечной температуре в течение

2-3 ч.

Давление в автоклаве создается за счет выделяющихся парогазовых продуктов, образующихся при испарении воды и термохимической деструкции буроугольной мелочи и составляет 5-10 MIIa (50-100 ат). Жидкие и газообразные продукты деструкции угля выпускают в горячем виде через систему холодильников перед выгрузкой агломерирован ного бездымного твердого топлива.

В табл.1 представлена зависимость количества и качества продуктов переработки от концентрации соляной кислоты.

Из данных табл. 1 видно, что при обработке угля раствором кислоты более высокой концентрации степень превращения угля в жидкие и газообразные продукты увеличивается -незначительно.

В табл.2 представлено изучение влияния температуры на процесс деструкции бурого угля,, обработанного раствором НС1., и спекание мелкозернистого полукокса показало, что термохимическую деструкцию угля можно, проводить в температурном интервале

450-750 С, причем прочность полученного при такой темг-,ературе твердого агломерата остается практически неизменной.

С увеличением температуры деструкции угля меняется количество жидких, газообразных и твердых продуктов.

Наибольшее количество жидких продуктов образуется при 450 С, дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению жидких и увеличению количества газообразных продуктов. Это происходит как за счет дальнейшей деструкции угля, так и за счет распада жидких продуктов. Проведение процесса термохимической деструкции при более высоких температурах приводит также и к качественным изменениям по-.

3 1ЗЗЗ

В табл.З представлен состав и свойства газа в зависимости от температуры.

С увеличением температуры деструкции газовая смесь обогащается углево— дородами, их содержание достигает

567, уменьшается содержание углекислого газа. Содержание водорода в газовой смеси проходит через минимум при 550 С, дальнейшее повышение температуры приводит к увеличению его в газовой смеси. Эти изменения в газовой смеси происходят за счет увеличения глубины деструкции угля и метани- 15 рования оксидов углерода.

Необходимым и достаточным условием процесса спекания буроугольного полукокса является одновременное присут.ствие угля, а также парогазовой смеси, которая состоит из паров воды, жидких и газообразных продуктов, образующихся при деструкции угля. Таким образом, наряду с процессом деструкции происходят вторичные процес- 25 сы между жидкими, газообразными и твердыми продуктами. Совокупность всех взаимодействий в углях, приводит к спеканию мелкозернистого буроугольного полукокса. Для протекания этих процессов необходимо определенное время температурного воздействия.

Время термообработки менее 2 ч приводит к недостаточному спеканию пыли, т.е. химическое взаимодействие осуществляется не полностью. Обработка угля в течение более 3 ч не влияет на качество полукокса, увеличивая при этом энергоемкость процесса.

В результате обработки буроугольной пыли по предлагаемому способу получается агломерированное углеродное топливо. Наряду с этим, дополнительно, получается смола пиролиза и газообразные продукты, которые могут

45 применяться как энергетическое топливо, так и химическое сырье.

В табл.4 представлена характеристика агломерированного топлива по предлагаемому способу в сравнении с известными.

Из данных табл.4 видно, что при обработке угля раствором соляной кислоты происходит увеличение структурной прочности и твердости агломерированного твердого топлива по сравнению с прототипом. В процессе термохимической обработки бурого угля изменяется элементный состав, в твер699 4 дом остатке увеличивается удельное содержание углерода, уменьшается содержание водорода, серы, кислорода, увеличивается теплота сгорания его.

Полученное агломерированное твердое топливо является бездымным, так как в процессе термохимической деструкции из угля удаляются летучие вещества и в твердых остатках остается лишь незначительное количество их (6,57). Агломерированное твердое топливо обогащено углеродом, количество которого приближается к количеству, содержащемуся в коксах. .Пример 1. Берут навеску бу- роугольной пыли Александрийского месторождения шахты Новомнргородская в количестве 25 r что соответствует

ОМУ 11,3 г, навеску смешивают с 20 мп

lX-ного раствора соляной кислоты до получения тестообразной массы. Полученную смесь помещают в автоклав объемом 0,5 л, плотно закрывают, создают вакуум с помощью насоса Камовского и разогревают автоклав до 750 С, пробу выдерживают при данной температуре в течение 3 ч при давлении

10 MIa. По истечении времени температурного воздействия выпускают парогазовую смесь через систему холодильников. При этом жидкие вещества конденсируются, а газообразные собираются в газометре, где измеряется их количество. Качественный состав газообразных веществ определялся с помощью хроматографа ЛХМ. Затем выгружают из автоклава полукокс.

В результате получают 8,3 л газообразных продуктов, 1,6 г жидких веществ и 5 r агломерированного твердого топлива в виде прочного куска диаметром 40 мм.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составила 55Х.

Пример 2, Берут навеску буроугольной пыли Александрийского месторождения в 25 г, что соответствует

ОМУ 14,5 r, обрабатывают уголь 20 мп

27.-ного раствора НС1 и нагревают в автоклаве до 500 С в течение 3 ч под о давлением 5 MIIa.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере 1.

В результате опыта получено 5,3 л газообразных веществ, высшая теплота сгорания которых 5709 ккал/м, 3,7 г жидких продуктов и 6,9 r твердого по5 l333699 б леродсодержащее топливо со структурной прочностью более чем в 6 раз превышающее прочность агломерированного топлива по прототипу.

Формула изобретения

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что термообработку ведут при 450-750 С.

Т а б л и ц а

Газообразные

Концентрация

НС1, Жидкие Твердые

Степень превращения

ОМУ, Количество продуктов, получающихся при переработке т

ОМУ

Характеристика твердого остатка

Газо- Жид- Тверобраз- ких, дых, кг ных м кг

620 58 570 Неспекшийся

700 130 500 Слабоспекшийся

735 141 450 Спекшийся

О - 37,2

5,8 57,0 43,0

0,5 38,1 12,9 50,0 50,0

1 40,9

14,1 45,0 55,0

2 45,7

3 48,0

13,8 40,5 59,5

13,3 38, 7 61,3

763 138 405

833 133 387

4 52,2

5 49,2

7 48,9 10 45,5

13,0 34,8 62,2

10,7 40,1 59,9

11,5 39,6 60,4

9,0 45,5 54,5

817 130 348 Спекшийся

918 107 401

842 115 396

764 90 455!

П р и м е ч а н и е. Количество исходного угля для пробы 25 r, количество раствора 20 мл, 750 С, время температурного воздействия 3 ч. лукокса в виде одного куска диаметром 55 мм.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составляет

52,2Х.

П р н м е р 3. Берут навеску бур оуг ол ь ной пыли Алек с андрий ско го ме сторождения 25 г, что соответствует

ОМУ 14,1 r, обрабатывают уголь 20 мл

2 -ного раствора HCl и нагревают до

600 С в течение 3 ч под давлением .

7 ИПа.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере l, В результате опыта получено 10,8л газообразных продуктов, высшая теплота сгорания которых 5118 ккал/м, 2,2 г жидких веществ и 5,6 г твердого полукокса в виде одного куска диаметром 45 мм со структурной прочностью 69,2Х.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составляет

60,3Х.

Таким образом, по предлагаемому способу получают агломерированное уг1. Способ получения агломерирован-!

О ного углеродсодержащеro топлива, включающий смешивание буроугольной мелочи с водным раствором неорганической добавки в массовом соотношении

1:(0,4-!) и последующую термическую обработку смеси выше 450 С под давлением выделяющихся парогазовых продуктов 5-10 KIa в течение 2-3 ч, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения структурной прочности

20 агломерированного топлива, в качестве неорганической добавки используют

1-2 -ный водный раствор соляной кис,лоты.

1333699

Таблица 2 е, С

Характеристика Количество продуктов, твердого остат- получающихся из I т ОМУ ка

Степень

Продукты термохимической деструкции угля, Х превращения, ОМУ, Х

ГаэообЖидких, Твердых, кг кг разных, з

Газо- Жидкие Тверобраз- дые ные

25,9 Слабоспекшийся

350 8,6 17,3 74,1

741

400 .10,5 25,2 64,3 35,7

643

537

500 26,8 25,5 47,8 52,2

478

52,8

550 32,7 20,1 47,,2

472

600 34,8 18,6 45,6 54,4

650 39,3 17,0 43,7 56,3

700 41,1 15,8 43,2 56,8

456

170

437

578

603

432

158

397

750 44,7 15,6 39,7

60,3

766

156

П р и м е ч а н и е. Количество исходного угля для пробы 25 r, количество раствора 20 мл, время температурного воздействия 3 ч.

450 14,6 31,6 53,7 46,3 Спекшийся

151 173

153 252

199 316

366 255

438 20!

470 86!

333б99

О

t х

Ф о с"1 ф ch 4) сч л л л л л

О О х

l

М

I с4 о

О с л с6

Cd сб

C о

Р

v

E и о

v О с ) .Ф л л л

o o o с4 с с о

1

1

О о сч х и о л и

cd 5 i

1 Ф !" Ж X о

HNаа!".

u O Cd

1 3 Cd 4 cd

Р ! ! ч л и о о.

ЬСаZD

О О П СЛ с1 сО а - oa

ccl D с 1 сЧ

О О а л с сО о л

О О О и сч a e cO O oo сч О сь e e г л О о л о л

О О v co с сч л л л л л л л л л

О О О

О О о л o r н л л Π— О л л л

Qo o

О \ сч & л ъо о сп л л л л л л л л

O v л - со с M сл\ О 4"

О сч л - а и Ь с! с 1 л л л л л л л л л с сч O О O cU O

I сч с 4 сс! с ) л л л л л

О О О О О О

О О л сч сО л сс е О л л л л л л л л

СО О О О с л Ф - с\ л о ю - M с1 с1 с 1 о сО с 1-! сЧ оО а г- О л л л л л л л л л

О сЧ сч

О (71 О су1 Л СО 00 О л

О л л л л л л л с! л л .- с с с л

O O О О О О О O О 1

И О сс! О сс1 О Ю О 1 1 м о о r л, I 1! м

01

E и

Q!

tf о

Р о о х

Р

cd

1

Е !

cd

С4 о и

cd

С4 о и

Э

Р ж

1 о

12

> ь

СЧ

° «

>О

E

v о

v х ь л

»О

Х 4

С6 "!б а ц«

4 C>|C>4

vD X

>а 1

СО

СЧ

СЧ

Ю

>Г

Р1 ь

С"1

СО

° « л б

СЧ

«О б

4

Х

1 ««

1 6

СЧ л

»а (Ч л л и л

С4 л (Ч х

Ц !

° « л

СО

»«4

Ь а о

С Ъ л »а, «>

6 î л

СЧ л

СЧ

»а л л

О и л

«О

»О л ь

СЧ

С ) л ь б л л ь

С0 л ь

v с4 а

>х !» еои

O X QI х «Q а х

Э Э>Х

6 1- о х и б а«

Оэо

1 Р! >О

Э

° «Э а« о а,>а

rQ 4 O

1 I

М 4

0 0! х

0 е х

«О с6 а !6 д О 0

СЗ !б Д

>х е о х ох

5хe овэ

E 6 & > g э 4. а о о

И IQ а э е ббса

IXI И

I х о о

М б(v a

Э

Х IQ

D 1>х о

IQ O

& Ж о

>о е с6 О а о«

>о о

О CQ

Ц

<б

Х6 1а.о v а,оо

1 х и о

О 4 Д

Х О »

vxqo х с«>

Хаво

О CQ>0Х

I " 1

Р»

Р) а, о хФ4 1 — !

I

I

I I М

0 Х

er o а Е» <б

QJ Р3 ! б о х

I333699

I с 1 о«Qvo о х х х с6 <6

R IQ о

Е о v а« о и!

6 D л » Э (х

1- -««v 1Э C6 V

1 >Х о» е

ОО CQ

W а»>6>

garo д О !6

Д Д «« э о

1 Э Ц 4 хсо

ы х а х й3й а и э Х Ф

1 C!бo е о е

Х и Э И х х х к! хе

О CQE!., «««

VOc> Э 2

Зх 5Э о а э и!б

О CQ

Х Q I

1 и О О

ЭP Q

6 Е Ь хца ь

I E 4ОЧ.> к ось д а«E е

v5î5

OOVC6 х v

l д е о

О !ба

CQ»««И е сч

Ъ E.u

° лхх

Э Ц

° л х (ц

l tQ Х Х

1 <б CQ c6»X

1б О и !ч л а, QI V Z E о ах х v ее

v x

I «> Ц «!

l o IcI c6

1 с6 Э а«&

1 . 4 Э Э О

C6 Ql Ц 6)! б>0 о с6

IQ u

Э Э о х

>5 Ъ.««g

W v