Способ получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля

 

Способ получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля может быть использован в угольной и химической промышленностях. Повышение выхода жидких водорастворимых продуктов и упрощение способа достигается окислением предварительно обработанного щелочным реагентом бурого угля в катодной камере диафрагменного электролизера, где одновременно при катодной плотности тока 100-375 А/м² получают окислитель - щелочной пероксид водорода. Процесс проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля и может быть использовано в угольной и химической промышленности.

Известен способ получения водорастворимых жидких продуктов из угля окислением перекисью водорода (Кухаренко Т.А. Окисленные в пластах бурые и каменные угли. М. Недра, 1972, с. 85 87).

Недостатками данного способа являются малый процент выхода водорастворимых продуктов, его неэффективность, трудоемкость, потребность в нестандартном оборудовании, а также длительность по времени выполнения.

Известен способ получения жидких продуктов из угля электролитическим методом (авт. св. СССР N 1009085, кл. C 10 G 1/04, 1981), по которому уголь предварительно обрабатывают в растворе кислого электролита в течение 20 25 ч, затем проводят экстракцию при 150 155^oC.

Недостатками способа являются низкая эффективность процесса, малый выход жидких продуктов, его трудоемкость, многостадийность и продолжительность по времени.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и конечному результату является способ получения гуминовых кислот (авт. св. СССР N 198352, кл. C 10 G 1/04, 1967), в соответствии с которым уголь экстрагируют щелочным реагентом (1-ным раствором щелочи), остаточный уголь отделяют от раствора, сушат и окисляют в реакторе с кипящим слоем в течение 3 ч при 150^oC. Продукты разделяют. Выход целевых продуктов составляют 60 считая на горячую массу.

Недостаток способа низкая эффективность процесса, недостаточный выход целевых продуктов. Кроме того, способ трудоемок, так как состоит из нескольких операций, процесс окисления проводят при высокой температуре.

Цель изобретения увеличение выхода жидких водорастворимых продуктов и упрощение способа.

Цель достигается тем, что в способе получения водорастворимых продуктов из бурого угля путем обработки щелочным реагентом с последующим окислением, согласно изобретению процесс окисления проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении в катодной камере диафрагменного электролизера, где одновременно при катодной плотности тока 100 375 А/м² получают окислитель щелочной раствор пероксида водорода.

На чертеже представлена схема диафрагменного электролизера для получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля, реализующая предлагаемый способ.

Электролизер содержит корпус 1, анод 2, анодную камеру 3, анионообменную диафрагму 4, катодную камеру 5 и пористый газодиффузионный катод 6.

Способ получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля проводится следующим образом.

Бурый уголь при перемешивании обрабатывают щелочным реагентом, а именно концентрированным раствором аммиака до насыщения. Далее подготавливают электролизер 1 к режиму получения окислителя щелочного раствора пероксида водорода.

Обработанный щелочным реагентом уголь загружают в реакционный объем - катодную камеру 5 5 электролизера 1. Пропускают через электролизер 1 постоянный ток, соответствующий катодной плотности тока 100 375 А/м². При этом в катодной камере 5 начинает синтезироваться пероксид водорода, который сразу же вступает в реакцию окисления. Процесс сопровождается газообразованием, которое подавляют добавлением насыщенного спирта, например этанола. Окисление угля проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении.

По окончании реакции продукты выгружают, отделяют жидкую водорастворимую часть. Далее ее высушивают при 105^oC. По количеству остаточного угля и целевого продукта определяют степень конверсии органической массы угля (ОМУ).

Пример 1. 1 г бурого Канско-Ачинского месторождения с исходной влажностью 8,7 и содержанием минеральных компонентов 11 обрабатывают до насыщения концентрированным раствором аммиака. Далее уголь загружают в катодное пространство электролизера. Процесс проводят при катодной плотности тока 125 А/м² в течение 1 ч при комнатной температуре и атмосферном давлении. Продукты выгружают, отделяют жидкую водорастворимую часть, высушивают ее при 105^oC. Выход сухого водорастворимого остатка 0,71 г. Степень конверсии органической массы угля 37,4 Пример 2. Поступают как описано в примере 1, с тем отличием, что поддерживают катодную плотность тока 250 А/м². Выход сухого водорастворимого остатка 0,88 г. Степень конверсии органической массы угля 59,8 Пример 3. Поступают как описано в примере 1, с тем отличием, что поддерживают катодную плотность тока 375 А/м². Выход сухого водорастворимого остатка 1,04 г. Степень конверсии органической массы угля 75,2 Пример 4. Поступают как описано в примере 1, с тем отличием, что поддерживают катодную плотность тока 500 А/м². Процесс не идет, так как электрод значительно поляризуется.

Пример 5. Поступают как описано в примере 1, с тем отличием, что поддерживают катодную плотность тока 100 А/м². Выход сухого водорастворимого остатка 0,54 г. Степень конверсии органической массы 17,4 Как видно из представленных в табл. 1 данных, при катодной плотности тока 100 А/м² и менее процесс неэффективен, так как скорость реакции мала.

При катодной плотности тока 500 А/м² и более проведение процесса невозможно, так как электрод значительно поляризуется.

В табл. 2 приведены данные по выходу целевого продукта в условиях, аналогичных примеру 2, при катодной плотности тока 250 А/м², меняется только продолжительность процесса.

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, проведение процесса окисления предварительно обработанного щелочным реагентом бурого угля в диафрагменном электролизере, где синтезируется окислитель пероксид водорода, позволяет добиться высокого выхода жидких водорастворимых продуктов.

По сравнению с известным способом, предлагаемый способ прост, нетрудоемок, проходит при комнатной температуре.

Пероксид водорода получается электрохимическим восстановлением кислорода на пористом газодиффузионном сажевом гидрофобизированном катоде при подаче кислорода на его тыльную сторону. Образующийся в пористом катоде пероксид водорода выходит в катодную камеру, заполненную водным раствором гидроокиси натрия с концентрацией 2 мас. где и получается щелочной раствор пероксида водорода (3 и 4).

Формула изобретения

Способ получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля путем обработки щелочным реагентом с последующим окислением, отличающийся тем, что процесс окисления проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении в катодной камере диафрагменного электролизера при одновременном получении в последней при катодной плотности тока 100 375 А/м² окислителя - щелочного раствора пероксида водорода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2