Композиция для получения твёрдого древесного топлива

Изобретение описывает композицию для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, при этом в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02. Технический результат: получение твердого древесного топлива, обладающего пониженной пылимостью, повышенной насыпной плотностью, твердостью и высокой теплотворной способностью. 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к твердому древесному топливу для применения в энергоустановках.

Из уровня техники известна композиция для получения твердого древесного топлива по патенту US 9663737 (МПК C10L 5/00, C10L 5/44, C10L 5/40, C10L 5/14, C10L 5/36, опубл. 30.05.2017, Michihiro Kiyama, Masayuki Yamamoto, Япония). Композиция состоит из древесного сырья, связующего агента, удерживающего агента и вещества, увеличивающее теплоту сгорания топлива. Композицию получают перемешиванием в экструдере всех компонентов с последующим формированием гранул (пеллет) твердого древесного топлива. В качестве связующего агента используют крахмал, полученный из морских водорослей и содержащий, альгиновую кислоту, источниками которой являются агароза, каррагинан, курдлан, глюкоманнан. В качестве удерживающего агента используются натуральный каучук или каучукосодержащие вещества, предпочтительно различные камеди, среди них гуаровая и ксантановая камеди. В качестве вещества, увеличивающего теплоту сгорания топлива, используют широкий спектр веществ, например просо, рис, льняное волокно и т.д.

После получения пеллет из указанной композиции был проведен тест на их стабильность, а именно была получена разница в весе гранул до и после просеивания. Гранулы, полученные из описанной в патенте US 9663737 композиции, имели низкий процент потери веса.

Несмотря на стабильность полученных гранул и нетоксичность способа их производства, композиция по патенту US 9663737 состоит из четырех компонентов, и ее получение состоит из трех стадий, что увеличивает время производства и увеличивает стоимость самих гранул.

Из уровня техники известна композиция для получения твердого древесного топлива по международной заявке на патент WO 1988000232 (МПК C10L 5/14, 5/10, Explosive Development Limited, опубл. 14.01.88), выбранной заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Композиция включает древесное сырье и связующее, при этом в качестве связующего используется гуаровая камедь. Кроме связующего в композицию вводят вулканизирующий агент, предпочтительно хлорид титана 4 или хлорид циркония. При смешении древесного сырья, связующего и вулканизирующего агента среда композиции становится щелочная, ее нейтрализуют любой кислотой, которая не выделяет токсичных веществ при горении, предпочтительно кислоту выбирают из ряда фруктовых кислот.

Согласно международной заявке на патент WO 1988000232 композицию получали при добавлении к древесному сырью водной смеси, содержащей гуаровую камедь, вулканизирующий агент - хлорид титана 4 и лимонную кислоту для нейтрализации среды. Компоненты перемешивали до получения однородной смеси. Затем из полученной смеси получали пеллеты. Полученные пеллеты не разрушались при замачивании в воде в течение 3 минут. После этого пеллеты сжигали. При сжигании пеллет не наблюдалось выделения токсичных и дурнопахнущих веществ.

Как и в предыдущем аналоге, композиция твердого древесного топлива по заявке на патент WO 1988000232 имеет существенный недостаток в том, что композиция для получения твердого древесного топлива состоит из трех компонентов. Кроме этого необходимо регулировать рН внутри композиции и вводить вулканизирующий агент. Согласно изобретению.

Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение новой композиции для получения твердого древесного топлива, снижение пылимости пеллет, полученных из этой композиции, при одновременном увеличении их прочности и как следствие теплотворной способности.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигается тем, что в композиции для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее, в качестве связующего используется модифицированная уксусным ангидридом ксантановая камедь.

Композицию для изготовления твердого древесного топлива получают в две стадии:

1. Модифицирование ксантановой камеди.

2. Приготовление композиции, состоящей только из двух компонентов - древесного сырья и модифицированной ксантановой камеди.

Далее из полученной композиции формируют пеллеты.

На первой стадии камедь обрабатывают ангидридом в массовом соотношении ксантановая камедь : ангидрид 1:(0,25-1) при температуре 50°С, в течение 3-5 часов. После обработки камедь отфильтровывают и высушивают до воздушно-сухого состояния. В качестве ангидрида используют формангидрид, уксусный, пропионовый.

На второй стадии древесное сырье смешивают с полученной на первой стадии модифицированной ксантановой камедью с помощью электрической мешалки в течение времени достаточном для получения однородной массы.

Полученную на второй стадии композицию прессуют в грануляторе при температуре 90-95°С и получают пеллеты.

Пример 1 Получение продукта взаимодействия ангидридов с ксантановой камедью. К 200 г ксантановой камеди добавили 100 г ангидрида (массовое соотношение 1:0,5). Реакцию проводили в среде уксусной кислоты при температуре 50°С в течение 5 часов. Затем камедь отфильтровывали от остатков реагента и высушивали при температуре 110°С. Число остаточных гидроксогрупп определяли методом ИК-спектроскопии для всех трех модификаторов (табл. 1).Для ксантановой камеди без взаимодействия с ангидридом число гидроксогрупп - 9 (принимаем за 100%, погрешность прибора ИК - Фурье спектроскопии 3%).

Как видно из таблицы 1, содержание гироксогрупп в ксантановой камеди после обработки уксусным ангидридом в массовом соотношении 1:0,5 снизилось до 35%.

Пример 2 Получение композиции.

К 500 граммам древесного сырья, состоящего из опилок лиственных и хвойных пород древесины, добавили 5-10 граммов связующего при массовом соотношении 1:0,01-0,02, а именно модифицированную уксусным ангидридом ксантановую камедь. Смесь перемешивали и направляли в гранулятор для режима получения пеллет. Число параллельных опытов - 5.

В сводной таблице 3 представлены свойства полученных образцов с различными композициями древесного сырья при различном массовом соотношении камедь/ангидрид.

Из сводной таблицы 3 видно, что только заявленная композиция, состоящая из связующего, представляющего продукты взаимодействия ксантановой камеди с уксусным ангидридом в массовом соотношении камедь/ангидрид 1/0,25-1 с уменьшением содержания гидроксогрупп и древесного сырья в соотношении древесное сырье/связующее 1:0,01-0,02 с содержанием в древесном сырье лигнина 28%, смолы 6%, зольности 1%, влажностью 10% обеспечивает описанные выше задачи.

Из таблицы 3 видно, что лучшие показатели пеллет (небольшая пылимость 1,5%, высокие показания насыпной плотности, твердости и механической прочности) получают при использовании образца В2, содержащего древесное сырье с композицией 90% опилок, 8% коры и 2% связующего (массовое соотношение 1:0,02), представляющего продукт взаимодействия камеди с уксусным ангидридом в массовом соотношении камедь/ангидрид 1/0,5. Из таблицы 3 также видно повышение теплотворной способности при этих соотношениях. Причем, в отличие от связующего, используемого в ближайшем аналоге - гуаровой камеди, модифицированная ксантановая камедь имеет существенное преимущество в том, что содержит более 90% основного вещества - галактомананов, что объясняет ее термостабильность при температуре выше 90°С.

В аналоге, способ получения твердого древесного топлива в виде пеллет имеет существенный недостаток в том, что композиция для получения твердого древесного топлива состоит из трех компонентов. Кроме этого необходимо регулировать рН внутри композиции и вводить вулканизирующий агент. Преимуществом заявленного решения является получение древесной композиции в две стадии:

1. Модифицирование ксантановой камеди.

2. Приготовление композиции, состоящей только из двух компонентов - древесного сырья и модифицированной ксантановой камеди.

Последнее возможно благодаря модификации ксантановой камеди без введения в композицию для получения твердого древесного топлива дополнительных вспомогательных веществ. При этом пеллеты обладают пониженной пылимостью, повышенной насыпной плотностью, твердостью, отсутствием фрагментации в воде в течение 4-6 мин, в зависимости от условий модификации и соотношения древесного сырья к связующему. Снижение пылимости понижает пожароопасность пеллет при транспортировке и хранении. Эти качества способствуют увеличению калорийности топлива, т.е. более высокой теплотворной способности на единицу массы. Все эти качества по сравнению с аналогом имеют также экономические преимущества.

Композиция для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, отличающаяся тем, что в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления брикетов из углеродсодержащего исходного сырья из отходов, включающих источники углерода. Способ получения углеродсодержащего исходного сырья из источника углерода, включающего отходы, заключается в том, что способ включает следующие этапы: (i) введение источника биоугля, полученного посредством ожижения с размером частиц меньше 212 мкм в источник отвальной угольной мелочи с размером частиц меньше 212 мкм, чтобы получить биоугольную смесь; (ii) введение катализирующей газификацию добавки, выбираемой из группы, состоящей из источника щелочного металла или источника щелочноземельного металла, в биоугольную смесь; (iii) по выбору, осуществление контакта биоугольной смеси с вяжущим и (iv) уплотнение смеси, полученной на этапе (ii) или (iii), чтобы сформировать один или несколько брикетов углеродсодержащего исходного сырья, причем упомянутые брикеты имеют размер по меньшей мере 5 мм.

Состав для получения формованных топливных изделий, содержащий высокодисперсные компоненты и связующее, отличающийся тем, что высокодисперсные компоненты являются смесью сортированных твердых отходов, содержащей многофракционную по размерам частиц смесь измельченной древесины и лигноцеллюлозных отходов ТКО до 50% масс., и сортированных пластиков - полипропилена вторичного, полиэтилена низкого давления вторичного в количестве 45% масс., а связующее - компатибилизатор, представляющий собой термоэластопласт полиолефинового типа - термоэластопласт Solumer в виде гранулята либо порошкообразный термоэластопласт стирольного типа - ДСТ 30-1-Л в количестве 5% масс.

Изобретение относится к области переработки органического сырья методом гидротермальной карбонизации, в частности древесины, торфа, сланцев, угля, промышленных и бытовых отходов, отходов растениеводства, животноводства, и может найти применение в химической, лесо- и нефтеперерабатывающих отраслях, коммунальном, сельском хозяйстве.

Изобретение относится к способу обработки материала на основе лигнина. Способ включает обработку лигнина, извлеченного из лигноцеллюлозного сырья способом гидротермальной карбонизации при повышенной температуре, в результате чего получают карбонизированный лигнин с повышенным содержанием углерода, и стабилизацию полученного карбонизированного лигнина в инертной атмосфере при температуре проведения стабилизации, которая превышает температуру осуществления способа гидротермальной карбонизации.

Изобретение описывает способ получения твердого материала на основе древесины и материала, полученного из гемицеллюлозы, из древесного сырья, включающий: i) паровую обработку или паровой взрыв древесного сырья с получением тем самым текучего компонента, содержащего гемицеллюлозу, и твердого материала на основе древесины, содержащего обработанный паром древесный материал; при этом указанный способ включает стадии: a) введение древесного сырья в сосуд высокого давления; b) нагревание древесного сырья путем нагнетания пара и поддержания температуры при от 150 до 280° C в течение промежутка времени от 60 до 2400 секунд; c) снижение давления на одной или более стадий и удаление взорванного древесного материала из сосуда; ii) отделение указанного текучего компонента от указанного твердого компонента; iii) обработку по меньшей мере части указанного твердого компонента с получением твердого материала на основе древесины; и iv) обработку указанного жидкого компонента с получением материала, полученного из гемицеллюлозы, включающую отделение текучей фракции по меньшей мере в две стадии: I) первая стадия для удаления суспендированного материала; и II) вторая стадия (нано- или ультрафильтрация) для увеличения концентрация растворенного материала; где после последней фильтрации концентрация растворенного материала в фильтрате составляет выше 10%.

Изобретение описывает промышленный комплекс для производства древесного угля из брикетированных древесных отходов, включающий участок подготовки теплоносителя, участок подготовки измельченных древесных отходов, участок сушки древесины, оснащенный устройством для сушки, участок брикетирования, участок низкотемпературного пиролиза, характеризующийся тем, что участок подготовки газообразного теплоносителя выполнен в виде комплексного теплогенератора, снабженного топочной камерой для получения топочных газов, узлом сжигания утилизированных пиролизных газов, а также узлом ввода в генерируемый теплоноситель по крайней мере части парогазовой смеси с низким содержанием кислорода и повышенным содержанием пара, возвращенной с участка сушки; участок подготовки измельченных древесных отходов, расположенный перед участком сушки, включает по меньшей мере один приемный бункер исходного сырья, дробильно-размольное оборудование, по крайней мере один бункер-накопитель, размещенный перед впускным каналом сушильного устройства и снабженный питателем-дозатором; участок сушки древесины оснащен сушильным устройством, работающим в режиме совместной циркуляции во взвешенном состоянии парогазового теплоносителя и измельченной древесины в пределах рабочей зоны, выполненной в виде закольцованного канала, при этом сушильное устройство включает узел ввода частиц древесины, узел ввода теплоносителя с низким содержанием кислорода, узел вывода частиц древесины парогазовым потоком, выполненный с возможностью полного вывода частиц, а также полного или частичного их возврата на дополнительный цикл сушки, причем узел вывода выполнен с возможностью предотвращения проникновения кислорода в рабочую зону сушильного устройства; участок для разделения смешанного потока, выходящего из сушильного устройства, на парогазовую смесь и измельченную древесину выполнен с возможностью рекуперации по меньшей мере части парогазовой смеси в комплексном теплогенераторе участка подготовки газообразного теплоносителя и включает по меньшей мере один циклон и один приемный бункер, размещенные ниже по потоку относительно сушильного устройства, причем трубопровод перед циклоном снабжен устройством для регулирования целевой влажности частиц древесины путем конденсации влаги из парогазового потока; участок разделения также включает дымовую трубу для рассеивания по меньшей мере части отходящих газов сушки, снабженную регулировочными вентилями и/или заслонками, причем их позиционирование обеспечивает такой уровень давления внутри комплекса, который подавляет просачивание кислорода в систему, но при этом позволяет по меньшей мере части отходящих газов выходить из системы; участок брикетирования оснащен по меньшей мере одним прессом предпочтительно экструзионного типа; участок низкотемпературного пиролиза, работающий в термостабилизированном режиме, оснащен по меньшей мере двумя устройствами для получения древесного угля, каждое из которых включает термоизолированный корпус с системой газоходов, причем рабочая зона каждого устройства выполнена в виде закольцованного канала, снабженного газопроницаемым рекуператором, установленным внутри закольцованного канала, жаростойким вентилятором и поворотным шибером, при этом система газоходов выполнена с возможностью транспортировки пиролизных газов в комплексный теплогенератор участка подготовки газообразного теплоносителя, а также участок пиролиза снабжен выемными устройствами для загрузки-выгрузки брикетов.

Изобретение относится к области производства биодизельных топлив на основе возобновляемого органического сырья и может быть использовано для целей транспортной отрасли и в энергетике, а именно к СВЧ-устройствам для получения биодизельного топлива из растительных масел.

Изобретение раскрывает установку для получения биотоплива из березовой коры, включающую буферный запас кусковых фракций березовой коры, секционный реактор прямого нагрева, сборник конденсата, приемник газов, теплогенератор, бункер-накопитель карбонизированной шихты, пресс-гранулятор, камеру охлаждения, участок упаковки продукта, систему межоперационных связей, отличающуюся тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты.
Изобретение раскрывает пеллеты из гидролизного лигнина, выполненные в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, характеризующиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из древесных отходов, включающий загрузку древесных отходов, их прессование и сушку, при этом после загрузки древесных отходов дополнительно производят их уплотнение ультразвуком с последующим одновременным прессованием и обработкой древесных отходов высокочастотным электрическим полем.
Изобретение раскрывает способ получения бездымного бытового топлива, включающий смешение исходных компонентов – углеродсодержащего материала, связующего, минеральной добавки и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформированного брикет, при этом в качестве углеродсодержащего материала используют мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, с исходным гранулометрическим составом 0-15 мм, в качестве связующего используют муку злаковых культур или крахмал, в качестве минеральной добавки используют глину, алевролит или бентонит, где исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: углеродсодержащий материал не менее 50; связующее 3,5–20,0; минеральная добавка 1,0-10,0; вода – остальное.

Изобретение описывает способ брикетирования углеродных восстановителей, преимущественно буроугольного или каменного полукокса (кокса), включающий смешение связующих материалов с полукоксом (коксом), прессование и сушку брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующих материалов используют комбинированное связующее, содержащее высокотемпературный и низкотемпературный компоненты, причем сначала смешивают углеродный восстановитель с высокотемпературным компонентом, затем добавляют низкотемпературный компонент, при этом в качестве высокотемпературного компонента используют кубовые продукты переработки нефти в виде смолы пиролиза или каталитического газойля в количестве 25-30 масс.
Изобретение раскрывает способ получения кускового топлива путем смешения исходных компонентов – углеродсодержащего материала, зернистого наполнителя и связующего, формования полученной смеси и сушки, при этом в качестве углеродсодержащего материала используют осадок фильтр-прессов углеобогатительной фабрики, получаемый в результате обогащения угля марок Д, ДГ, Г, с исходным гранулометрическим составом 0-100 мкм, в качестве связующего - смесь муки и смолы пиролизной тяжелой в соотношении 1:1, при этом исходные компоненты берут в следующем количестве, масс.

Изобретение раскрывает способ брикетирования мелких классов кокса, включающий смешивание мелких фракций кокса со связующим веществом, прессование брикетов, отличающийся тем, что коксовую шихту, приготовленную из коксовой мелочи класса 0-10 мм типичной для коксового производства влажностью смешивают с коксовой пылью фракции 0-1 мм в соотношении от 2,5/1 до 4,5/1 по массе, со связующим веществом, подвергают прессованию давлением до 35 МПа и отверждению в естественных условиях, преимущественно при 20°С, в течение 24 часов, в качестве связующего вещества используют смесь сухой золы уноса (отходы тепловых станций угольной генерации) и кристаллического каустика в соотношении от 3/2 до 4/1 по массе, доля которой в брикетной шихте составляет 7-10% по массе, при этом смесь золы уноса, каустика и влаги коксовой мелочи выполняет функцию образования алюмосиликатного клея, оказывающего цементирующее действие для созревания прочности.
Изобретение раскрывает способ получения металлургического брикета, который заключается в смешении исходных компонентов – углеродсодержащего материала, представляющего собой мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, двухкомпонентного связующего, содержащего смолу и крахмал в соотношении от (0,5-2):1, воды с температурой от 1 до 99°С, при этом исходные компоненты смешивают в следующем соотношении, мас.%: углеродсодержащий материал – не менее 50; двухкомпонентное связующее – 8–20; вода – остальное.

Изобретение раскрывает углекоксовый топливный брикет, включающий концентрат из угольной и коксовой пыли, и связующее, при этом в качестве кокса используют нефтяной кокс, а в качестве связующего используют смесь тяжелой смолы пиролиза нефти и гудрона при следующем их соотношении в связующем, мас.

Изобретение относится к способу изготовления брикета, содержащего углеродные носители. Углеродные носители со связующим подвергают смешиванию при добавке водяного пара, и прессуют в брикеты.
Изобретение описывает способ получения металлургического брикета, включающий смешение исходных компонентов – углеродсодержащего материала, связующего и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформованного брикета, при этом в качестве связующего используют двухкомпонентное связующее, содержащее смолу и муку в соотношении от 0,5:1 до 2:1, где исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас.

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с содержанием воды 97-99% масс., в качестве обезвоживающей добавки используют шлам химводоочистки тепловой электрической станции (ТЭС) влажностью не более 3%, дозирование и смешение активного ила с шламом химводоочистки ТЭС осуществляют в соотношении (7-10):(1-2)% масс., полученную смесь обезвоживают в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют центрифугирование в течение 1-3 минут до получения смеси влажностью 69-74%, а на второй стадии - осуществляют сушку на ленточной сушилке при температуре 105-115°С в течение 20-40 минут до получения смеси влажностью 40-45%, далее обезвоженную смесь формуют путем гранулирования и затем гранулы покрывают органической добавкой, при этом топливные гранулы содержат, % масс.: активный ил - 65-75, шлам химводоочистки ТЭС - 6-10, органическая добавка - остальное.

Изобретение описывает способ получения топливных угольных брикетов, включающий в себя технологические стадии: отсев угольной шихты от крупной фракции; ее смешение со связующим; брикетирование; сушку и затаривание полученных брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующего используется комплексное связующее, содержащее водный раствор полиэлектролита на основе ПАА с повышенной молекулярной массой (более 15 млн а.е.м.), неионогенное водорастворимое ПАВ - пропиленгликоль и гуминовый препарат «Биогум».

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов, включающий смешение углеродсодержащих материалов, отходов деревообработки и продуктов пылеулавливания процессов сланцепереработки, их формование, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют угольные шламы, которые предварительно обогащают на короткоконусном гидроциклоне с получением удельно легкого и удельно тяжелого продукта, затем удельно легкий продукт обогащают на концентрационном столе с получением удельно легкого и удельно тяжелого продукта, после чего удельно тяжелый продукт короткоконусного гидроциклона и удельно тяжелый продукт концентрационного стола отправляют в отвал, а удельно легкий продукт концентрационного стола смешивают с отходами деревообработки и продуктами пылеулавливания процессов сланцепереработки с образованием шихты влажностью от 6 до 9% и направляют на формование брикетов.

Изобретение описывает композицию для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, при этом в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02. Технический результат: получение твердого древесного топлива, обладающего пониженной пылимостью, повышенной насыпной плотностью, твердостью и высокой теплотворной способностью. 3 табл., 2 пр.

Наверх