Способ очистки продуктов сжижения угля

 

Союз Советскни

Соцналнстнческни

Республик

ОПИСАН

ИЗОБРЕТЕН

)791256

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 0304.78 (21) 260 (23) Приоритет - (32) 04 . (31) 784047 (зз)

Опубликовано 2 3,1 2 S 0, 6юлле

Дата опубликования описани

С 10 G 1/06

Государственным комитет

СССР но делам изобретений и открытий

3) УДК 662 ° 7 (088.&) Иностранцы

Норман Л. Карр и Эдгар Л. Макджиннис (СИ ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Гал4 Рисерч энд Дивелопмент Компани" (СШЛ) (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОДУКТОВ СЖИЖЕНИЯ УГЛЯ

Изобретение .относится к способам очистки продуктов, полученных при сжижении угля, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ очистки продуктов 5 сжижения угля, полученных в результате гидрогенизации от твердых частиц путем механического отделения

r11 .

Однако суспендированные частицы 1Р золы очень малы, некоторые имеют субмикронные размеры, и поэтому их очень трудно удалить из жидких продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки продуктОв сжижения угля от твердых частиц путем механического отделения последних. В результате жидкие продукты гидрогениэации разделяют на целевые продукты и поток, содержащий концент-2О рат твердых частиц (2) .

Однако скорость очистки продуктов недостаточна.

Цель изобретения — повышение скорости очистки продуктов. 25

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки продуктов сжижения угля от .твердых частиц путем механического отделения последних в исходное сырье перед отделением час- 3р тиц добавляют порционно 0,0515,0 вес.% алифатического спирта

С -С1,образующего с исходным сырьем гомогенную смесь, с промежутками между порциями 0,5-180 мин.

Предпочтительно в качестве спирта используют изопропиловый, первичный, вторичный, третичный бутиловый спирт °

Кроме того, промежуток между последней порцией спирта и отделением твердых веществ составляет 0,5-180 мин.

Скорость извлечения твердых частиц значительно больше возрастает при порционной добавке спирта, чем при одноразовом добавлениии.Перед добавлением спирта температура ис ходного сырья должна составлять 38371 С, предпочтительно 66-316 С и

204-2880С. После добавления каждой порции спирта исходное сырье тщательно перемешивают с.получением гомоген- ного состава в жидкой фазе. Между добавками порций спирта очищаемое сырье выдерживают при температуре смешения от 30 с до 3 ч, предпочтительно от 1 мин до 1 ч, или от 2-5 до 30 мин. Такие же промежутки времени используют как время выдержки между добавкой последней порции спирта и стадией отделения твердых ве791256

24 1 сну ществ от жидкости. При введении избыточного количества спирта одной порцией эффект ухудшается. Однако если то.же количество спирта добавлять порционно с установленными промежутками времени между добавками, то достигается гораздо больший эффект.

Часть спирта можно рециркулировать.

Возможно использование смеси нескольких спиртов.

В случае, если спирт порционно добавляют к горячей, неотфильтрованной суспензии растворенного угля,полученную смесь перемешивают и подвергают выдержке между порциями и после последней порции. Затем смесь пропускают через фильтр, на который предварительно наносят покрытие из диатомовой земли. Фильтрат, содержащий спирт, подвергают перегонке для извлечения спирта. Спирт рециркулируют и смешивают с подаваемым на фильтр потоком вместе с необходимым количеством свежего спирта.

Данные по фильтрации обрабатывают в соответствии с математической моделью фильтрации т/+ = к ас, где Х вЂ” время фильтрации, мин, % — вес собранного фильтрата за время Т

К вЂ” коэффициент сопротивления

2 фильтровальной лепешки,мин/г, С - коэффициент сопротивления предварительного покрытия, мин/г /® — (скорость), г/мин .

Количество извлеченного фильтрата ц автоматически регистрируют как функцию времени Т . M и ) представляют собой основные опытные данные.

Такие параметры как температура, падение давления на фильтре, природа предварительного покрытия и способ его нанесения, толщина предварительного покрытия и площадь поперечного сечения фильтра для получения сравнимых результатов поддерживают постоянными. .При осуществлении опытов по фильтрации используют сито с отверстиями величиной 90 меш. Сито предваритель.но покрывают диатомовой землей. Толщина слоя сîоñ òТà â ë ÿ åеò Т 11,27 см. Фильтрующий элемент имеет внутренний диаметр 1,9 см, высоту 3,5 см, площадь поверхности 2,84 см . Для предотвраQ щения деформации сито опирается на прочный каркас. Операцию нанесения предварительного покрытия осуществляют путем напыления на него 5 вес.Ъ сеспензии дикалитового материала в легком масле с использованием азота под давлением 2,8 кг/см . Нанесение предварительного покрытия осуществляют при температуре, близкой к температуре последующей операции фильтрования. Полученный пористый слой материала предварительного пок5

19

55 бО рытия весит 1,2 r. После нанесения материала предварительного покрытия через фильтр в течение .1-2 с продувают азот под давлением 0,35 кг/см для удаления следов легкого масла.

Затем в отдельный автоклав вводят образец продукта сжижения угля — неотфильтрованное масло (НОМ) в количестве 750 г. Температуру продукта поддерживают 38-54îÑ. Продукт непрерывно перемешивают . Перемешивание осуществляют с использованием двух турбин диаметром 5 см. Скорость вала составляет, 2000 об/мин.

Фильтрование начинают при давлении азота в автоклаве 2,8-5,6 кг/см.

Вытекающее из автоклава НОМ пропускают через спираль предварительного подогрева, время пребывания в которой регулируют с гомощью клапанов.

Температуру сырья поддерживают постоянной. HOM из предварительного подогревателя подают на фильтр. Фильтрующий элемент и нагреватель фильтра так же, как и спираль предварительного нагрева, оборудованы термопарами. Вес фильтрата автоматически регистрируют каждые пять с„

Для определения эффективности добавок проводят сравнительные опыты, используя одну и ту же партию исходного НОМ. В опытах используют продукт сжижения угля (масло), имеющий следующие характеристики

Удельный вес при

15 i 60C 1,15

Кинематическая вязкость при 98,,9 С

Плотность при

15,6ОС 1,092

Зола 4,49 вес.Ъ

Нерастворимые пиридины 6,34 вес.%

Данные по дистилляции приведены. в табл. 1.

Пример 1. Фильтрацию продукта сжижения угля проводят с добавлением различных спиртов и фенола при 260ОС и падении давления на фильтре 2,8 кг/см.

Влияние на фильтрацию спиртов и фенола представлено в табл. 2.

Коэффициент К сопротивления фильтрации является лучшим индикатором воздействия добавки на фильтрацию, так как этот коэффициент исключает все воздействия на фильтрование со стороны фильтрующей системы и предварительного покрытия. С другой стороны, величина С иллюстрирует действие фильтрующей системы и предварительного покрытия независимо от влияния добавок спирта или фенола.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что коэффициент К сопротивления фильтрации при введе нии спиртов уменьшается, однако в различной степени, причем наибольший эффект на снижение коэффициента сопротивления

791256 оказывает вторичный бутиловый спирт.

Напротив, фенол увеличивает коэффициент сопротивления, показывая, что это дисперсная среда, а не агломе" рат. Поэтому присутствие фенола оказывает обратный эффект на фильтрацию продуктов сжижения угля.

Пример 2. Фильтрацию проводят с введением метилового и этилового спиртов при 210бС и падеНИи давления на фильтре 5,6 кг/cM

Влияние на фильтрацию метилового и этилового спиртов показано в табл. 3, Как видно из приведенных данных, метиловый спирт увеличивает коэффициент К сопротивления фильтрации, тогда как этиловый спирт уменьшает его.

Пример 3. Фильтрацию продукта сжижения угля проводят с добавлением органических кислот, альде- 20 гидов и кетонов при 260 С и падении давления 5,6 кг/см .

Влияние на фильтрацию указанных добавок представлено в табл. 4.

Фильтрацию провочят с добавлением, 25 метилзтилкетона при 210 С и падении давления 5,6 кг/см .

Влияние на фильтрацию метилэтилкетона показано в табл. 5.

Как видно из приведенных данных, бутиловый альдегид, метилэтилкетон и уксусная кислота оказывают незначительное воздействие на коэффициент

К сопротивления фильтрации. Введение ацетона незначительно увеличивает коэффициент. В промышленности использование кислот нежелательно вследствие их агрессивности.

Л р и м е р 4. Фильтрацию проводят с добавлением изопропанола при

260ОC и падении давления 2,8 кг/см . 40

Зависимость коэффициента сопротивления фильтрации и скорости реакции от количества вводимого изопропанола представлено в табл. 6.

Приведенные данные показывают,что 45 по мере увеличения количества изопропанола от 0 до 1-2 вес.% происходит постепенное уменьшение коэффициента К сопротивления фильтрации. Однако преимущества при добавлении

2,7 вес.Ъ спирта ниже, чем при 2 вес.Ъ что указывает на уменьшение полезного эффекта при увеличении количества спирта сверх критического.

Пример 5. Фильтрацию проводят с порционным добавлением вторичного и третичного бутилового спирта при 260оС, падении давления

5,6 кг/cM 2 и времени выдержки 2 мин при 260oC ° Спирт добавляют в исходный очищаемый продукт, имеющий тем- е0 пературу 49ос.

Зависимость коэффициента К сопротивления фильтрации от времени выдержки при порционном добавлении спиртов приведены в табл. 7. 65

Приведенные данные показывают, что время выдержки между введением в подаваемое на фильтр сырье вторич-, ного бутилового спирта и проведением фильтрации оказывает действие на коэффициент К сопротивления фильтрации. В течение 80 мин добавления порции вторичного бутилового спирта действие спирта увеличивается до пика и затем уменьшается, так что выяв» ленное преимущество добавки выае пос ле 40 мин, чем после 1 или 80 мин.

После добавления второй порцИи вто-. ричного бутилового спирта эффект добавки выше спустя 5 мин, чем спустя

55 мин. То же относится и к добавлению третичного бутилового спирта. кроме того, эффект добавления первых двух процентов вторичного бутилового спирта увеличивается и снижается с выдержкой, эффект второй добавки что" ричного бутилового спирта аналогично возрастает и снижается с выдержкой, второй пик имеет место при более низ" ком сопротивлении фильтрации, чем первый пик. Это указывает на то, что порционное добавление вторичного бутилового спирта позволяет достичь повышенного преимущества от введения спирта.

Пример 6. Фильтрацию проводят с использованием изопропанола и выдержкой времени между добавкой изопропанола к исходному сырью и началом фильтрации при 260 С и падении давления 5,6 кг/см .

Влияние на фильтрацию увеличения времени выдержки представлено в табл. 8.

В

Приведенные данные показывают положительное влияние на коэффициент К сопротивления фильтрации увеличения времени выдержки межцу добавкой иэопропанола и началом фильтрации. Эти данные иллюстрируют влияние взаимодействия спирта и исходного сырья.

Пример 7. Проводят четыре опыта по фильтрации с выдержкой времени между введением изопропанола в исходное сырье и началом фильтрации при 260ОС и падении давления

5,6 кг/см .

На чертеже представлен график зависимости величины W от величины T/W, представляющей собой обратную скорость реакции.

Наклон каждой кривой равен К, а пересечение их с вертикальной осью соответствует С . Кривые 1-4 иллюстрируют проводимые опыты 1-4, соответственно.

В первом опыте изопропанол в сырье не добавляют. В опытах 2,3 и 4 в исходное сырье добавляют 2 вес.Ъ спирта, время выдержки составляет

2,4 и 6 мин, соответственно.

Параметр С представляет собой, в первую очередь, характеристику предварительного покрытия, так как он

791256 бой время, прошедшее от начала опыта по фильтрации до момента получения экспериментальных данных. Использование изопропанола снижает сопротивление фильтрации во всех случаях.

Постепенное увеличение времени между добавкой иэопропанола и началом опыта по фильтрации приводит к постепенному снижению сопротивления фильтрации.

Пример 8. Проводят ряд дополнительных опытов по фильтрации с использованием порционной подачи спирта. Иэопропанол добавляют к исходному сырью, имеющему температуру

43-54ОС ° Время выдержки между последней порцией спирта и началом фильтрации составляет 5 мин при темйера— туре 260ОС. Фильтрацию проводят при

260оС и падении давления 5,6 кг/см .

Результаты сравнительного аналиЩ эа влияния на фильтрацию разовой и порционной добавок спирта приведены в табл. 9.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что добавка 4 вес.Ъ иэопропанола одной порцией приводит к незначительному улучшению k коэффициента сопротивления по сравнению с добавкой одной порции 2 вес.Ъ. изопропанола. Однако добавка вес.% иэопропанола в виде двух отдельных порций

ЗО приводит к значительному улучшению коэффициента сопротивления ° представляет собой величину, обратную скорости фильтрации в начале опыта перед тем, как на поверхности предварительного покрытия отложится существенное количество отфильтрованного вещества. C другой стороны, наклон кривой К представляет собой параметр фильтровальной лепешки, отложившейся на предварительном покрытии в течение фильтрации, и поэтому характерирует фильтрацию саму по себе, беэ предварительного покрытия. Относительно низкий наклон кривой К (низкая величина коэффициента К сопротивления фильтрации) характеризует достаточно низкое сопротивление осадка на фильтре. Верхняя кривая имеет наибольший наклон (наибольшее значение К), тогда как нижняя кривая имеет наименьший наклон (низшее значение К) .

После одной минуты фильтрации по верхней кривой количество фильтрата меньше, чем по нижней кривой. Хотя каждая кривая характеризуется более низкой скоростью фильтрования, т.е.

« более высоким значением (скорость) небольшой наклон кривой в конце опыта указывает на то, что скорость фильтрации незначительно уменьшается в течение опыта.

Временные значения, отмеченные вдоль каждой кривой, представляют соТ а б л и ц а 1

Выкипание,В Температура при

1 атм, С

270

285

297

317

341

368

409

487

71 (Отгоняются все летучие компоненты) 496

К, мин/г

Я

С, мии, г, г/м1 ц

Добавка, вес.Ъ

0,0256

0,0245

0,22

0,12

Отсутствует

Н -Пропилоный спирт, 2

Таблица 2

791256

Продолжение табл, 2

С, мин/ г -r/ìèí

K мин/г

Добавка, вес,%

Вторичный бутиловый спирт, 2

0,13

5,0

0,0164

Третичный бутиловый спирт, 2

5,6

0 05

0,0236

0,0226

Изоамиловый спирт, 2 фенол, 2

0,28

3,1

2,8

0,27

0,0278.м

Таблица 3

Добавка

0,0254

0,0341

5,0

0,07

4,5

0,07

0,0376

4,4

0,6

4,6

0,0319

0,10

Т аб лица 4

У

Добавка, вес.% К, мин/г С, мин/г /%, г/мин

-(0,0247

0,20

3,5

Отсутствует

Бутиловый альдегид, 2

0,0258

0,0263

0,18

3,5

0,32

Отсутствует

2,5

Уксусная кислота, 2

0,35

2,5

Отсутствует

0,26

3,0

Ацетон, 2

0,23

2,9

Т а б л и ц а 5

Добавка К,мин/г p,ìèí/ã —,г/мин

Отсутствует

0 0235 0 15 4 1

Метилэтилкетон

0,0256 0,17 3,9

Таблица 6

Отсутствует 0,0192

Изопропанол, 1 0,0119

Изопропанол, 2 0,0065

5,6

7,3

8,6

Изопроианол, 4 / 1

0,0086

8,2

Отсутствует

Метиловый спирт

Отсутствует

Этиловый спирт мин/г С, мин/г

0,0245

0,0239

0,0372

791256

Таблица 7.м

° «»

К, мин/г й.

С, мин/r / W, r/мин-

Добавка, вес.%

Время при

49 С от введения добавки до фильтрации, мин

3,8

0,06

О, 0534

Отсутствует

ВтарИЧНЫй бутиловый спирт, 2

0,0309

2,8

0,29

Вторичный бутиловый спирт, 2

0,0301

0,12

Вторичный бутиловый спирт,2

0,0309

2,8

0,29

0,0190

Вторичный бутиловый спирт, 4"

85 (5 мин после первой порции) 0,16

4,2

Вторичный бутиловый спирт, 4"

1 35 (55мин после первой порции) 0,17

3,7

0 0265

Третичный бутиловый спирт, 2

0,0236

5,6

0,05

Третичный бутиловый спирт, 2 0,0247 0 15 4,1 45

Таблиц а 8 (р, г/мин

Добавка, вес.% К, мин/г

Время от введения добавки до начала фильтрации, мин

0,0284

0,0191

0,0144

О, 0139

0,0464

0,0209

Отсутствует

Изопропанол,2

3,9

5,4

Изопропанол,2

7,0

Изопропанол,2

Отсутствует

Иэопропанол,2

7,1

2,4

3,4

Таблица 9

Добавка, вес.%

Отсутствует 0,0510 0t07 3,8

Изопропанол, 2 (введен одной порцией) 0,0239

0 09

4,9 Включает исходные 2 вес.% плюс дополнительные 2 вес.%, добавленные спустя 80 мин.

791256

Продолжение табл. 9

Добавка, вес. Ъ . К, мин/г2 С, мин/г T, г/мин

0,03

6,5

0,0188

Изопропанол, 4 (введен одной порцией) 5,7

0,0218

0,05

Формула изобретения

Z/ÌèÍ

0,2

Сю

42

L

/ 2 Я

Составитель Н. Королева

Редактор И. Михеева Техред Е,Гаврилешко Корректор A. Гриценко

° »

Эаказ 9114/74 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изопропанол, 4 (введен двумя порциями, причем вторая порция (2) введена через 30 мин после добавки первой порции (2) 1. Способ очистки продуктов сжиже- go ния угля от твердых частиц путем механического отделения последних, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости очистки, в исходное сырье перед отделением твердых частиц добавляют порционно

0,05-15,0 вес.Ъ алифатического спирта С -С, образующего с исходным сырьем гомогенную смесь, с промежутками между пор иями 0,5-180 мин.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю- 30 шийся тем, что, в качестве алифатиче кого спирта используют изопропиловый, первичный, вторичный, тре тичный бутиловый спирт.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю-. шийся тем,,что промежуток между последней порцией спирта и отделением твердых частиц составляет 0,5180 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Патент США 9 3852183, кл. 208-10, опублик. 1974.

2. Патент CtJA Р 3892654, кл. 208"8, опублик. 1975 (прототип).