Способ получения агломерированного бездымного твердого топлива из буроугольной пыли

Способ получения агломерированного бездымного твердого топлива из буроугольной пыли

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛОМЕРИРОВАННОГО БЕЗДЫМНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ИЗ БУРОУГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, включающий смешивание буроугольной пьши с жидким агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности агломератов, в качестве жидкого агента используют 3-5%-ный раствор едкого натра, смешивание буроугольной пыли с раствором едкого натра осуществляется в массовом соотношении 1:(о,4-1,2) и полученную смесь нагревают при 450-550 С в течение 2-3 ч в автоклаве.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 10 Т 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3631538/23-26 (22) 09,06.83 (46) 30.08.85. Бюл. 11 - 32 (72) В.A. Тамко, В.И. Саранчук и Л.Ф. Вутузова (71) Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР (53) 662.642(088.8) (56) Сысков К.И. и др. Гранулирование и коксование бурых углей. — М., 1968, с. 38-43.

Ы3 » 1175958 А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛО!1ЕРИРОВАННО! О БЕЗДЬМНОГО ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА ИЗ БУРОУГОЛЬНО1! ПЪ!ЛИ, вклю— чающий смешивание буроугольной пыли с жидким агентом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения прочности агломератов, в качестве жидкого агента используют 3-57 — ный раствор едкого натра, смешивание буроугольной пыли с раствором едкого натра осуществляется в массовом соотношении 1:(0,4 †2 ) и полученную смесь нагревают при 450 †5 С в тече— ние 2 — 3 ч в автоклаве °

1175958

Изобретение относится к комплексной безотходной переработке бурых уг- лей, конкретно к способу получения агломерированного бездымного твердого топлива, и может быть использовано в 5 быту, на электростанциях, а также в качестве технологического топлива (для получения карбида кальция, агломерации, цветной металлургии и т.д.)

В связи с тем, что полученное бездым-10 ное твердое топливо имеет очень раз— ветвленную пористую структуру и малый удельный вес, его можно применять для очистки сточных вод.

Цель изобретения — повышение проч-15 ности агломератов.

В предлагаемом способе имеет место принципиально новый химический меха-.. низм связывания и спекания частиц буроугольной пыли, т.е. превращения не-20 спекающихся бурых углей в спекающиеся.

Во время смешивания угля с раствором щелочи и в процессе термической обработки полученной тестообразной мас- сы происходит взаимодействие щелочи с органическими составляющими угля, что приводит к углублению процесса деструкции угля. В результате этого взаимодействия образуются вещества, способные спекать мелкозернистый щ полукокс в куски бездымного твердого топлива величиной 30-50 мм.

Связывающая способность веществ, образующихся в процессе термохимической обработки угля, объясняется тем, что они имеют высокую вязкость и низкую температуру кипения.

Предлагаемый способ позволяет осуществить комплексную, безотходную переработку угля, где наряду 40 с агломерированным бездымным твердым топливом можно получать нужные для народного хозяйства жидкие и газообразные продукты.

Технико-экономические преимущесх- 45 ва предлагаемого способа по сравнению с известным, заключаются в повышении прочности агломерата, полученного из буроугольной пыли, а также в получении дополнительных жидких и газообразных веществ как сырья для химической промышленности и энергетики, а также в отсутствии стадий гранулирования мелких классов бурых углей. 55

Комплексная переработка угля согласно предлагаемому способу экономически целесообразна, так как пе— реработке подвергается буроугсльная пыль, химико-технологическое использование которой в естественном виде весьма сложно.

Затраты на переработку по предлагаемому способу незначительны, поскольку используются для смачивания недефицитные и дешевые щелочи (в отличие от нефтепродуктов или угольного пека ). Для переработки 1 г уголь. ной пыли необходимо 20-30 кг щелочи.

В процессе такой переработки получают агломерированное бездымное твердое топливо, а также ценные жидкие и газообразные вещества, которые

:) используются в качестве химического сырья и энергетического топлива.

При использовании агломерирован-, ного бездымного твердого топлива вредные летучие составляющие угля не выбрасываются в окружающую среду, а наоборот, .служат источником хими— ческого сырья и энергетического топлива. Так, например, газы, получаю— щиеся при обработке буроугольной пыли по предложенному способу содержат ценные вещества: Н>, СО, СН4, С Н, СЗНо, С4Н О, высшая теплота сгорания смеси которых 26303 кДж/м

Способ осуществляют следующим образом, Буроугольную пыль (размер частиц

0-0,5 мм )смешивают с 3-57-ным раствором щелочи, взятом в количестве

0,4-1,2 вес,ч. на 1 вес.ч. буроугольной пыли.

Полученную тестообразную массу по мещают в автоклав, вакуумируют и осуществляют термообработку при 450о

550 С в течение 2-3 ч. Давление, до- стигаемое в автоклаве за счет обра— зования продуктов пиролиза буроугольной пыли, составляет 50-100 ат, После термообработки выпускают из автоклава газообразные продукты в горя— чем виде. Затем методом конденсации отделяют жидкие продукты пиролиза от газообразных. После этого выгружают агломерированное бездымное твердое топливо.

Опытным путем установлено, что при осуществлении способа с обработкой буроугольной пыли раствором NaOH, концентрация которого менее 37, получается слабоспекающийся продукт. При концентрации раствора щелочи больше

5Х прочность полученного полукокса увеличивается незначительно, одно1175958 временно растет содержание неоргани.ческого остатка в нем. Чтобы обеспечить достаточную спекаемость буроугольной пыли, необходимо обработать ее 3-57.-ным раствором NaOH взятом в количестве, необходимом для получения тестообразной массы, равном

1 вес.ч. раствора íà 1 вес.ч, угольной пыли. В зависимости от качества угля, его зольности, содержания гид- 1О ратационной воды берут 0,4-1,2 вес.ч. раствора NaOH на 1 вес.ч ° .буроугольной пыли.

Время термообработки менее 2 ч приводит к недостаточному спеканию 15 пыли, т.е. химическое взаимодействие осуществляется неполностью. Обработка угля в течение более 3 ч не влияет на качество полукокса, увеличивая при этом энергоемкость процесса. 20

Оптимальная температура термообработки равна 450-550 С. Обработка угольного сырья при температуре ниже

450 С приводит к недостаточному его о спеканию, ухудшению качества полу - 25 кокса. При температуре выше 550 С прочность полученного полукокса снио жается, а при температуре выше 700 С образуется мелкозернистый полукокс.

В результате обработки буроуголь- 30 ной пыли согласно предлагаемому способу,получают агломерированное бездымное твердое топливо (куски величиной 30-50 мм ), смолу пиролиза и газообразные вещества.

В табл..! представлена зависимость выхода и качества продуктов переработки угля от качества исходного сырья и условий проведения термообработки, Из табл, 1 видно, что лучшая спекаемость наблюдается в случае применения в качестве жидкого агента раствора NaOH, а степень превращения угля в жидкие и газообРазные продукты выше в случае пРиме- 45 кения раствора КОН.

В табл. 2 приведена зависимость количественного и качественного составов газообразных продуктов, полученных при термической обработке 50 (500 С) буроугольной пыли, от выбора исходного сырья и . жидкого смачивающего агента.

В табл. 3 представлены свойства и выход газообразных и жидких продуктов, В табл. 4 приведена техническая характеристика исходных углей и агломерированного бездымного твердого топлива.

Пример 1. Берут навеску 25 r буроугольной пыли Александрийского месторождения шахты "Новомиргородс— !! кая, что соответствует обезвоженной навеске 13,25 r и органической массе

10,3 г. Навеску смешивают с 10 мл .

5Е-ного раствора NaOH до получения .пастообразной массы. Весовое соотношение уголь:раствор 1:0 4. Полученную смесь помещают в автоклав объемом 0,5 л, плотно закрывают крышку, создают вакуум с помощью насоса Камовского и разогревают автоклав до 450 С.

Давление, создающееся в автоклаве, равно 128 ат. По истечении 2-3 ч начинают выпускать пиролизные газы через систему холодильников. При этом жидкие вещества конденсируются. а газообразные собираются в газометре. Полукокс выгружают из автоклава и охлаждают на воздухе, В ре— зультате получают 2,15 л (3,1 г) газообразных продуктов, 1,85 г жидких продуктов пиролиза, 8,3 r агломерированного бездымного твердого топлива в виде одного куска диаметром 45 мм.

Процент превращения на общую массу угля 37,4, на органическую массу 48,05.

Пример 2. Берут навеску буроугольной пыли Канско-Ачинского месторождения 25 г, что соответствует обезвоженной навеске 21,6 г и органической массе в 19,2 r. Методика обработки угля аналогична примеру 1.

В качестве жидкого смачивающего агента используют 57-ный раствор

ИаОН в количестве 22 мл. Весовое соотношение уголь:раствор 1:0 9.

Температура обработки 500 С. Давление газа в автоклаве 120 ат.

В результате опыта получено 3,85л (5,3 г) газообразных продуктов, 1,5 г жидких продуктов, 14,8 г твердого полукокса в виде куска диаметром 55 мм. Процент превращения на общую массу угля 31,5, на органическую массу 35,4.

Пример 3. Берут навеску буроугольной пыли Александрийского месторождения 25 r что соответствует обезвоженной навеске в 13,25 г и органической массе угля 10,3 г. Neтодика обработки угля аналогична

1175958

Таблица 1

ДавлеУгольное

НавесОрганичесИспользуеКонцент- Объем

Темпераавеса обез. рация водноro раствора ще— лочи, 7 ние гаместорождение ка угля, r щелочного растза,создавае— оженкая мая тура обработки щелочьго уг- масса мое в автоугля (без золы) вора, ! мл угля, о клаве, ат !

Александрийское 25 — 450 . 43

12,10 7,4!

О 450 128

10 450 !35! шахта 25

Новомиргородская ) 25

13,25 10,3 NaOH 5

13,25 10,3

КОН 5

10 550 155

500 60

13,25 10,3 NaOH 5

17,30 15,4

Канско- 20

Ачинский

500 120

500 140

25 21,60 19,2 JaOH 5

20 17,30 15,4 KOH 5

Продолжение табл.1

Степень превращения угля, Х

Внешний чественный выход уктов переработки угольной пыли вид твердого остатка !

Ма органическую массу . на сухую массу

1 образ- жидких Твердых (ОМУ) r г

Александрийское

24,0

Порошкообразный

39,20

Спекшийся 37,4

48,05

65,50 шахта

Новомиргородская

Слегка спекшийся

50,1

4,3 33

1,25 7,7

Спекшийся 41,9

53,9 примеру !. В качестве жидкого агента используют SX-ный водный раствор

Na0H в количестве 10,0 мл. Весовое соотношение уголь:раствор 1:0,4. Тем— пература обработки 550 С ° Давление газа, создающееся в автоклаве, 155 ат.

В результате опыта получено 3,3 л

14,3 г ) газообразных продуктов, !О

l,25 r жидких продуктов, 7,5 r агло1,7 1,20 1,20 9,2

3 1 2 15 1 85 $ 2

4,2 3,00 2,55 6,5 мерированного бездымного твердого топлива в вице одного куска диаметром

56 мм. Процент переработки на общую массу угля 41,9, на органическую массу угля 53,9.

Дпя освоения предлагаемого спосо— ба пригодны бурые угли Александрийского Канско-Ачинского и других месторождений.

1175958

Продолжение табл.!

Внешний Степень превращения вид тве- угля, 7 оличественный выход родуктов переработки уроугольной пыли рдого остатка на сухую массу

Твер жидких азообразых (ОМУ) г л

3,8 2,60

0,90 12,6 Порошкооб- 27,) 30,70 разный

Канскоачинский

5,3 3,85 1,50 14,8 Спекшийся 31,5 35,40

4,7 3,20 2,80 9,8 Слегка 43,4 48,70 спекшийся

П р и м е ч а н и е : Степень переработки угля оценивали по общему выходу газообразных и жидких! продуктов.

Таблица 2

Выход газа, об.Е

Угольное месторождеВодород Окись

Н углерода

СО

КислоРод

Азот 12

Двуокись ние для обработки угольной пыли

7,43 0,80 37,70 1,67 !0,47

11,10 1,60 47,90 0,70 4,10

Na0II

9,20 0,62 45,07 0,78 3,85

К0Н

7,20 0,78 52,74 0,94 4,47

КанскоАчинское

8,10 0,40 50,63 0,36 3,28

ЧаОН

7,80 0,30 50,20 0,50 4,25

КОН

Продолжение табл.2

Угольное

Выход газа, об.Е месторождение

Метан

СН

Этан

Cz Hf

Этилен

С1Н4

Пропан

С,Н8

Бутан

С Н gц

Алек сандррийское

23,22 7,79 0,40 9,28 0,56

0,68

18,40 7,90 0,80 5,70 0,30 1,50

Александрийское

1,шахта

Новомир— городская ) Используемый жидкий агент углерода с02

Пропилеи

С 31а на органическую массу

1175958

Продолжение табл.2

Выход газа,об.X

Угольное

: месторождение

Пропан.Сзн В

Булан

С Н о

Этан Зтилен

С Н С,Н етан

Н4

25,50 8,!7 0,56 4,23 0,42

1,60 шахта

Новомиргородская

22,!2 6,25 0,37 4,30 0,12

0,66

28,88 5,57 0,07 2,32 0,04 0,35

КанскоАчинское 20,59 8,40 0,10 7,20 0,06

0,06

Т а б л и ц а 3

Выход. газообразных продуктов, 7

Выход жидких продук тов, Ж

Высшая теплота сгорания, кДж/м газа на общую на органическую массу массу

26303

22,7

9,9

16,2

22680

NaOH

30,9

13,9

17,96 23953,6 1,3915

КОН

19,2 24,8

40,8

19571

5,8

1,4714

22,00

24,6

7,0

NaOH

34,53

19255

1,3911

27,6

18,2

1,4760 27,30

KOH

23050

16,2

30,7

Используемый жидкий агент для обработки угольной пыли

Удельная плотность га за, г/л

1,3973

1,4307

13,90

23,90

31., 50

Пропилеи

С и а об- на орую мас- ганичесу кую масl2

1175958

I

С 4 I

»3

C) I а Ъ

И Ъ

С3 о х а э Е»

Ю X е» и

Q Х л ох

kf Г-.

О

Ф о

1 а

Е- о сО

СЧ л

1l

Cl

СО

С 4 о 1 I м орох хоcto ихае ю ъ Х Э Ф I хэхох

Ц о

М О л

СЧ

"О

) ! о

I +

11 ш л

C) СЧ

Cl л

Р

С»4 л с«4

<»4 л

1 о л

Р ) <4 л

О 1 О

Р 1.О л л

О л л

СО

СО

1. ь

Е» л

Эе4

« л д

Е» и ои х :!

Ц о

1 л

I с4 I

1 г 1 1

00 л о .О л л

CV д

E л

ote х З

-б о

Э

I моа им о х и е» о о

Е» и

Ql е х л

Э х

cd

Г

>х у

f х

I Э

1

1 с

I

1

I

I !

r о

1 л хо охх а о хдх

Е» 6) кик юоа х хс. х л

Е»

Э Id

Р, о 6Lo

U x

l М

Ф

I M

« — — ——

Ф х

« !

lI о

l о х х и

x o о е»

1 Д

1 Ц Д о ц

6 о

Р ъ cd

1 CA Х

1 х 1

cd Р, х э о а

Х i и

Э х о о х

-1 а о

Ol Х I охэо е», и охик

Э Я Э>

554 а

I д о

1 д Г» л о Й йхи о и х

Р tk Х Х ъ сб э х ю х:с<

) I 1 ххх

cd I» cd

Ф И о о

Х Е» 6l и х

Э кос

O X cd

u cc: х х е» х

1 о о с х о и х