СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОГО БРИКЕТА Российский патент 2015 года по МПК C10L5/02 C10L5/10 C10L5/14 

Изобретение относится к переработке некондиционных отходов угольной промышленности, в частности к составам для получения брикетов, состоящих из твердых горючих ископаемых, биотопливных материалов и связующего нефтяного происхождения, и может быть использовано в качестве топлива в энергетической промышленности и быту.

Известен углеродсодержащий брикет и способ его получения с применением углеводородного связующего. Наполнителем брикета служит термообработанная смесь отходов переработки косточковых плодов, угольная или коксовая мелочь [1].

Недостатком указанного состава является недостаточная влагостойкость брикета за счет применения крахмала в качестве связующего вещества.

Известен топливный брикет и способ его получения, состав которого включает смесь угольной мелочи и связующего, содержащего пек из кубового остатка ректификации таллового масла не менее 0,5% от массы угля и производное сульфокислоты не менее 0,5% от массы угля. Формованную смесь подвергают термообработке при температуре 200-800°C не менее 4 мин [2].

Недостатком указанного состава является относительная дефицитность применяемых связующих.

Известен способ получения брикетов из бурого угля с использованием в качестве связующего бытовых отходов полиэтилена. Измельченные до размеров частиц менее 2,0 мм бытовые отходы полиэтилена добавляют в брикетируемую смесь в количестве 4,4÷5,0% на сухую массу угля, нагревают до температуры 120÷140°C, производят изотермическую выдержку в течение 30 мин и прессование брикетов при давлении 78 МПа [3].

Недостатком данного способа и состава является выделение в атмосферу токсичных веществ в процессе сжигания полиэтилена, выполняющего роль связующего топливного брикета.

Наиболее близким является способ брикетирования буроугольного сырья с соотношением компонентов: расплавленный битум - 50% (мас.) с предварительно высушенным и механоактивированным лигнином - 50% (мас.), полученную смесь связующего (10% мас.) смешивают с 90% (мас.) буроугольной мелочи [4].

Недостатком указанного состава являются повышенные выбросы серы при сгорании топливного брикета.

Техническим результатом является повышение экологической безопасности вследствие снижения доли выбросов сернистых соединений при сжигании топливных брикетов.

Технический результат достигается тем, что состав для получения топливного брикета, включающий термообработанную угольную мелочь и остатки нефтепереработки в качестве связующего вещества, содержит термообработанную угольную мелочь до влажности не более 4-5%, термообработанный до влажности не более 4-5% сульфатный гидролизный лигнин, который нейтрализован раствором в соотношении Т:Ж как 1:5 гашеной извести в количестве 1,34 кг на тонну сульфатного гидролизного лигнина и подвергнут механической активации, при следующем соотношении компонентов, мас.%: термообработанная угольная мелочь - 74-75%, сульфатный гидролизный лигнин - 11-15%, остатки нефтепереработки - 15-10%.

Отличительными признаками предложенного состава являются количественное соотношение компонентов, а также нейтрализация сульфатного гидролизного лигнина раствором гашеной извести. Оригинальное решение в виде нейтрализации серной кислоты, адсорбированной пористой структурой сульфатного гидролизного лигнина, раствором гашеной извести позволяет перевести сернистые соединения в форму солей, не образующих летучих соединений при сжигании брикетов и не обладающих агрессивным действием на окружающую природную среду. Возможность формирования требуемой последовательности для выполнения действий для получения состава топливного брикета, а также сам состав позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Пример выполнения способа

Пример 1. Состав содержит термообработанную угольную мелочь до влажности не более 4-5%, термообработанный до влажности не более 4-5% сульфатный гидролизный лигнин. Сульфатный гидролизный лигнин нейтрализован раствором в соотношении Т:Ж как 1:5 гашеной извести в количестве 1,34 кг на тонну сульфатного гидролизного лигнина. Сульфатный гидролизный лигнин после нейтрализации подвергнут механической активации. Состав топливного брикета характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%: термообработанная угольная мелочь - 75%, сульфатный гидролизный лигнин - 15%, остатки нефтепереработки - 10%. Давление прессования составляло 175 МПа.

Пример 2. Состав содержит термообработанную угольную мелочь до влажности не более 4-5%, термообработанный до влажности не более 4-5% сульфатный гидролизный лигнин. Сульфатный гидролизный лигнин нейтрализован раствором в соотношении Т:Ж как 1:5 гашеной извести в количестве 1,34 кг на тонну сульфатного гидролизного лигнина. Сульфатный гидролизный лигнин после нейтрализации подвергнут механической активации. Состав топливного брикета характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%: термообработанная угольная мелочь - 74%, сульфатный гидролизный лигнин - 11%, остатки нефтепереработки - 15%. Давление прессования составляло 170 МПа. В табл.1 представлены результаты испытаний на прочность топливных брикетов.

Таблица 1 №п/п Способ Расход, % (масс.) Давление прессования, МПа Прочность брикетов на сжатие, МПа угольная мелочь остатки нефтепереработки сульфатный гидролизный лигнин 1 Прототип №2455345 90 5 5 50 5,4 Предлагаемый способ 2 Пример 1 75 10 15 175 5,75 3 Пример 2 74 15 11 170 7,41

В таблице 2 приведены выбросы загрязняющих веществ при сгорании брикетов предложенного состава для котельной установки с потреблением топливных брикетов 44 кг/ч.

Таблица 2 Название вещества Выброс, г/с Снижение выбросов, % прототип предлагаемый способ Азота диоксид (Азот (IV) оксид) 7,80·10^-3 6,57·10^-3 15,77 Азот (II) оксид (Азота оксид) 1,20·10^-3 1,07·10^-3 10,83 Сера диоксид (Ангидрид сернистый) 7,70·10^-2 2,33·10^-3 69,81

Данные, приведенные в табл. 2, иллюстрируют снижение выбросов загрязняющих веществ при сжигании топливных брикетов разработанного состава.

Разработанный состав для получения топливного брикета способствует повышению экологической безопасности вследствие снижения доли выбросов сернистых соединений при сжигании топливных брикетов. Использование предложенного состава для получения топливного брикета вносит вклад в решение задачи защиты окружающей среды вследствие вовлечения в переработку отходов угледобывающей и углеперерабатывающей промышленности. Изобретение также позволяет решить остро стоящую проблему утилизации отходов гидролизной промышленности - сульфатного гидролизного лигнина, нейтрализовав его негативное воздействие на окружающую среду.

Источники информации

1. Пат. 02114902 Российская Федерация, МПК C10L 5/44. Carbon-containing briquette and method of preparation thereof [Электронный ресурс]/Lurij V.G. - №97107735/04. - Режим доступа: http://patentscope.wipo.int.

2. Пат. 02078120 Российская Федерация, МПК 6 C10L. Fuel briquette and method of fabrication thereof [Электронный ресурс]. - №95102216/04. - Режим доступа: http://patentscope.wipo.int.

3. Пат. 2373261 Российская Федерация, МПК C10L 5/14. Способ получения брикетов из бурого угля [Электронный ресурс]. / Данилов О.С, Михеев В.А., Москаленко Т.В., Леонов А.М. - №2008109775/04, 13.03.2008. - Режим доступа: http://www.fips.ru.

4. Пат. 2455345 Рос. Федерация: МПК C10L 5/16. Способ брикетирования буроугольного сырья [Электронный ресурс]/Александрова Т.Н., Рассказова А.В.; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН (ИГД ДВО РАН). - №2011106057/04; заявл. 17.02.2011; опубл. 10.07.2012. - Режим доступа: http://wwwl.fips.ru.

Изобретение относится к составу для получения топливного брикета, который содержит термообработанную угольную мелочь и остатки нефтепереработки в качестве связующего вещества, при этом он содержит термообработанную угольную мелочь до влажности не более 4-5%, термообработанный до влажности не более 4-5 % сульфатный гидролизный лигнин, который нейтрализован раствором в соотношении Т:Ж как 1:5 гашеной извести в количестве 1,34 кг на тонну сульфатного гидролизного лигнина и подвергнут механической активации, при следующем соотношении компонентов, масс.%: термообработанная угольная мелочь - 74-75%, сульфатный гидролизный лигнин - 11-15%, остатки нефтепереработки - 15-10%. Технический результат заключается в повышении экологической безопасности вследствие снижения доли выбросов сернистых соединений при сжигании топливных брикетов. 2 табл., 2 пр.

Состав для получения топливного брикета, включающий термообработанную угольную мелочь и остатки нефтепереработки в качестве связующего вещества, отличающийся тем, что содержит термообработанную угольную мелочь до влажности не более 4-5%, термообработанный до влажности не более 4-5% сульфатный гидролизный лигнин, который нейтрализован раствором в соотношении Т:Ж как 1:5 гашеной извести в количестве 1,34 кг на тонну сульфатного гидролизного лигнина и подвергнут механической активации, при следующем соотношении компонентов, мас.%: термообработанная угольная мелочь - 74-75%, сульфатный гидролизный лигнин - 11-15%, остатки нефтепереработки - 15-10%.