Способ обезвоживания низкосортного твердого топлива Советский патент 1983 года по МПК C10L9/00 

:п

о:)

(D

о

00

Изобретение относится к способа обработки твердого топлива, в частности к способам обезвоживания топлива, и может быть использовано S угольной промышленности. Известен способ обезвоживания твердого топлива, включающий нагре смеси твердого топлива и воды при 300-374с и давлении, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева ij , Однако известный способ не обес печивает получение топлива с высокой теплотворной способностью, Целью изобретения является повы шение теплотворной способности топ лива путем увеличения содержания в нем смолы. Поставленная цель достигается .согласно способу обезвоживания твер дого топлива, включающему нагрев смеси топлива и воды до ЗОО-374 С, нагрев осуществляют в присутствии органической кислоты. Органическую кислоту вводя в ко ;личестве, необходимом для достижения рН смеси в пределах от 3,5 до Причем нагрев осуществляют при давлении ниже 85 атм. Кроме того, перед нагревом до 374°С смесь топлива, воды и органи ческой кислоты нагревают при 240250°С и под давлением, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева, и отделяют топли во от воды. Предлагаемый способ обезвоживания топлива предназначен для обрабо ки низкосортного топлива, такого как биомасса, растительный материал отходы, навоз, торф и бурь1й уголь. Как правило, в этом топливе содержится много воды. Вода частично физически абсорбирована, частично присутствует в связанном виде в ге левидных структурах и частично хим чески связана. Топливо также содер жит много кислородсодержащих групп Теплотворную способность топлива можно значительно повысить путем максимального удаления воды с помощ процесса обезвоживания и кислородо содержащих групп -с помощью процесс декарбоксилирования. В необработанном состоянии топл во может содержать смолу (деготь), которую можно выделить из топлива путем экстракции. Нагрев тогшива свыше 300°С в некоторых случаях повышает количество сполы., выделен ной из низкосортного твердого топлива. Смола, являющаяся заменителе сырого минерального масла, предста ляет ценный материал. Выделенную смолу можно разделить на фракции перегонкой. Количество смолы, полученной при нагреве свыше , можно существенно увеличить и одновременно повысить теплотворную способность твердого топлива путем снижения рН смеси топлива и воды. Согласно предлагаемому способу обезвоживания низкосортного твердого топлива перед нагревом до температуры свыше или в ходе нагрева к смеси топлива и воды добавляют кислоту. За счет введения кислоты более . 1о% НИЗКОСОРТНОГО топлива в процессе обезвоживания можно превратить в смолу. По меньшей мере, часть полученной смолы выделяют из топлива и используют преимущественно для гранулирования или брикетирования обезвоженного твердого топлива, и получают брикеты, имеющие высокую прочность при раздавливании. Обезвоженное топливо, из которого была выделена смола, имеет пониженную теплотворную способность в сравнении с обезвоженным топливом, содержащим смолу. Однако такое различие в теплотворных способностях значительно компенсируется возрастающим количеством образующейся смолы. Кроме того, теплотворная способность обогащенного топлива существенно превышает теплотворную способность исходного низкокачественного твердого . топлива. Полученная смола имеет высоко ал ифатический характер и низкое содержание полиароматических компонентов . Природа добавляемой к смеси топлива и воды кислоты не очень важна. Используют органические кислоты, такие как лигносульфокислота. Очень подходящими являются муравьиная кислота и уксусная кислота. Пример 1. Австралийский. бурый уголь (теплотворная способность 26,7 МДж/кг) с содержанием |воды 60,0 вес.% и зольностью порядка Г, О вес.% суспензируют в воде (6 ч. воды на 10 ч. бурого угля), к которой добавляют техническую чистую ледяную уксусную кислоту в количестве, обеспечивающем рН смеси топлива и воды, равном 3,5 (14 ч. ледяной уксусной кислоты на 1000 ч. бурого угля), и затем нагревают смесь в автовклаве до со скоростью нагрева 8 С/мин, Затем автоклав открывают и отделяют от угля воду с помощью сита. Обработанный, обезвоженный уголь содержит 15 ввс.% воды и имеет теплотворную способность 32,1 Дж/кг. Этот обработанный уголь экстрагируют с помощью толуола, Количество смолы, вьщеленной в раствор в процессе э сстракции, составляет 6,8 вес.% Относительно количества бурого угля. Теплотворная способность экстрагированного обезвоженного угля составляет 29,3 МДж/кг, Для сравнения исходный бурый уголь подвергают экстракции с по,мощью толуола, количество смолы, выделенной в процессе экстракции, составляет 1,2% от количества исходного бурого угля. Для дальнейшего сравнения описанное обезвоживание бурого угля повторяют,за исключением добавления ледяной уксусной кислоты к смеси топлива и воды. Предельный выход смо лы в процессе экстракции составляет 2,4 вео.% от исходного количест ва бурого угля, а рН смеси после завершения процесса обезвоживания 7,5. Теплотворная способность обработанного угля до экстрагировани 31,8 МДж/кг. , . Пример 2. Коровий навоз (теплотворная способность 14,7 МДж считая на материал, содержащий воду и золу суспендируют в во де, к которой добавляют такое ко личество ледяной уксусной кислоты, чтобы рН смеси стало равным 4,5. Полученную смесь подогревают в авт клаве до затем уголь ют от воды. В этом процессе обезво живания на каждые 100 вес.ч. беззо ного и безводного материала, присутствующего в коровьем навозе, получают 40 вес.ч. беззольного и безводного угля, из которых с помощью экстракции получают 25 вес.ч смолы. Теплотворная способность угля, вычисленная на основе материала, не содержащего влаги и золы до и после- экстрагирования,/ соста ляет 31 и 28,5 МДж/кг соответствен :но. При повторении этого опыта, за исключением введения ледяной уксус ной кислоты (рН смеси из коровьего навоза в воде 7,5) на 100 вес.ч. беззольного и безводного вещества, присутствующего в. коровьем навозе, получают 34 вес.ч. беззольного и безводного угля, из которых путем экстракции выделяют 11 вес.ч. смолы При экстракции коровьего навоза на 100 вес,ч. беззольного и безвод 1ого вещества, присутствующего в ко ровьем навозе, получают 4 вес.ч. смолы. Это свидетельствует о том, что предлагаемый способ повышает выход смолы при обезвоживании коровьего навоза. Теплотворная способность экстрагированного коровьего навоза вычисленная на основе материала, не содержащего воду и золу, составляет 14,0 МДж/кг. Пример 3. 2500 г австралийского бурого угля, используемого в примере 1, содержащего 1500 г воды, 975 г органического вещества и 25 г золы, подвергают в виде водной смеси после подкисления ее до рН смеси 3,5 предварительной обработке при . Предварительную обработку осуществляют в автоклаве при давлении, превышающем давление паров воды при , а имен-i но при давлении 45 бар. После отделения воды получают 13рО г частично углефицированного продукта, содержащего 300 г воды, 975 г органического вещества и 25 г золы, Этот продукт подвергают при атмойферном давлений дальнейшей обработке при З40с, при которой нагревание производят непосредственно перегретым водяньл. паром. Получают 645 г безводного угля, теплотворная способность которого 29,3 ЫДж/кг, содержащего 25 г золы и 140 г смолы. Смолу, унесенную водяным паром, выделяют из него путем конденсации. Выход смолы составляет 5,60 вес.ч. от исходного количества бурого угля. Пример4. 1000 г австралийского бурого угля, используемого в примере 1, содержащего 600 г воды, 390 г органического вещества и 10 г золы, подвергают в водной смеси после ее подкисления до рН 3,0 предварительной обработке путем нагрева до 250°С со скоростью нагрева 10°С в минуту. Предварительную обработку проводят в автоклаве при давлении, превьичающем давление пасов воды при , а именно при ;40 бар, и продолжают обработку в течение 30 мин. После отделения жидкой воды получают 520 г частично углефицированного продукта, содержащего 120 г воды, 390 г органического вещества и 10 г золы. Этот продукт подвергают при давлении 50 бар нагреву до 340°С перегретым водяным паром со скоростью нагрева 8°С в минуту, с последующим охлаждением сразу после достижения температуры 340°С, Получают 258 г безводного угля, имеющего теплотворную способность 32,1 МДж/кг содержащего 10 г золы и 56 г дегтя. Без выделения смолы продукт подвергают брикетированию с получением брикетов диаметром 11,5 мм. Усилие измельчения полученных брикетов составляет 29,9 Н. Для сравнения двухступенчатый процесс повторяют при аналогичных условиях, за исключением введения кислоты в данном случае рН смеси составляет 8. Измельчакнаее усилие полученных из угля брикетов равняется 6,1 Н. Теплотворная способ510569086

ность брикетов составляет 31,8Т1ри брикетировании продукта первой

МДж/кг. .стадии из двухстадийной термической

Лри брикетировании австралийско-ченных брикетов составляет 6,0 и

го 6yjporo угля, не подвергнутого7,5 tl соответственно из угля, обтермообработке, получают брикеты работанного в присутствии и отсутс измельчающим усилием 4,0 Н,ствии кислоты.

обработки измельчающее усилие полу

1. СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НИЗКОСОРТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, включающий нагрев смеси топлива и воды до 300-374°С, отличающийся тем, что, с целью повышения теплотворной способности топлива путем увеличения содержания в нем смолы, нагрев осушестйляют в присутствии органической кислоты. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что органическую кислоту вводят в количестве, необходимом для достижения рН смеси в пределах от 3,5 до 6. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс я тем, что нагрев осуществляют при давлении ниже 85 атм. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что перед нагревом до 374°С смесь топлива, воды и органической кислоты нагре- , 5 вают при 240-250°С и под давлением, которое выше давления водяного пара при температуре нагрева, и отделяют топливо от воды.