Способ получения агломерированного углеродсодержащего топлива Советский патент 1987 года по МПК C10L9/02 

Изобретение относится к комплексной безотходной пераработке бурых уг лей, а именно к способу получения аг ломерированного углеродсодержащего то плива, а также жидких и газообразных продуктов пиролиза, и может быть использовано в качестве технологичес кого топлива в химической промьшлен- ности, в металлургии, для получения карбида кальция, в цветной металлургии, в быту, на электростанциях.

Цель изобретения - повышение структурной прочности агломерированного топлива.

Обработка буроугольной мелочи 1- 2%-ным водным раствором соляной кис лоты приводит к взаимодействию кислоты с органическими составляющими угля, в результате чего происходит ослабление межфрагментных и внутри- фрагментных связей в углях. Дальнейшее температурное воздействие приводит к разрьшу этих связей, образуются активные более подвижные низкомолекулярные радикалы, которые, реком- бинируя, образуют жидкие и газообразные вещества. Это взаимодействие приводит также к образованию веществ способных спекать мелкозернистый полукокс в куски бездымного твердого топлива, обладающего повьш1енной проч ностью. Вещества, образующиеся в результате такой обработки, более устойчивы к температуре, что позволяет проводить процесс в интервале температур (АЗО-УЗО С), а,это позволяет более целенаправленно подходить к ко личеству и качеству получаемых допол нительно жидких и газообразных продуктов.

Наряду с повышением прочности агломерированного бездымного твердого топлива, переработка буроугольной мелочи снижает затраты на переработку и не приводит к увеличению содержания неорганического остатка в термоугле и позволяет снизить расход НС1 в 2-3 раза.

Б результате переработки 1 т орга- нической массы бурого угля (ОМУ) по предлагаемому способу получается 600 400 кг окускованного бездымного твер дого топлива с теплотворной способностью 34140 кДж/кг, 300-130 кг жидких продуктов и. 200-760 м газообразных веществ с высшей теплотой сгорания 4500-6800 ккал/м. Буроугольную мелочь 0,3 мм смешивают с 1-2%-ным

раствором соляной кислоты, взятом в массовом соотношении 0,4-1,0 ч. на ч., буроугольной мелочи до получения тестообразной массы. Тестообразную массу помещают в автоклав с целью удаления кислорода, вакуумируют до остаточного давления 0,1 ат и нагревают со скоростью 8-10 С/мин до

10 430-730 С, с последующей вьщержкой при конечной температуре в течение 2-3 ч.

Давление в автоклаве создается за счет выделяющихся парогазовых продук15 тов, образующихся при испарении воды и термохимической деструкции буро- угольной мелочи и составляет 3-10 МПа (50-100 ат). Жидкие и газообразные продукты деструкции угля выпускают

20 в горячем виде через систему холодильников перед выгрузкой агломерированного бездымного твердого топлива.

В табл.1 представлена зависимость количества и качества продуктов пере25 работки от концентрации соляной кислоты.

Из данных табл. 1 видно, что при обработке угля раствором кислоты более высокой концентрации степень

30 превращения угля в жидкие и газообразные продукты увеличивается -незначительно.

В табл.2 представлено изучение влияния температуры на процесс деструкции бурого угля, обработанного раствором НС1., и спекание мелкозернистого полукокса показало, что термохимическую дестр-укцию угля можно, проводить в температурном интервале

40 430-73., причем прочность полученного при такой температуре твердого агломерата остается практически неизменной .

45 С увеличением температуры деструкции угля меняется количество жидких, газообразных и твердых продуктов. Наибольшее количество жидких продуктов образуется при , дальнейшее 5Q повьштение температуры приводит к

уменьшению жидких и увеличению количества газообразных продуктов. Это происходит как за счет дальнейшей деструкции угля, так и за счет распаgg да жидких продуктов. Проведение процесса термохимической деструкции при более высоких температурах приводит также и к качественным изменениям полученных продуктов.

35

В табл.З представлен состав и свойства газа в зависимости от температуры.

С увеличением температуры деструкции газовая смесь обогащается углеводородами, их содержание достигает 56%, уменьшается содержание углекислого газа. Содержание водорода в газовой смеси проходит через минимум при , дальнейшее повьш ение температуры приводит к увеличению его в газовой смеси. Эти изменения в газовой смеси происходят за счет увеличения глубины деструкции угля и метани- рования оксидов углерода.

Необходимым и достаточным условием процесса спекания буроугольного полукокса является одновременное присутствие угля, а также парогазовой смеси, которая состоит из паров воды, жидких и газообразных продуктов, образующихся при деструкции угля. Таким образом, наряду с процессом деструкции происходят вторичные процессы между жидкими, газообразными и твердыми продуктами. Совокупность всех взаимодействий в углях, приводит к спеканию мелкозернистого буроугольного полукокса. Для протекания этих процессов необходимо определенное время температурного воздействия. Время термообработки менее 2 ч приводит к недостаточному спеканию пыли, т.е. химическое взаимодействие осуществляется не полностью. Обработка угля в течение более 3 ч не влияет на качество полукокса, увеличивая при этом энергоемкость процесса.

В результате обработки буроуголь- ной пьли по предлагаемому способу получается агломерированное углеродное топливо. Наряду с этим, дополнительно, получается смола пиролиза и газообразные продукты, которые могут применяться как энергетическое топливо, так и химическое сырье.

В табл.4 представлена характеристика агломерированного топлива по предлагаемому способу в сравнении с известными.

Из данных табл.4 видно, что при обработке угля раствором соляной кислоты происходит увеличение структурной прочности и твердости агломерированного твердого топлива по сравнению с прототипом. В процессе термохимической обработки бурого угля изменяется элементный состав, в твер0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дом остатке увеличивается удельное содержание углерода, уменьшается содержание водорода, серы, кислорода, увеличивается теплота сгорания его.

Полученное агломерированное твердое топливо является бездымным, так как в процессе термохимической деструкции из угля удаляются летучие вещества и в твердых остатках остается лишь незначительное количество их (6,5%). Агломерированное твердое топливо обогащено углеродом, количество которого приближается к количеству, содержащемуся в коксах.

.Пример 1. Берут навеску бу- роугольной пыли Александрийского месторождения шахты Новомиргородская в количестве 25 г, что соответствует ОМУ 11,3 г, навеску смешивают с 20 мл 1%-ного раствора соляной кислоты до получения тестообразной массы. Полученную смесь помещают в автоклав объемом 0,5 л, плотно закрьшают, создают вакуум с помощью насоса Камовс- кого и разогревают автоклав до , пробу выдерживают при данной температуре в течение 3 ч при давлении 10 МПа. По истечении времени температурного воздействия выпускают парогазовую смесь через систему холодильников. При этом жидкие вещества конденсируются, а газообразные собираются в газометре, где измеряется их количество. Качественный состав газообразных веществ определялся с помощью хроматографа ЛХМ. Затем выгружают из автоклава полукокс.

В результате получают 8,3 л газообразных продуктов, г жидких веществ и 5 г агломерированного твердого топлива в виде прочного куска диаметром х40 мм.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составила 55%.

Пример 2. Берут навеску буро угольной пыли Александрийского месторождения в 25 г, что соответствует ОМУ 14,5 г, обрабатьтают уголь 20 мл 2%-ного раствора НС1 и нагревают в автоклаве до в течение 3 ч под

давлением 5 МПа.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере 1.

В результате опыта получено 5,3 л газообразных веществ, высшая теплота сгорания которых 5709 ккал/м, 3,7 г жидких продуктов и 6,9 г твердого полукокса в виде одного куска диаметром 55 мм.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составляет

го- оу

J . я h %

Пример 3. Берут навеску бу- роугольной пыли Александрийского месторождения 25 г, что соответствует ОМУ 14,1 г, обрабатывают уголь 20 мл 2%-ного раствора НС1 и нагревают до в течение 3 ч под давлением- 7 МПа.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере I.

В результате опыта получено 10,8л газообразных продуктов, высшая теплота сгорания которых 5118 ккал/м, 2,2 г жвдких веществ и 5,6 г твердого полукокса в виде одного куска диаметром 45 мм со структурной прочностью 69,2%.

Степень превращения ОМУ в жидкие и газообразные продукты составляет 60,3%.

Таким образом, по предлагаемому способу получают агломерированное угПримечание. Количество исходного угля для пробы 25 г, количество

раствора 20 мл, t , время температурного воздействия 3ч.

леродсодержащее топливо со структурной прочностью более чем в 6 раз превышающее прочность агломерированного

топлива по прототипу.

Формула изобретения

1. Способ получения агломерирован- ного углеродсодержащего топлива, включающий смещивание буроугольной мелочи с водным раствором неорганической добавки в массовом соотнощении 1:(0,4-1) и последующую термическую обработку смеси выше под давлением выделяющихся парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч, отличающийся тем, что, с целью повьшения структурной прочности агломерированного топлива, в качестве неорганической добавки используют 1-2%-ный водный раствор соляной кис- .лоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку ведут при 450-750°С.

Таблица 1

Примечание. Количество исходного угля для пробы 25 г, количество

раствора 20 мл, время температурного воздействия 3 ч.

Таблица 2

го

cd tJ S R

Ю

«J H

п)

tr s R Ю П5 H

Изобретение относится к способу получения агломерированного углерод- содержащего топлива для различных отраслей промышленности ( химической, металлургической), в быту и на электростанциях. С целью повьшения структурной прочности агломерированного топлива буроугольную мелочь смешивают с 1-2%-ным водным раствором соляной кислоты в массовом соотношении 1:0,4-1 и затем смесь подвергают термической обработке при 450-750 С под давлением выделяющихся парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. с (Л САд ОО СО О5 СО