Водоугольная суспензия Советский патент 1990 года по МПК C10L1/32 

j

(21)3450440/23-04

(22)19.05.82

(31)21885А/81

(32)21.05.81

(33)IT

(46) 30.03.90. Бкш. 12

(71)Снампрогетти С.п.А. (ЧТ)

(72)Энцо Феррони, Габриэлля Габриэлли, Пьеро Бальони, Франческо Феррини и Энрико Корньани (IT)

(53)665.75 (088.8)

(56)Патент США N- 3762887, кл. 44-51, 1973.

Патент Великобритании N° 1469319, кл. С 5 Е, 1977.

(54)ВОДОУГОЛЬНАЯ СУСПЕНЗИЯ

(57)Изобретение касается топлив, в частности водоугольной суспензии,

что может быть использовано для транспортировки этого топлива на дальние расстояния по трубопроводам. Цель - повышение качества и устойчивости суспензии. В ее состав входят, мас.%: уголь 55-77, Na-соль продукта конденсации нафталинсульфо- кислоты с формальдегидом 0,2-1, вода до 100. Используемый уголь содержит 40-70 мас.% частиц с размером 60- 210 мкм и остальное с размером 3- 20 мкм, а продукт конденсации имеет степень конденсации 2-9. При необходимости суспензия может содержать 0,01-0,03 мас.% полисахарида в качестве стабилизатора. В этом случае суспензия стабильна в течение 30 сут при низкой вязкости. 4 ил., 7 табл.

(Л

Изобретение касается топлив, в частности водоугольной суспензии, что может быть использовано для транспортировки этого топлива на дальние расстояния по трубопроводам. Цель - повышение качества и устойчивости суспензии. В ее состав входят, мас.%: уголь 55 - 77, NA- соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,2 - 1, вода до 100. Используемый уголь содержит 40 - 70 мас.% частиц с размером 60 - 210 мкм и остальное - с размером 3 - 20 мкм, а продукт конденсации имеет степень конденсации 2 - 9. При необходимости суспензия может содержать 0,01 - 0,03 мас.% полисахарида в качестве стабилизатора. В этом случае суспензия стабильна в течение 30 сут при низкой вязкости. 4 ил., 7 табл.

Изобретение относится к водоугольной суспензии с высокой концентрацией угля, которое может быть использовано в гидропроводном транспорте.

Целью изобретения является повышение качества суспензии и ее устойчивости.

Пример. В качестве исходных углей используют угли, характеристика которых приведена в табл.1.

Получение суспензий включает следующие операции.

Уголь размалывают до частиц двух диапазонов размеров, причем размол проводят всухую или же в мокром состоянии (т.е. в присутствии воды) с получением либо двух групп угольных частиц в случае сухого размола, либо водных пульп двух групп угольных час

тиц в случае мокрого размола, хотя размол предпочтительно проводить всухую для получения частиц большего размера и в мокром состоянии для получения частиц меньшего размера, во время мокрого размола может присутствовать полиэлектролит.

Смешивают две группы частиц в описанных пропорциях при их получении и тех и других всухую или же в мокром состоянии.

Добавляют полиэлектролит либо к воде, либо, если в мокром состоянии получают только угольные частицы меньшего размера, к водной суспензии указанных угольных частиц меньшего размера.

Добавляют подходящие количества либо двух смесевых групп угольных

СЛ

СП

Јь 1

О

частиц к водному раствору полиэлект- тролита, либо угольных частиц большего размера к водной суспензии угольных частиц меньшего размера, содержащей полиэлектролит.

При необходимости добавляют стабилизатор либо с полиэлектролитом, либо после добавления полиэлектролита, но перед добавлением смесевых угольных частиц двух групп или угольных частиц большего размера, или после введения в воду двух групп угольных частиц.

В качестве электролитов исполь- зуют ДАКСАД-15, ДАКСАД-19, РЕОПЛАСТ 203, которые принадлежат к классу натриевых солей, полученных поликонденсацией формальдегида с нафталин- сульфокислотами.

Формулу солей можно представить следующим образом:

SO-,Na

П

Для ДАКСАДА 15 () и РЕОГО1АС- ТА 203 индекс п может изменяться от 2 до 7 (это один и тот же продукт, продаваемый различными производителями), а ДАКСАД 19 отличается от ДАКСАД 15 и РЕОГШАСТА 203 тем, что п достигает 9.

В примерах указан только ДАКСАД 1 так как при использовании РК01ШАС- ТА 203 и ДАКСАДА 19 достигаются аналгичные результаты.

КЕЛЗАН представляет собой полисахарид.

Используемые полиэлектролиты и полисахарид являются продукцией промышленности и их молекулярная масса находится в диапазоне 500-3000

В табл. 2-4 приведены полученные результаты по приготовлению суспензи и ее стабильности

В табл.2 приняты следующие обозначения:

dm, - средний размер частиц первой группы, мкм, dniz - средний размер частиц

второй группы, мкм; Суу, - мас.% частиц первой группы (по сухому веществу); мзс.% частиц второй группы (по сухому веществу)i

0

0

5

5

0

4Q

.,-

50

Cw - мас.% угля в водной суспензии,

Cw - ДАКСАД-15 мае.У, - ДАКСАД-15 в водной суспензии,

Cw - КЕЛЗАН мас.% - КЕЛЗАН

в водной суспензии.

Выражения d, , ёг, С, СМ1, содержащиеся в уравнении

а bg U СМ1) - log (% СМ2) log d, - log d2

имеют следующие значения:

d и d представляют собой два размера частиц, заключенные между средними диаметрами двух используемых фракций и соответствующие точкам перегиба кривой гранулометрического распределения (по размеру грита). См и СМ2 представляют собой совокупные весовые процентные содержания частиц, имеющих диаметр меньше d , и d,.

Для лучшего понимания указанных терминов, приведены примеры, относящиеся к распределениям грита по размерам для фиг.1 и 2.

На фиг.1 и 2 показаны возможные формы кривой зависимости кумулятивного процента от размера частиц, вычерченной в двойном логарифмическом масштабе.

По оси ординат отложен процент См, а по оси абсцисс - диаметры в микрометрах (мкм).

Индекс а для предлагаемой суспензии не может быть больше 0,4.

Пример для фиг.1 (пример 23).

Угольную смесь составляют из двух фракций, грубой и тонкой в соотношении 60:40 и она имеет следующие свойства: грубую фракцию составляют частицы с размерами свыше 44 и ниже 148 мкм, а мелкую фракцию составляют частицы размерами менее 25 мкм.

Согласно графика на фиг.1 следует, что средний размер частиц первой группы составляет 83 мкм, а средний размер частиц второй группы - 11 мкм.

Таким образом, уравнение согласно графика на фиг.1 становится следующим: поскольку d ( 44, d/Ј 25 мкм, С м 4 и G,UЈ 40Х, то тогда

я log 40 - log 40 log 44 - log 25

Пример для фиг.2 (пример 10). Угольную смесь составляют из двух фракций, грубой и тонкой в соотношении АО:60 и она характеризуется следующими свойствами, мкм: грубая фракция - частицы меньше 300, тонкая фракция - частицы меньше 20.

Таким образом, средни размер частиц первой группы составляет 82, а средний размер частиц второй группы - 7,2 мкм.

Из графика на фиг.2 следует, что d t 50 мкм, d 2. 20 мкм, Смч 69,6% мг. 63,6% и уравнение имеет следующий вид:

а log 69,6 - log 63,6

а log % - log 20 ° U

Из графика на фиг.З следует, что для расчета индекса а используют еле дующие данные, мкм:

dW2

d,

Л С MI

С М2.

С уу,

С W4

210 20 177 70 35% 33,5% 65 мас.% 35 -- - Следовательно а (log 35 - og 33,5) : (log 177 - log 70) 0,047.

В табл.3 приняты следующие обозачения:

А - к угольной пыли сначала прибавляют воду, затем электролит в водном растворе и полученную массу перемешивают до однородности;

В - к угольной пыли сначала добавляют электролит в водном растворе, затем воду и полученную массу перемешивают до однородности,

С - воду вводят в- угольную пыль, затем добавляют порошок электролита и всю массу перемешивают до однородности; U - порошковый электролит добавляют в угольную пыль, затем добавляют воду и полученную массу перемешивают до однородности.

Процент стабильности - показатель, оторый определяют экспериментально ледующим образом. Образец испытываеой смеси помещают в цилиндр диаетром 24 и длиной 150 мм. Этот

цилиндр выдерживают в покое некоторое время, а потом быстро доводят до температуры замерзания и ниже ее, Образцы размером 15 мм с вершины и с нижней части цилиндра отрезают и определяют концентрацию угля в этих двух образцах.

Индекс стабильности определяют следующим образом:

С

И, - 100,

70

15 где С5 - концентрация угля в верхнем

15 мм образце , ( - концентрация угля в нижнем

15 мм образце.

Если Cs и С; одинаковы, то индекс стабильности равен 100%, и если это так, то нет расслоения и смесь стабильна Изменяя время отстаивания, которое предшествует замораживанию, можно определить стабильность в тече- 25 ние любого желательного отрезка времени.

В табл.4 и 5 представлено влияние концентрации ДАКСАД-15 на вязкость и стабильность водоугольной суспенЗо зии (БУС).

Как следует из приведенных данных,

оптимальной концентрацией полиэлек- тролита для ВУС является концентрация 0,2-1,0 мае.%.

Количество полисахарида составля- 35 ет 0,01-0,3 мас.%.

Пример 32. При использовании углей, которые могут быть суспендированы в ВУС лишь с трудом, что обусловлено в основном их поверхностными свойствами, например с использованием колумбийских углей, получают смеси с более низким содержанием твердых частиц (табл.6).

Колумбийский уголь имеет влажность (при высушивании на воздухе,) 1,76 мас.% зольность 12,06% (сухой вес), содержание летучих компонентов 35,34% (сухой вес) 52,60% фиксированного углерода (дифференциально), общее содержание серы 0,89Z (сухой вес) и более низкую теплотворную способность 6680 ккал/кг.

На фиг.4 представлен расчет индекса а для колумбийского угля при его концентрации в ВУС 56 мас.%.

Отношение крупных частиц к мелким 70/30,мкм: dm, 60; d mz 3; d4 68; d2 12; CM, 70%; Сд,й35%.

40

45

50

а

log 70 - log 35

log bS - log 12

0,4.

Таким образом, в предлагаемой во- доугольной суспензии достигается высокая стабильность в течение 30 сут при ниэкой вязкости.

Формула изобретения

Водоугольная суспензия на основе мелкодисперсного угля со средним размером частиц 3,0-210 мкм, полиэлектролита и воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и устойчивости суспензии, она содержит уголь, состоящий из двух групп угольных частиц, из которых первая группа имеет средний

1Полунин 1 21017220705545454470

2- -210172 0705545454469 1- -21017/20706535J533,569

4- -21017У1575ЬО404039.569

5- -1501271570ЬО40404069

6Польский И- 2 21017520706040403969

7- -21017520706040401969

8- -210179157560404039,569

9- -210179157560404039,569 10- -82507,2204069,66063,6Ь9 ItКитайский15012784060404039,577

12- -2101721560604040 39,875

13- -21017220705545454573,5

14- -21017220706040404073

15Канадский210172207055454544,770 1Ь- -210172207055454544,770

17- -21017215705545454569

18- -150127157055454544,769

19Пчю-Афрнканский210175157060404039,674

20- -210175157060404039,672

21- -210175157060404039,672

22- -15012715706040404о 69

23- -834411256040404070

5

0

размер частиц 60-210 мкм, а вторая группа - 3,0-20 мкм при содержании в угле 40-70 мас.% частиц первой группы, в качестве полиэлектролита она содержит натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокисло- ты с формальдегидом со степенью конденсации 2-9 при следующем соотношении компонентов суспензии, мас.%: Указанный уголь55-77

Натриевая соль продукта конденсации нафталин- сульфокислоты с формальдегидом со степенью конденсации 2-90,2-1,0 Вода До 100 и при необходимости суспензия дополнительно содержит 0,01-0,03 мас.% полисахарида в качестве стабилизатора.

Таблица 1

Т а В л и и а 2

О

0,02

О

О

О

О

0,01

О

0,01

О

О

О

0,01

о о

0,02

О

О

О 0,01

о о о

650

97/1 Кольцевая ро- Колодезная ликовая мельница

0,025

56

0,4

0,8

Л «/ «f

Таблица 5

1000

97

at мкм

/

юо 70:

60чо юю

5

з

2

/

i t 1

01 0,1

0,5 1 г

§

I

i3

I

I

Фие 3

Фил

Ю W 50 50 W НО МКМ

Разн9р чоятн,

ипнидпмаэдй % пмниПнодоэ

Ј

t

5Г

5r

§

§

Ј

I

со

S

e