Способ очистки продуктов сжижения угля Советский патент 1980 года по МПК C10G1/06 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОДУКТОВ СЖИЖЕНИЯ УГЛЯ

1

Изобретение относится к способам очистки продуктов, полученных при сжижении угля, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ очистки продуктов 5 сжижения угля, полученных в результате гидрогенизации от твердых частиц путем механического отделения

Однако суспендированные частицы 10

золы очень малы, некоторые имеют субмикронные размеры, и поэтому их очень трудно удалить из жидких продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки продуктов 5 сжижения угля от твердых частиц путем механического отделения последних. В результате жидкие продукты гидрогенизации разделяют на целевые продукты и поток, содержащий концент-20 рат твердых частиц 2j.

Однако скорость очистки продуктов недостаточна. .

Цель изобретения - повышение скорости очистки продуктов.25

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки продуктов сжижения угля от твердых частиц путем механического отделения последних в исходное сырье перед отделением час- ЗО

тиц добавляют порционно 0,0515,0 иес.% алифатического спирта , образующего с исходным сырьем гомогенную смесь, с промежутками между порциями 0, мин.

Предпочтительно в качестве спирта используют изопропиловый, первичный, вторичный, третичный бутиловый спирт. Кроме того, промежуток между последней порцией спирта и отделением твердых веществ составляет 0,5-180 мин.

Скорость извлечения твердых частиц значительно -больше возрастает при порционной добавке спирта, чем при одноразовом добавлениии.Перед добавлением спирта температура исходного сырья должна составлять 38371С, предпочтительно б6-316 С и 204-288С. После добавления каждой порции спирта исходное сырье тщательно перемешивают с.получением гомогениого состава в жидкой фазе. Мееду добавками порций сп«рта очищаемое сырье выдерживают при температуре смешения от 30 с до 3 ч, предпочтительно от 1 мин до 1 ч, или от 2-5 до 30 мин. Такие же промежутки времени используют как время сыдержки между добавкой последней порции спирта и стадией отделения твердых веществ от жидкости. При введении избыточного количества спирта одной порцией эффект ухудшается. Однако если то.же количество спирта добавлять порционно с установленными промежутками времени между добавками, то достигается гораздо больший эффект. Часть спирта можно рециркулировать. Возможно использование смеси нескольких спиртов.

в случае, если спирт порционно добавляют к горячей, неотфильтрованной суспензии растворенного угля,полученную смесь перемешивают и подвергают выдержке между порциями и после последней порции. Затем смесь пропускают через фильтр, на который предварительно наносят покрытие из диатомовой земли. Фильтрат, содержащий спирт, подвергают перегонке для извлечения спирта. Спирт рециркулируют и смешивают с подаваемым на фильтр потоком вместе с необходимым количеством свежего спирта.

Данные по фильтрации обрабатывают в соответствии с математической моделью фильтрации

T/W - , где 1 - время фильтрации, мин,

W - вес собранного фильтрата за

время Т ,

К - коэффициент сопротивления фильтровальной лепешки,мин/г С - коэффициент сопротивления предварительного покрытия,

T/W - (скорость) , г/мин .

Количество извлеченного фильтрата W автоматически регистрируют как функцию времени Т . W иТ представляют собой основные опытные данные.

Такие параметры как температура, падение давления на фильтре, природа предварительного покрытия и способ его нанесения, толщина предварительного покрытия и площадь поперечного сечения фильтра для получения сравнимых результатов поддерживают постоянными.

.При осуществлении опытов по фильтрации используют сито с отверстиями величиной 90 меш. Сито предварительно покрывают диатомовой землей. Толщина слоя составляет 1,27 см. Фильтрующий элемент имеет внутренний диаметр 1,9 см, высоту 3,5 см, площадь поверхности 2,84 см . Для предотвращения деформации сито опирается на прочный каркас. Операцию нанесения предварительного покрытия осуществляют путем напыления на него 5 вес.% сеспензии дикалитового материала в легком масле с использованием азота под- давлением 2,8 кг/см. Нанесение предварительного покрытия осуществляют при температуре, близкой к температуре последующей операции фильтрования. Полученный пористый слой материала предварительного покрытия весит 1,2 г. После нанесения материала предварительного покрытия через фильтр в течение -1-2 с продувают азот под давлением 0,35 кг/см для удаления следов легкого масла. Затем в отдельный автоклав вводят образец продукта сжижения угля - неотфильтрованное масло (НОМ) в количестве 750 г. Температуру продукта поддерживают 38-54°С. Продукт непрерывно перемешивают. Перемешивание осуществляют с использованием двух турбин, диаметром 5 см. Скорость вала составляет. 2000 об/мин.

Фильтрование начинают при давле-. нии азота в автоклаве 2,8-5,6 кг/см Вытекающее из автоклава НОМ пропускают через спираль предварительного подогрева, время пребывания в которой регулируют с помощью клапанов. Температуру сырья поддерживают постоянной. НОМ из предварительного подогревателя подают на фильтр. Фильтрующий элемент и нагреватель фильтра так же, как и спираль предварительного нагрева, оборудованы термопарами. Вес фильтрата автоматически регистрируют каждые пять с.

Для определения эффективности добавок проводят сравнительные опыты, используя одну и ту же партию исходного НОМ. Б опытах используют продукт сжижения угля (масло), имеющий следующие характеристики

Удельный вес при

15,

1,15

Кинематическая вязкость при 98,9-с 24,1 сС-Т Плотность при

15,6°С1,092

Зола4,49 вес.%

Нерастворимые пиридины6,34 вес.%

Данные по дистилляции приведены в табл. 1.

Пример 1. Фильтрацию продукта сжижения угля проводят с добавлением различных спиртов и фенола при и падении давления на фильтре 2,8 кг/см.

Влияние на фильтрацию спиртов и фенола представлено в табл. 2.

Коэффициент k сопротивления фильрации является лучшим индикатором воздействия добавки на фильтрацию. Так как этот коэффициент исключает все воздействия на фильтрование со стороны фильтрующей системы и предварительного покрытия. С другой стороны, величина С иллюстрирует действие фильтрующей системы и предварительного покрытия независимо от влиния добавок спирта или фенола.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что коэффициент к сопротиления фильтрации при введении спиртов уменьшается, однако в различной степени, причем наибольший эффект н снижение коэффициента сопротивления

оказывает вторичный бутиловый спирт.1 Напротив, фенол увеличивает коэффициент сопротивления, показывая, что это дисперсная среда, а не агломерат. Поэтому присутствие фенола оказывает обратный эффект на фильтрацию продуктов сжижения угля.

П t и м е р 2. Фильтрацию проводят с введением метилового и этилового спиртов при и падении давления на фильтре 5,6 кг/см.

Влияние на фильтрацию метилового и этилового спиртов показано в табл. 3.

Как видно из приведенных данных, метиловый спирт увеличивает коэффициент К сопротивления фильтрации, тогда как этиловый спирт уменьшает ё го.

Пример 3. Фильтрацию продукта сжижения угля проводят с добавлением органических кислот, альдегидов и кетонов при 2бО°С и падении давления 5,6 кг/см.

Влияние на фильтрацию указанных добавок представлено в табл. 4.

Фильтрацию проводят с добавлением метилэтилкетона при 210С и падений давления 5,6 кг/см.

Влияние на Фильтрацию метилэтилкетона показано в табл, 5.

Как видно из приведенных данных, бутиловый альдегид, метилэтилкетон и уксусная кислота оказывают незначительное воздействие на коэффициент К сопротивления фильтрации. Введение ацетона незначительно увеличивает коэффициент. В промышленности использование кислот нежелательно вследствие их агрессивности.

Пример 4. Фильтрацию проводят с добавлением изопропанола при 260°С и падении давления 2,8 кг/см.

Зависимость коэффициента сопротивления фильтрации и скорости реакции от количества вводимого изопропанола представлено в табл. 6.

Приведенные данные показывают,что по мере увеличения количества изопропанола от О до 1-2 вес.% происходит постепенное уменьшение коэффициента К сопротивления фильтрации. Одн ко преимущества при добавлении 2,7 вес.% спирта ниже, чем при 2 вес что указывает на уменьшение полезного эффекта при увеличении количества спирта сверх критического.

Пример 5. Фильтрацию проводят с порционным добавлением вторичного и третичного бутилового спирта при , падении давления 5,6 кг/см и времени выдержки 2 мин при . Спирт добавляют в исходный очищаемый продукт, имеющий температуру .

Зависимость коэффициента К сопротивления фильтрации от времени выдержки при порционном добавлении спиртов приведены в табл. 7.

Приведенные данные показывают, что время выдержки между введением в подаваемое на фильтр сырье вторичного бутилового спирта и проведением фильтрации оказывает действие на коэффициент К сопротивления фильтрации. В течение 80 мин добавления порции вторичного бутилового спирта действие спирта увеличивается до пика и затем уменьшается, так что выявленное преимущество добавки вьше ле 40 мин, чем после 1 или 80 мин. После добавления второй порций вторичного бутилового спирта эффект добавки выше спустя 5 мин, чем спустя 55 мин. То же относится и к добавле5нию третичного бутилового спирта. Кроме того, эффект добавления первых двух процентов вторичного бутилового спирта увеличивается и снижается о вьщержкой,эффект второй добавки пто

0 ричного бутилового спирта аналогично возрастает иснижается с выдержкой, второй пик имеет место при более низком сопротивлении фильтрации, чем первый пик. Это указывает на то, что порционное добавление вторичного бу5тилового спирта позволяет достичь повышенного преимущества от введения спирта.

Пример 6. Фильтрацию проводят с использованием изопропанола и

0 вьщержкой времени между добавкой изопропанола к исходному сырью и началом фильтрации при 260с и падении давления 5,6 кг/см.

Влияние на фильтрацию увеличения

5 времени выдержки представлено в табл. 8.

Приведенные даиные показывают положительное влияние на коэффициент К сопротивления фильтрации увеличения

0 времени выдержки между добавкой иэопропанола и началом фильтрации. Эти данные иллюстрируют влияние взаимодействия спирта и исходного сырья.

Пример 7. Проводят четыре опыта по фильтрации с вьщержкой вреSмени между- введением изопропанола в исходное сырье и началом фильтрации при 260°С и падении давления 5,6 кг/см -.

На чертеже представлен график за0висимости величины W от величины T/W, представляющей собой обратную скорость реакции.

Наклон каждой кривой равен К, а пересечение их с вертикальной осью

5 соответствует С. Кривые 1-4 иллюстрируют ПЕ оводиь« е опыты 1-4, соответственно.

В первом опыте изопропанол в сырье не добавляют. В опытах 2,3 и 4 в исходное сырье добавляю 2 вес.%

0 спирта, время выдержки составляет 2,4 и б мин, соответственно.

Параметр С представляет собой, в первую очередь, характеристику предварительного покрытия, так как он

5

представляет собой величину, обратную скорости фильтрации в начале опыта перед тем, как на поверхности предварительного покрытия отложится существенное количество отфильтрованного вещества. G другой стороны, наклон кривой У. представляет собой паpciMSTp фильтровальной лепешки, отложившейся на предварительном покрытии в течение фильтрации, и поэтому характерирует фильтрацию саму по себе, без предварительного покрытия.- Относительно низкий наклон кривой К (низкая величина коэффициента К сопротивления фильтрации) характеризует достаточно низкое сопротивление осадка на фильтре. Верхйяя кривая имеет наибольший наклон (наибольшее значение К), тогда как нижняя кривая имеет наименьший наклон (низшее значение к).

После одной минуты фильтрации по верхней кривой количество фильтрата меньше, чем по нижней кривой. Хотя каждая кривая характеризуется более низкой скоростью фильтрования, т.е. более, высоким значением (скорость) , небольшой наклон кривой в конце опыта указывает на то, что скорость фильтрации незначительно уменьшается в течение опыта.

Временные значения, отмеченные вдоль каждой кривой, представляют соВыкипание,%

71 (Отгоняются все

летучие компоненты)496

бой время, прошедшее от начала опыта по фильтрации до момента получения экспериментальных данных. Использование изопропанола снижает сопротивление фильтрации во всех случаях. Постепенное увеличение времени между добавкой изопропанола и началом опыта по фильтрации приводит к постепенному снижению сопротивления фильтрации.

Пример 8. Проводят ряд дополнительных опытов по фильтрации с использованием порционной подачи спирта. Изопропанол добавляют к исходному сырью, имеющему температуру 43-54 с. Время выдержки между последней порцией спирта и началом фильтрации составляет 5 мин при температуре . Фильтрацию проводят при 260°С и падении давления 5,6 кг/см.

Результаты сравнительного анализа влияния на фильтрацию разовой и порционной добавок спирта приведены в табл. 9.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что добавка 4 вес.% изопропанола одной порцией приводит к незначительному улучшению ( коэффициента сопротивления по сравнению с добавкой одной порпии 2 вес.% изопропанола. Однако добавка вес.% изопропанола в виде двух отдельных порций приводит к значительному улучшению коэффициента сопротивления.

Таблица

I Температура при 1 атм, С

Т а. б л и ц а 2

Добавка, вес,%

Вторичный бутиловый спирт, 2

Третичный бутиловый спирт, 2

Изоамиловый спирт, 2 Фенол, 2

Добавка

Отсутствует МетнлоБый спирт Отсутствует Этиловый спирт

Добавка, вес.% К, мин/г С, мнн/г , г/мин

Отсутствует0,0247

Бутиловый альдегид, 20,0258

Отсутствует0,0263

кисло0,0245 0,352,5

ует 0,0239 0,263,0

20,0372 0,232,9 Добавка jk: ,мин/г JC, мин/г ,г/мин

Отсутству-

ет0,0235 0,154,1

Метилэтилкетон0,0256 0,173,9

Добавка,I К, мин/г ГГМг/мин

вес.% .

Отсутствует 0,01925,6

Изопропанол, 1 0,01197,3

Нзопропанол, 2 0,00658,6

Мзопропанол,

;, 70,0086 8,2

Продолжение табл. 2

К, мин/Г I с, мин/ г

1г/мин 1

5,0

0,13

5,6

0,05 3,1 0,28 2,8 0,27

Таблица

:i

,-f

г/мин

с, мин/г

мин/г

5,0

0,07 4,5 0,07 4,4 0,6 4,6 0,10

Таблица 4

3,5

3,5 2,5

Таблица 5

Таблица 6

0,0534

т

бутиловый 0,0309

бутиловый 0,0301

бутиловый 0,6309

бутиловый 0,019()

бутиловый

0,0265

бутиловый

0,0236

бутиловый 0,0247 Включает исходные 2 вес. %плюс тя ВО мин.

Отсутствует 0,0510

Изопропанол, 2 (введен одной порцией) .0,0239

Таблица 7

3,8 2,8 4Д

40 2,8

80

85 (5 мив 4,2 после первой порции)

135 (55МИН

3,7 после первой порции)

5,6

45 4,1

0,07

3,8

0,09

4,9 дополнительные 2 вес,%, добавленные спусТаблица В

Продолжение табл. 9