CS198101B2

CS198101B2 - Process for water removal from mixture of coal with water

Info

Publication number: CS198101B2
Application number: CS761177A
Authority: CS
Inventors: Eddy Bloem
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1976-02-23
Publication date: 1980-05-30
Also published as: ZA761080B; CU34472A; ES445495A1; SE7602212L; NO760610L; FR2302125B1; AU1141776A; GB1508393A; DE2606098A1; CA1037770A; FR2302125A1; AU503687B2; NL7502190A; JPS51109902A; IN144714B; BE838856A

Abstract

1508393 Concentrating gasification coal suspensions AKZO NV 20 Feb 1976 [25 Feb 1975] 06811/76 Heading BID Aqueous suspensions of 'gasification coal' (a carbon product of defined physical properties obtained during gasification of heavy hydrocarbons with oxygen-containing gases to form carbon monoxide and hydrogen-containing mixtures) are concentrated using a travelling band expression filter apparatus wherein the coal is expressed between two endless bands, at least one of which is water perme- /able, which are together driven by a plurality of rollers and in each cycle about the rollers are turned through an angle of at least 90‹ at least 3 times. The coal suspension which may have an initial coal concentration of 0.2-10 % wt. and a final concentration of 12-25 % wt. may be subjected to a pretreatment, e.g. a flocculation step.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování vody ze směsi, složené v podstatě ze zplyňovacího uhlí a vody. Zplyňováním uhlím se zde rozumí uhlí získané zplyňovacím postupem známým z výroby plynné směsi obsahující kysličník uhelnatý a vodík, která se provádí nedokonalým spalováním těžkých uhlovodíků pomocí plynů obsahujících kyslík.The invention relates to a process for removing water from a mixture consisting essentially of gasification coal and water. Here, coal gasification is understood as meaning the coal obtained by the gasification process known from the production of a gaseous mixture containing carbon monoxide and hydrogen by incomplete combustion of heavy hydrocarbons with oxygen-containing gases.

Známé způsoby zplyňování jsou, kromě jiných, způsoby zplyňování firem Shell a Texaco. Tyto způsoby jsou popsány například v Hydrocarbon Processing 46, 11 (Petrochemical Handbook Issue] 1967, str. 227, Ind. Eng. Chem. 48, 7, str. 1118—1122, v britském patentovém spisu 734 475 a 780 120 a v US patentovém spisu 2 914 418.Known gasification methods include, but are not limited to, Shell and Texaco gasification methods. Such methods are described, for example, in Hydrocarbon Processing 46, 11 (Petrochemical Handbook Issue) 1967, p. 227, Ind. Eng. Chem. 48, 7, p. 1118-1122, in British Patent Specifications 734,475 and 780,120, and in U.S. Pat. No. 2,914,418.

Zplyňovací uhlí vyrobené těmito známými způsoby má povrch, stanovený metodou BET, 600 až 150Q m²/g a objem mikropórů (dusíkovou metodou] 0,8 až 4 ,ml/g, objem makropórů (Hg-porosimetrem) 1,5 až 5 ml/ /g a absorpci oleje 2 až 6 ml/g.The gasification coal produced by these known methods has a BET surface area of 600 to 150 m ² / g and a micropore volume (nitrogen method) of 0.8 to 4 ml / g, a macropore volume (Hg porosimeter) of 1.5 to 5 ml / / g and oil absorption of 2 to 6 ml / g.

Při zplyňování se znlyňovací uhlí z výsledné plynné směsi obvykle odděluje vypíráním, pomocí například vodní clony, jehož výsledkem je vodní suspenze, obsahující 0,3 až 4 hmotnostní % zplyňovacího uhlí. V praxi se zplyňovací uhlí odděluje od vody, jednak ÚOělěm získání uhlí, jež má cenné vlastnosti a může se používat například jako absorpční uhlí. Při oddělování zplyňovacího uhlí od vody .se používají obvykle rozpouštědla nemísitelná s vodou, například toluen a minerální oleje. Po oddělení vody se směs rozpouštědla a v ní vzniklé shluky sazí rozdělí na obě složky odpařením rozpouštědla. Tyto způsoby jsou popsány například v britském patentovém spisu 741 135. Nevýhodou těchto způsobů je velká hořlavost a riziko vznícení rozpouštědla, obvykle také ztráty rozpouštědla, a skutečnost, že účinné vypírání výsledných aglomerátů nelze do postupu zařadit jednoduchým způsobem. Kromě toho tyto způsoby vyžadují poměrně vysoké investiční a provozní náklady.In gasification, the gasification coal is usually separated from the resulting gas mixture by scrubbing, for example by means of a water curtain, which results in an aqueous suspension containing 0.3 to 4% by weight of gasification coal. In practice, the gasification coal is separated from the water, on the one hand, to obtain coal that has valuable properties and can be used, for example, as absorbent coal. Water-immiscible solvents, such as toluene and mineral oils, are usually used to separate the gasification coal from water. After separation of the water, the solvent mixture and the resulting carbon black clusters are separated into both components by evaporation of the solvent. These processes are described, for example, in British Patent 741 135. The disadvantages of these processes are the high flammability and the risk of solvent ignition, usually also solvent loss, and the fact that effective washing of the resulting agglomerates cannot be easily incorporated into the process. In addition, these methods require relatively high investment and operating costs.

V praxi se z nedostatku jiného způsobu ovšem dělá maximum pro omezení nebezpečí uvedeného způsobu a ztráty rozpouštědla. V literatuře byl popsán mechanický způsob zahušťování suspenze uhlí, například poskytující pasty s obsahem pouze 6 až 10 hmotnostních % uhlí, který však lze provádět pouze s použitím značného^ množství aditiv (viz například holandská zveřejněná patentová přihláška 7 203 046). Po granulování se tato pasta dále vysouší odpařením vody, například v proudu horkého vzduchu.In practice, however, the lack of another method does its utmost to limit the hazards of the method and loss of solvent. A mechanical method of thickening a coal slurry has been described in the literature, for example, to provide pastes containing only 6 to 10% by weight of coal, but which can only be carried out with considerable amounts of additives (see, for example, Dutch Patent Application 7,203,046). After granulation, the paste is further dried by evaporating water, for example in a stream of hot air.

Nevýhodou uvedeného způsobu však je, že vede к velké spotřebě energie na 1 kg uhlí. Další nedostatek se projevuje v tom, že je velmi obtížné zahustit vodnou suspenzi zplyňovacího· uhlí na uspokojivou koncentraci sedimentací, odstřeďováním nebo filtrací za tlaku nebo bez · tlaku, což se týká zejména případů suspenzí zplyňovacího uhlí s povrchem, stanoveným metodou BET, nejjméně 600 m2/g.The disadvantage of this process, however, is that it leads to a large energy consumption per kg of coal. A further drawback is that it is very difficult to concentrate the aqueous gasification slurry to a satisfactory concentration by sedimentation, centrifugation or filtration under pressure or without pressure, particularly in the case of gasification slurries with a BET surface area of at least 600 m2. /G.

Účelem vynálezu je nalezení způsobu odstraňování vody z vodní suspenze zplyňovacího uhlí, při kterém by bylo· odstraněno nebezpečí vznícení rozpouštědla a ztráty rozpouštědla a dosáhlo se snížení spotřeby energie, úspory investičních a provozních nákladů a zvýšení · koncentrace zplyňovacího· uhlí ve výsledném produktu.It is an object of the present invention to provide a process for removing water from a gasification coal aqueous slurry which avoids the risk of solvent ignition and loss of solvent and reduces energy consumption, savings in investment and operating costs, and increases the concentration of gasification coal in the final product.

Podstata způsobu odstraňování vody ze směsi zplyňovacího uhlí o měrném povrchu 600 m²/g až 1500· m²/g s vodou o· koncentraci zplyňovacího· uhlí v rozsahu 0,2 až 10 hmotnostních % spočívá podle vynálezu v v tom, že se směs vytlačuje dynamicky pomocí pásového filtračního lisu · a vrstva směsi spolu s· pásy lisu, mezi kterými je vrstva směsi při odstraňování vody uložena, mění v průběhu cyklu odstraňování vody třikrát až padesátkrát směr a je ohýbána v úhlu nejméně 90°, přičemž koncentrace zplyňovacího' uhlí ve výsledné směsi je v rozsahu 12 až 25 hmotnostních %.According to the invention, the method of removing water from a gasification coal mixture having a specific surface area of 600 m ² / g to 1500 m ² / g with water at a concentration of gasification coal in the range of 0.2 to 10% by weight consists in extruding the mixture dynamically. by means of a belt filter press and the blend layer together with the press strips between which the blend layer is deposited during the water removal cycle change direction three to fifty times during the water removal cycle and is bent at an angle of at least 90 °, % of the mixture is in the range of 12 to 25% by weight.

Způsob odstraňování vody podle vynálezu má ve srovnání se způsoby dosud známými výhody, spočívající v tom, že není potřeba rozpouštědla a že se dosáhne zahuštění vodní suspenze na koncentraci zplyňovacího· uhlí v rozsahu 12 až 25 hmotnostních %, což je koncentrace dvakrát až čtyřikrát vyšší než koncentrace dosažitelná dosud známými postupy, takže je třeba odpařovat menší množství vody a dosáhne se výrazné úspory energie. Rovněž investiční a provozní náklady jsou u způsobu podle vynálezu nižší než· u postupů dosud známých.The water removal process according to the invention has the advantages over the prior art methods of not requiring a solvent and of concentrating the aqueous suspension to a concentration of gasification coal in the range of 12 to 25% by weight, which is two to four times higher than the concentration attainable by the known processes so that less water needs to be evaporated and significant energy savings are achieved. Also, the investment and operating costs are lower in the process according to the invention than in the processes known to date.

Jedna z výhod způsobu podle vynálezu spočívá také v tom, že uhelná hmota vycházející z dynamického vytlačovacího zařízení je tak · konzistentní, že ji lze snadno granulovat nebo· jinak tvářet. Další výhodou je, že získané granule mají dostatečnou tvarovou stálost, aby vzdorovaly mechanické dopravě, a lze je sušit ve stacionární nebo průběžné sušárně bez deformace nebo slepování během· těchto úprav. Výsledné granule mají kromě toho bez potřeby další úpravy dostatečnou tvarovou stálost pro· použití jako· tvarované uhlí.One of the advantages of the process according to the invention is also that the coal mass coming from the dynamic extruder is so consistent that it can be easily granulated or otherwise formed. A further advantage is that the obtained granules have sufficient dimensional stability to resist mechanical transport and can be dried in a stationary or continuous dryer without deformation or sticking during these treatments. In addition, the resulting granules have sufficient dimensional stability for use as shaped coal without the need for further treatment.

Další výhodou je, že výsledný uhelný koncentrát lze podle potřeby čistit· jednoduchým způsobem před dynamickým vytlačováním nebo během něho· nebo po· něm. Konečně · způsob podle vynálezu má tu výhodu, že nevyžaduje přísadu aditiv, jako pojiv nebo¹ flokulačních činidel, k vodní uhelné suspenzi.A further advantage is that the resulting coal concentrate can be cleaned as desired before or during the dynamic extrusion process or thereafter. Finally, a method according to the invention has the advantage that it requires no additive additives such as binders or ^one flocculating agents to the aqueous coal slurry.

Dynamickým vytlačováním se zde rozumí postup, při němž se částice posouvají tak, že pod ylivem různé orientace posuvných sil zaujímají různou vzájemnou polohu.By dynamic extrusion is meant here a process in which the particles are moved such that, under the influence of different orientations of the displaceable forces, they assume different relative positions.

Filtrační lis používaný pro· řadu jiných účelů není vhodný pro způsob podle vynálezu. Rovněž šnekový lis, například dvoušnekový lis, v praxi neuspokojil, · . _ ačkoliv krátkodobě dává uspokojivý výsledek, · neboť stěny z jemného síta se zalepují. · Použití jemných sít je však nutné, neboť jinak se vytvoří nedostatečný tlak pro · zahuštění směsi · uhlí a · vody, obsahující velké množství vody, na požadovanou koncentraci uhlí.The filter press used for many other purposes is not suitable for the process of the invention. Also, a screw press, for example a twin screw press, has not satisfied in practice,. although it gives a satisfactory result in the short term, since the fine sieve walls are glued. However, the use of fine sieves is necessary, as otherwise there will be insufficient pressure to thicken the coal-water mixture containing large amounts of water to the desired coal concentration.

Před koncentrací vodní suspenze uhlí způsobem podle vynálezu se spspenze může podrobit úpravě, což však obvykle není nutné. Možnou úpravou je ílokulace s následující dekantací a/nebo filtrací s použitím například vakuového filtru, separátoru nebo· dekantéru. Podle potřeby se způsob · podle vynálezu .může provést v jediném zařízení. .Prior to concentration of the aqueous coal suspension by the process of the invention, the suspension may be subjected to treatment, which is usually not necessary. A possible modification is flocculation followed by decantation and / or filtration using, for example, a vacuum filter, separator or decanter. If desired, the process according to the invention can be carried out in a single device. .

Koncentrace uhlí zahušťované suspenze při způsobu podle vynálezu· leží obvykle v rozmezí od 0,,2 do 10 hmotnostních %, s výhodou od 0,5 do· 5 hmotnostních %. Při. těchto koncentracích jsou použité suspenze tekuté nebo v pastovitém stavu.The concentration of carbon of the thickened suspension in the process according to the invention is generally in the range from 0.2 to 10% by weight, preferably from 0.5 to 5% by weight. At. at these concentrations, the suspensions used are liquid or pasty.

PříkladExample

Do · pásového· filtračního· lisu se přivádí vodní suspenze, obsahující 2 hmotnostní % zplyňovacího uhlí, rychlostí 600 1 za hodinu. V jednom cyklu filtrační pásy naplněné suspenzí mění směr čtyřikrát, přičemž se ohýbají v úhiu 180° a dvakrát v úhlu 145°. Jde o zplyňovací uhlí získané částečnou oxidací · bunkrového oleje C s povrchem, měřeným· metodou BET, 950 · m²/g, objemem mikropórů (dusíkovou metodou) 1,8 ml/g, makropórů (Hg-porosimetrem) 3,2 ml/g a absorpcí oleje 3,2 ml/g. Z lisu odchází 75 kg · vodné uhelné hmoty za hodinu o · koncentraci uhlí 16 hmotnostních % a asi 525 1 vody, neobsahující prakticky žádné uhlí. Zplyňovací uhlí získané po úplném vysušení výsledných granulí má povrch · a pórovitost, jež se neliší hodnotami od hodnot uhlí výchozí suspenze. Lis může být v chodu nejméně 300 dní bez jakýchkoliv poruch. Pro srovnání, koncentrace uhlí ve shora uvedené 2% suspenzi, přiváděné do· kontinuálního· talířového separátoru o· odstředivém zrychlení 4000 g, se zvýšila pouze na 3,3 hmotnostních %. Rovněž pro· srovnání byla shora uvedená suspenze přiváděna do dvoušnekového lisu. Za hodinu po· zahájení provozu, během· něhož se · získala směs vody a uhlí o koncentraci 12 hmotnostních %, se šnekový lis zalepil a musel být odstaven.A water slurry containing 2% by weight of gasification coal is fed to the belt filter press at a rate of 600 l / h. In one cycle, the slurry-filled filter strips change direction four times, bending at 180 ° and twice at 145 °. It is a gasification coal obtained by partial oxidation of · bunker oil C with a BET surface area of 950 · m ² / g, a micropore volume (nitrogen method) of 1.8 ml / g, a macropore (Hg porosimeter) of 3.2 ml / g and an oil absorption of 3.2 ml / g. 75 kg of water-based coal mass per hour with a coal concentration of 16% by weight and about 525 l of water, containing practically no coal, is leaving the press. The gasification coal obtained after complete drying of the resulting granules has a surface area and a porosity that do not differ from those of the starting slurry. The press can be operated for at least 300 days without any faults. By comparison, the concentration of coal in the above 2% slurry fed to a 4000 g centrifugal accelerator continuous separator increased only to 3.3% by weight. Also for comparison, the above suspension was fed to a twin screw press. An hour after the start of operation, during which a water / coal mixture of 12% by weight was obtained, the screw press stuck and had to be shut down.

Claims

SUBJECT

VYNALEZU

Process for removing water from a gasification coal mixture having a specific surface area of 600 m ² / g to 1500 m ² / g with water at a concentration of gasification coal in the range of 0.2 to 10% by weight, characterized in that the mixture is extruded dynamically using a belt filter press together with the press strips between which the layer of water mixture is deposited during the water removal cycle, it changes direction three to fifty times during the water removal cycle and is bent at an angle of at least 90 °, the gasification coal concentration in the resulting mixture being in the range 12 to 25 O.