CS199706B2 - Method of producing liquid fuel from coal available for the pure combustion - Google Patents

Description

Vynále-z . se týká způsobu výroby kapalného paliva pro čisté spalování z uhlí s nízkým obsahem síry.

Uhlí jako zdroj tepla existuje v hojném množství. Většina uhlí však obsahuje určité množství síry, která se, když se uhlí spaluje, dostává do· vzduchu jako kysličník siřičitý, tj. nečistota. Protože jsou umezující nařízení vládních činitelů, která omezují množství kysličníku siřičitého, který se může nechat vypouštět do vzduchu, stal se nutným nákladný postup po zpracování uhlí k čistému hoření. Větší zábranou pro použití uhlí jako zdroje paliva je dokonce způsob jeho spalování. Uhlí se v minulosti spalovalo v pevném loži a teprve v posledních letech se vstřikují atomi?ované částice uhlí do spalovací komory; uhlí se nepoužívá snadno ve standardních hořácích pro průmyslový olej. Obvyklý přístup k předchozímu problému rozšířily obvykle topné oleje s mikronizovaným uhlím, avšak jejich stabilita je nízká a směs olej — uhlí se snadno odděluje.

S tím souvisí dřívější postup, který používá způsob zpracování a hoření směsi voda v oleji obsahující rozmělněné uhlí za použití zvukové energie pro stabilizaci suspenze a přidání vápence pro co největší snížení uvolňování kysličníku siřičitého přítomného v suspenzi při hoření. V literatuře jsou po2 psány metody pro použití speciálních stabilizátorů suspenze. Avšak cena stabilizátorů je často značně vysoká a cena na kilo-gram kalorií konečného produktu je často rovna nebo vyšší než cena běžného kapalného palivového oleje.

Tento· vynález se týká způsobu výroby kapalného paliva pro čisté spalování · s nízkým obsahem síry z uhlí, které umožňuje zcela pravidelně hoření při minimálním uvolňování kysličníku siřičitého a je stabilní.

Podstata způsobu výroby kapalného paliva pro čisté spalování z uhlí, kde se uhlí nejprve podrobí pyrolýze · za vzniku olejové frakce, koksovitého produktu a vodné frakce a dále se olejová frakce popřípadě zbaví síry a smíchá s koksoivitým produktem v mikronizované formě ' · za vzniku stabilní suspenze. Spočívá v tom, že se smísí olejová · frakce s vodou v hmotnostním poměru 3 : ·0,5 a odděleně se smísí mikronizovaný koksoviítý produkt s vodou v · hmotnostním poměru 5 : 1,5 a obě směsi se navzájem spojí a získané palivo se popřípadě ještě smíchá s topným · olejem.

Podle výhodného provedení vynálezu se pro· smíchání olejové frakce a kokšavitého produktu jako voda používá vodná frakce z pyrolýzy.

Palivo z uhlí pro čisté spalování z nízkým obsahem síry, vyrobené podle vynálezu, je ve formě suspenze, která je dostatečně stabilní i bez přídavku stabilizátoru.

Podle tohoto vynálezu se podporuje stabilita suspenze, při snížení nákladů na výrobu paliva, použitím vodné frakce získávané z pyrolýzy uhlí místo samotné vody.

Způsobem podle vynálezu vyrobené kapalné palivo z uhlí pro čisté spalování s nízkým obsahem síry, smíšené z obvyklými topnými oleji běžné jakosti, je bez nebezpečí oddělování.

Ještě další znaky i přednosti tohoto vynálezu budou zřejmé z popisu výhodného provedení.

Způsobem podle vynálezu vyrobené kapalné palivo pro čisté spalování s nízkým obsahem síry vyráběné z uhlí se snadno čerpá a hromadně dopravuje a je přizpůsobené pro Obvyklé olejové hořáky.

Způsobem podle vynálezu vyrobené kapalné palivo z uhlí pro čisté spalování, s nízkým obsahem síry, má obvykle v důsledku dále popsaného zpracování hladinu popeiovin ve výsledném palivu menší než asi 0,5 procent hmotnostního a hladina síry v palivu menší než 0,5'% hmotnostního, počítáno na přítomný uhlík s. uhlovodíky.

Výroba kapalného paliva neboli paliva charakteru kapaliny pro .čisté spalování s nízkým obsahem síry se provádí z uhlí, které se podrobí ekonomicky přijatelnému pyrolytickému postupu při nízké nebo' střední teplotě, tedy při teplotě pyrolýzy v rozmezí asi od 371 asi do 815 °C.

Pyrolytickým zpracováním uhlí při nízké nebo střední teplotě, které je dobře známo v průmyslových kruzích, se získávají čtyři složky: .

1J kapalná ' olejová frakce, 2} koksovitý produkt, .

3] vodná ' frakce ''a

4] plynný vedlejší prpdukt.

Kapalná olejová frakce obsahuje normální ' paraflnické uhlovodíky, 'aromatické látky, ' polyaromatické látky a oxysloučeniny, jako fenoly, kresoly, ' organické ' kyseliny a podobně. Složení se mění s průběhem ' postupu, ' protože při vysoké teplotě dochází ke krakování . vysokovroucích složek.' Kapalný olej je ' vynikající jako palivo, 'pokud se ovšem provedou některá ' opatření, jako' je ' denitrifikace a desulfurizace, pomocí známých metod. Kyslíkaté'' sloučeniny z olejové frakce značně ' ' zvětšují stabilitu suspenze výsledného '' paliva podle tohoto vynálezu a tak jsou velice ' žádané ' sloučeniny.

Kok-sovltý produkt z pyrolytického postupu obvykle obsahuje největší část anorganické síry z uhlí, a to zejména v popelovině. Podle tohoto vynálezu se popeloviny odstraňují obvykle mikronizačními metodami a potom ' se oddělí popeloviny a síra ' z koksovitého produktu známými metodami, jako' flotací, gravitačním oddělováním nebo' che mickou konverzí. Zbývající koksovitý produkt sestává zejména z uhlíku, s kterým zůstalo pouze velmi ' malé množství síry. Těmito technickými postupy se obsah popela může dosáhnout na úrovni porovnatelné s topnými oleji a obsah síry v mezích stanovených předpisy okolí. Výsledný koksovitý produkt je vhodný ve směsi podle tohoto vynálezu.

Vedlejším produktem pyřolytického postupu je kapalná vodná frakce; ' její množství velmi závisí na obsahu vody v' uhlí. Kapalná vodná frakce je obyčejně znečištěna těkavými složkami, které jsou v určitém stupni rozpustné ve vodné fázi. Použití této^ vodné fáze proto obvykle vyžaduje provedení čisticích opatření, což zvyšuje cenu obvyklých operací. Avšak bylo zjištěno, že tato kapalná vodná frakce je vhodná podle tohoto vynálezu.

Postup pyrolýzy . ' také poskytuje vedlejší plynný produkt, který má obvykle vysoký obsah uhlovodíků o vyšší molekulové hmotnosti. Tak se dostává plyn o' vysoké hodnotě kilogram-kalorie, ' který slouží jako vynikající palivo. Určité množství organické síry z uhlí obvykle provází plyn ve formě sirovodíku, kysličníku siřičitého, karbonylsulfidu, merkaptanu a podobných sloučenin, které se ' mohou extrahovat ' známými metodami.

Tento vynález je zaměřen na míšení produktů vzniklých z uhlí pyrolytickým postupem, a ' to míšením ' desulfurované kapalné olejové frakce, mikronizovaného koksovitého produktu, ze kterého co nejvíce byly odstraněny popeloviny a síra, a vody, kterou může být vodná frakce produkovaná při pyrolýze ' uhlí. ' Výsledná ' směs se důkladně ' míchá buď ' se stabilizační přísadou, nebo bez ' ní a tvoří stabilní suspenzi, která se může ' dopravovat potrubím ' nebo ' v nádobách a skladovat, a _; ' tvoří palivo pro' čisté spalování s ' hodnotou 25'588 až ' 31 565 J na kilogram, ' ' v ' závislosti na ' složení.

Když se koksovitý prdukt . . získávaný z pyrolytického postupu mikronizuje a popeloviny odstraní běžně známou metodou, ' jako ' je gravitační oddělování, flotace nebo' ' chemické ' ' metody, na které' se však tyto metody neomezují, ' ' výsledný ' koksovitý ' produkt tvoří hlavně ' uhlík. ' Kromě toho, když se koksovitý produkt mikronizuje na méně ' než asi ' 0,032 cm, hmotnost ' mikronizovaného a suspendovaného' '' koksovitého produktu v . porovnání s celkovou hmotniostí ' kapalné suspenze paliva podlé ' ' vynálezu ' se . může ' měnit od 0 do' alespoň '50 %. ' Výhodně s vysokým obsahem uhlíku ' vzrůstá ' množství tepla na kilogram produkce, přičemž se snižuje únik kysličníku siřičitého a přítomnost vody ve výsledném palivu snižuje viskozitu tohoto paliva, což zvyšuje možnost čerpání, například ' potrubím. Kromě toho přídavek vody ke směsi koksovitý produkt—olej prudce snižuje vznik sazí v topeništi parního kotle a také umožňuje ' chudší směsi vzduchu a paliva. Voda a emulze napomáhají k explodování kapiček

9 9 7 O 6 paliva, takže se získává dokonalejší směs paliva a vzduchu během spalování. Voda také reaguje s uhlím a uhlovodíky za vzniku snadno spalitelného· kysličníku uhelnatého a vodíku.

Nový postup pyrolýzy při nízké a střední teplotě je průmyslově hospodárný a má vlastnosti, které umožňují dosáhnout maxima buď plynné, nebo kapalné složky z uhlí, poskytuje koksovitý produkt o· vysoké ploše povrchu s malým množstvím těkavých látek. Relativní poměr složek ve směsi paliva se může snadno měnit v širokém rozmezí. Například obsah vody se může snadno snížit asi na 1 až 2 % hmotnosti směsí paliva bez poškození jakosti paliva a může se také zvýšit až na 25 % hmotnosti bez ovlivnění charakteristiky plamene, jen když se provede správná úprava hořáku. Kromě toho obsah koksovitého produktu může být v jakémkoli rozsahu, dokonce více než 50 ·% hmotnosti paliva, přičemž se pozoruje, že vyšší obsah koksovitého produktu ovlivňuje jak stabilitu, tak viskozitu.

Koksovitý produkt z postupu pyrolýzy tvoří stabilní suspenzi mnohem snadněji než uhlí tím, že pyirolytický koksovitý produkt má vysokou plochu povrchu v důsledku mikropórů vzniklých během pyrolytického postupu. V důsledku toho· přidávání stabilizátoru k palivu normálně není nutné. Jestliže se však požaduje větší stabilita paliva, může se zvýšené stability suspenze dosáhnout přídavkem organických nebo anorganických stabilizátorů suspenze, jak se uznává odborníky v oboru.

Při výhodném provedení tohoto vynálezu se uhlí podrobí některému vhodnému pyrolytickému postupu, prováděnému při nízké nebo· středně vysoké teplotě, čímž se získá kapalná o-lejovitá frakce, koksovitý produkt, vodná frakce a plynný vedlejší produkt.

Výsledný, koksovitý produkt, kapalná olejová frakce a vodná frakce tvoří tak složky konečného produkovaného paliva. Složky se mohou mísit v jakémkoli pořadí a v kterémkoli poměru, pokud se může spalovat palivo, avšak výhodné provedení spočívá v použití hmotnostních dílů mikronizovaného koksovitého produktu, relativně prostého popelovin a smíšeného -s 1,5 hmotnostního dílu vodné frakce, a hmotnostníhh dllů olejové frakce, kd e je olej důkladně smíšen s 0,5 hmotnostními díly vody, a potom se obě směsi smísí nalitím první směsi do míchané nádrže obsahující druhou směs nebo se · použije postupu s nepřetržitým mícháním. V závislosti na olejové frakci a viskozitě směsi, které se dává přednost, se může měnit vztah mezi první a druhou směsí, aby se vyhovělo poža davkům pro konečné upotřebení. Například má-li se změnit viskozita, může se přidávat běžný topný olej, v kterémžto případě se dává přednost rozdělení první směsi, · . smíšení její části se směsí druhou a jiné části, kterou by jinak byla druhá směs, · ale ve které topný olej je nahrazen pyrolytickou olejovou frakcí. Potom se příslušné části spojí. Avšak je také možné zamíchat topný · olej do· pyrolytické olejové frakce a vyrobit smíšené palivo, jako je popsáno shora.

Jestliže olejová frakce z postupu pyrolýzy je viskózní á obsahuje značné množství dehtovitých látek, při výhodném provedení se oddělí těžké dehtovité látky destilací. Při použití například teploty okolo 371 °C jako teploty varu frakce je frakce s těžkou o-lejovitou látkou obvykle při teplotě místnosti pevná, ale je kapalná při teplotě bodu varu vody. Tyto dehtovité látky se důkladně zamíchají do horké vody, aby se získala' suspenze oleje ve vodě stabilní při teplotě místnosti. Chladná suspenze se používá pro výrobu směsí uvedených svrchu, s tou podmínkou, že procento složek se upravuje na obsah dehtovitých látek ve vodě na konci s ohledem, na požadované složení.

Výsledné palivo se může předehřívat a spalovat jako palivový olej. Je-li správně provedena úprava, jak snadno· priovede odborník z oboru, spalování probíhá bez kouře za malého přebytku vzduchu, který snižuje na minimum tvoření kysličníků dusíku v kouřovém plynu.

Kapalná olejová frakce se, jestliže je zapotřebí, odsířuje známými metodami, jako je působení vodíku při zvýšené teplotě. Koksovitý produkt · z pyrolytického postupu se mikronizuje, s výhodou na částice menší než asi 0,032 cm, a popeloviny společně se sírou se odstraňují známými metodami, jako je gravitační oddělování, flotace nebo· chemické metody, na které však postupy pro odstraňování nejsou omezeny. Když se použije flotace, velikost částic koksovitého· produktu je rovna nebo menší než velikost částic popela obsaženého v uhlí. Flotační metoda, kde je velikost částic menší než 0,158 cm, je zcela neuspokojivá pro většinu druhů uhlí a jak bylo shledáno, je zapotřebí, aby byla pod 0,032 cm u velkého množství materiálu, aby byla možnost oddělit popeloviny bez příliš velké ztráty uhlíku. Pro většinu jakostí uhlí je možné snížit obsah popetovin v koksovitém produktu asi na 0,5 hmotnostního procenta nebo méně.

Vodná frakce, která je nejspíše znečištěna malým množstvím těkavých sloučenin, se nemusí podrobovat jakémukoli čisticímu zpracování a může se používat jako· složka konečně produkovaného paliva bez dalšího zpracování.

Claims (2)

1. Způsob výroby kapalného paliva pro čisté spalování z uhlí, kde se uhlí nejprve podrobí pyrolýze za vzniku olejové frakce, koksovitého produktu a vodné frakce a dále se olejová frakce popřípadě zbaví síry a smíchá s koksovitým produktem v mikromizované fomě za vzniku stabilní suspenze, vyznačující se tím, že se smísí olejová frakce s vodou v hmotnostním poměru 3 : 0,5 a od děleně se smísí mikronizovaný koksovitý produkt s vodou v hmotnostním poměru 5:1,5 a obě směsi se navzájem spojí a získané palivo se smíchá s topným olejem.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se pro smíchání olejové frakce a koksovitého produktu používá vodná frakce z pyirolýzy.