CS230552B2 - Fuell mixture containing pulverized carbon,water and dispersed agent and production method of this mixture - Google Patents

Description

Vynniez se týká palivové směsi obsahující práškový uhlík, vodu a dispergační Činidlo, e způsobu přípravy této 8^81..

Je známé, že rainnréTmií UiUÍ stejné jako jiné suroviny obsahuje nečistoty, zaUrnijící mino jiné organicky vázanou síru, různé sirníky kovů a jiné kovové nečistoty, zen a čéaltLce jílů. Tyto nečistoty nají škodlivý vliv na okolní atmosféru a proto je pH pouužtí nnerálníUo uhhí jako paliva žádoicí znenoožit jejich uvolňování a tím znečišťování vzduchu. Spalování uhlí se dříve provádělo bez jakéhokoli předchozího čištění uhlí kron8 praní, takže bylo nezbytné odstraňovat nečistoty ze spalin, což vyžadovalo velké a nákladná zařízení k čištění spalin. To je jeden z důvodů neustále vyšší spotřeby oleje jako zdroje ener^e místo uhhí.

Protože spalování kapalných paliv jeko je olej vyžaduje spalovací zařízení odlišné konstrukce než naaí zařízení na pevné paliva, přechod na olej znesnadni návrat k pevným palivům a dále zrnennil konkurenční schopnost uhlí op?o1tl oleji.

Poněvadž v8ak uhlí a zej^éne nerostné uhlí tvoří značnou energetickou rezervu, je velice žádoucí odstrannt uvedené nevýhody a u^c^ož^nt rozšířené vyiužtí uhlí oproti kapalným palivům, například oleji.

Aby se odstranily nevýhody ' uií jeko pevného paliva, bylo již navrženo převést uhlí ne kapalné palivo jennýn rozemletím a dispergováním prášku ve vhodných nosných kapalinách, například ve vodě nebo v uhlovodících. S uhlím se pak snadněji moaiptUujr a současně se odstraní nebezpečí výbuchu a ^noovn^c^. Mrnoto se úplně odstraní nevýhody spojené se zneči šťováním při manip^u^c^i s tuhými uhlíkatými palivy.

Jako jeden z příkladů dřívějších návrhů k přeměně uhlí na kapalné ^livo dispergováním v nosnén prostředí, například vodě, lze uvést podle amerického patentu č. 3 762 867 předběžné hydrotermmini zpracování paliva k odstranění vázané vody, přičemž ke zpracovanému palivu se za účelem dispergování přidává běžné povrchové aktivní činidlo.

Podle britského patentu č. 1 469 319 se navrhuje doprava ufrhí ve forně tekuté kaše a uvádí se předběžné tepelné zpracován, kterýn se má odstraint vázané voda z uhhí. Rovněž se popisuje, že lze k uhlí přidat běžné povrchově aktivní činidla, například ániontové elkylarylaulfonáty.

Jek se poppsuje v literatuře, jsou takovým zpracovánín některé nevýhody uhlí sloužícího jeko pevné palivo odstraněny, avšak surové uhlí se nepodrobuje CiS^ěiní. Právě čištění uhlí je však velice žádoucí a Hežité, poněvadž jedním z hlavních důvodů pro poněrně nízké využívání uhlí jeko energetického maatiriálu je stautečnoot, že obsahuje tolik znečišťujících složek, že je z hlediska ochrany ovzduší nevhodné.

Palivová snčs podle vynálezu, která obsahuje práškový uhlík, vodu a dlsperg^^í činidlo, nená nedostatky dosavadních kapalných paliv na bázi uhhí. Podstata vynálezu spočívá v ton, že sněs obsahuje 55 až 80 % h^onnoU uhlíku - s velikostí částic pod 100 jin a 0,02 až 4 % Ls^pergačního činidle, vztaženo na hnoonost obsažené vody, tvořeného pólyelektroly- ten nebo polyfosfáten, přičenž sněs má hodnotu pH 5 ež 10. Polyelrktrolyreo nůže být účelně sH polykarboxylové kyseliny, například eH alkalického kovu nebo amonná sH polykarboJxyLové kyseliny, nebo polyalkrlát, například polyOkrylét sodný.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob přípravy palivové sněsi - ob sa Kující uhlík v práškové vyčištěné formě, vodu a dispergační činidlo, z výchozího Mae^e^r^i^^Lu obsah^ícího kromě uhlíku nečistoty, způsob podle vynálezu spočívá v ton, že výchozí materá! se smíchá s vodou, rozmělní ne částice menší než 100 pm a běhen rozmělňování nebo po rozmělnění se přidá v Μ^ζ^νί 0,02 ež 4 %, vztaženo na hnoonost vody, dispergační činidlo tvořené ^^elektrolytem nebo ^^fosfátem, kterým se selektivní adsorpcí nabíjí částice uhlíku ne vyšší náboj

230 5 52 než částice nečistot, s na základě tohoto odlišného elektrického náboje se uhlík s nečistotami oddděí sedlaennací, aaagieticlý· odlučování®, elektrCcým odlučováním nebo flotací nebo jejich kombinovaným účinkem, přičemž během oddělování nebo po oddělení se odebere voda a obsah uhlíku ae zvýší na 55 až 80 % haoOnnoti směsiNe rozdíl od dispergačních činidel podle vynálezu, tedy pólyelektrolytů e polyfosfátů, neBej běžná, povrchově aktivní činidla jako alkylarylsulfonáty schopnost nabíjení částic uhlíku a částic nečistot na odlišný náboj a nepatří tedy do rámce vynálezu.

Protože palivová směs podle vynálezu je tvořena disperzí uhlí ve vodič, snadno se s ní aaanjpiluje při transportu a skladování a současně je odstraněno nebezpečí výbuchu a samovznícení. Tím, že je uhlí vyčištěné, se zredukuj nebo úplně odpadnou drahá a rozměrná zařízení ne čistění spelin, a palivo je z hledisko ochrany ovzduší plně vyhoouujcí.

Při přípravě palivové směsi obsah^jcí práškový uhlík podle vynálezu se postupuje tak, že se nerostné uhlí libovolného druhu smíchá s vodou a rozmělní na prášek s malou velikostí zrn. Rozmělňování se s výhodou provádí mletím za moora, což je výhodné jek z hlediska vyloučení nebezpečí výbuchu, tak z hlediska nízké spotřeby energie. Aby nečistoty doprovázeejcí uhlíkatý ma^erá! se případně daly získávat, má se rozmělňování provádět na vel-kost částic menší než 100 доо, s výhodou pod 50 дцо. Aby disperze uhlí ' ve vodě byle co nej stabilnější, mmCÍ mít částice velikost pod 40 jam. VeHkost Čássic menší než 40 jim je rovněž vhodná z hlediska spalování, poněvadž v tomto případě je spalování podobné jako spalování oleje. Nicméně všck není účelné provádět rozmělňování ne příliš malou velikost částic jednak z toho důvodu, že to vyžaduje přřliš velké mnnožtví ener^^e, c jednak proto, že koloidní částice s ' rozměrem pod 1 дош znesnadňuj následnici čištění.

Hmtnoosní obsah uhlíku ve smmsi uhlí c vody se nastavuje př rozemílání na hodnotu přibližně I cž 20 %, s výhodou asi na 10 %.

Aby se uhlí dispergovalo ve vodě, přidává se k němu dispergcční činidlo. Je sice možné přidávat dLspergeční činidlo po mletí ze motala, avšak k usna&iění rozemílání je výhodné přidávat dispergcční činidlo při rozemílání uhlí. Dispergcční činidlo podle vynálezu má schopnost neMjet uhlíkové částice c částice nečistot nc odlišný elektrický náboj, c volí se z p>ly elektrolytů c polyfosfátů. bodnými póly elektrolyty jsou soli alkalických kovů c cmonné soli polykarboxylových kyselin, například kyseliny polyatarylové. Speciálními příklady vhodných polyelektrolytů jsou dispergcční činidla, která se prodévájí ve formě 40procentního vodného roztoku pod obchodním názvem DISPEX, e to amonná sůl polykerboxylové kyseliny '(DISPEX A 40), sodné sůl polykerboxylové kyseliny (DISPEX N 40) c sodná sůl polyatarylové kyseliny (DISPEX G 40). Z těchto dispergačních činidel se obzvláště osvědčile amonná sůl polykerboxylové kyseliny s sodné sůl polyakrylové kyseliny.

Jnooství přidávaného dispergečoílt činidla ne jeho použitém typu. Obecně musí být mnnožtví dispergečoíht činidle dostatečně velké, cby se vytvořila co nej stabilnější disperze uh.í, c má ležet v rozmezí 0,02 až 4 %, vztaženo nc hmoonost vody. Podotýká se, že obsah OLžší než 0,02 % nemá prakticky žádný znatelný účinek, zatímco obsah nad 4 % . je nehospodé^iný. OptommáLlní m^nožs^t^jí pro každý speciální přípcd může zVolAt každý odborník.

Když se dispergační činidlo přidává během rozmělňování nebo po rozmminění u^l^lí, to znamená při hmoonostním obsahu uhlíku asi 10 %, je vhodný obsah dispergačního činidla asi od 0,04 do 0,4 %, s výhodou asi 0,12 %, vztaženo ne hmoonost vody.

Jak bylo uvedeno, ' ooCí , dispergační činidle podle vynálezu tu speciální vlastnost, že nabbjejí částice ve soOsí vody c uHÍ eletatrCcýo nábojem, přičemž částice uhlíku c částice nečistot se nab^ejí nc odlišný' stupeň. Podle vynálezu se této vlastnosti využívá k oddělení částic nečistot od částic uhlíku. šeparační účinek založený na oú:lL.O^i^o nlektrCcá0ш náboji částic se může komínovat c zdtoasenOt delšími běžnými rozdr^o^cími metodami.

30552

K čištění směsi uhlíku e vody se zředěné směs vede do sedimentačního zařízení, například do lamelového filtru, kde se směs nechá usadit. Poněvadž částice uhlíku mej po nabití vyšší náboj než částice nečistot, usazují se částice nečistot rychleji než částice uhlíku. Tím se směs vody a uhlí vyččstí a zbaví částic nečistot.

Poněvadž uhlíkatý mterrál obsahuje magneeické nečistoty, například ve formě kyzové síry, je rovněž účelné provádět maagotické oddělování. Tato známá metoda se může kombinovat s usazováním a může tvořit předběžný nebo následný rozdružovací pochod.

Pomocí selektivního oddělování lze odstranit více než polovinu síry e jiiých neččstot. Při pouuití kornmbnace selektivního usazování a mazotického oddělování byla v praxi odstraoěoa veškerá kyzová síra a hmottostní obsah síry byl snížen z 0,7 na 0,3%.

Místo selektivní sedimentace lze oddělování nečistot provádět flotací. V důsledku nLžSího náboje neůčet^ oproti částicím uhlí maj nečistoty sklon ke shlukování, a vzníka^cí agregáty se potom mohou podrobbt dotaci. '

Daší alternativní způsob oddělování uhlíku a nečst^ ne základě různého náboje spočívá ve vyUžtí jejich různé pot^3^t^bl^*^(^s^1ti v elektrickém poli. V důsledku vysokého elektrického odporu v kapalině však tento způsob oddělování vyžaduje velké mmo0i1ví energie.

Při dispergování a čištění se vyčištěná směs uhlí a vody vhodně koncentruje tak, · že se část vody odíraní, aby · se zvvětšl obsah· uhlíku ve sms^i.. №-li se směs dopravovat, například čerpáním v potrubí, je z hlediska viskozity nejvhod^ěj'ší obsah uhlíku odpovídející asi 40 % hmoteotti 8^81. Méli se naproti tomu směs okami^ě spalovat, je výhodné ' zv^št obsah uhlíku asi na 50 až 80 %, s výhodou na 55 ež 70 %. №-li se směs skladovat před spalováním, lze obsah uhlíku ještě zvýšt, přičemž před vlastním spalováním se pak směs rozředí vodou na uvedený vhodný · obsah uhlíku.

Voda, která se · odstraňuje ze směsi ze účelem zvýšení obsahu uhlíku, obsahuje jisté mnoožtví disperzního činidla, takže ee z ekooom.ckých důvodů účelně vrací do postupu jeko přídavná voda pro mleeí za mota¹ a, účelně po vysrážení rozpuštěných oeččstot. Tím odpadá vypištění disperzního činidla do okolí a současně se sníží m^n^ožt^'^:í potřebného čerstvého disperzního činidle.

Jak již bylo zmíněno, lze obsah vody ve směsi uhlí a vody nastavovat podle potřeby odebíráním nebo přidáváním vody. Pro skladování nebo dopravu ve velkých nádobách lze obsah vody snížit na minimum, načež před čerpáním potrubím nebo před vlastním spalováním se pek obsah vody může znovu zvěěšit. МоПо^ nastavování obsahu vody ve směsi podle potřeby usnadňuje maaOpiueci se směěí, je ekonomicky výhodná a má řadu dalších výhod. Když se obsah vody ve směsi zvyšuje přidáváním vody, má teto voda obsahovat dispernečií činidla v takovém mnotž1ví, aby koncentrace disperzního činidla ve směsi zůstala prakticky beze změny.

Z ekonomických důvodů se všechny uváděné kroky při přípravě výsledné směsi uhlíku s vodou proveděí účelně při normální teplotě o^c^olí. Netyyl ·zjištěn znatelný vliv teploty, přičemž jediným požadavkem je samozřejmě to, aby teplota byla vyšší než teplote mrznutí vody.

Ne puti tomu byl zjištěn určitý vliv hodnoty pH směěs. Obecně může být hodnotě pH směsi v rozmezí 5 až 10. Uráželo se však, že přísada alkáHí k úpravě pH oe hodnotu esl 7 ež 10 má patrný stabilizační účinek oe výslednou koncentrovanou směs uhlíku a vody.

K vysvětlení vynálezu slouží následnici příklad, oa který všek vynález není omezen.

Příkl ad

Polské drobné uhlí bylo sušeno vzduchem o teplotě 30 °C po dobu 24 h, pak bylo rozemleto ne zrna menší než 1 a mleto po dobu 3 h v kulovém mllýně, jehož vnitřní průměr byl 180 mm a průměr koulí 33 mm. Stěny mlýna a koule byly z porcelánu.

Rozložení- velikosti několika částic bylo - měřeno přístrojem Ccmuter Crnrnter Mdlel TA; zjistilo se, že velikost částic leží mez! 6 až 100 pa.

Zvvášl byl připraven roztok dispergačního činidla tak, že polyalektrolyt Diapex A 40, sestávající ze 40 % hrnoonooti z polyatarylátu amoirného a z 60 *‘hmoonosti z vody, byl zfaděn vodou, až roztok obsah cval celkem 0,5 * hmotneti polyatarylátu

Tímto roztokem byl do ^poloviny naplněn ncMo^ný mísicí stroj ⁽ot^áSk^{y 10 000} min“') a během otáčení byl přidáván uhelný prážek až do požadované viskosity. Dispergování pokračovalo další minutu, přičemž viskosita poněkud poklesla. Nakonec byle viskosita upravena ne hodnotu 2 Pa.a podle Βτοο!11^1^· přidáním dalšího práškového uhlí-. Výsledná pastovitá směs obsahovala 65 % hmotnaH HÍ a o01· hodnotu pH 6,5.

Touto pa stou byl naplněn uzavřený trubkový systém s čerpadlem. Po týdenním uskladnění v klidu se pasta dala uvést čerpadlem do cirkulace s normálním úbytkem tlaku, a proot-eClt trubkou o průměru 4 mm.

Měěení rlrktrafairtické p(OllblivvaSi - ukázalo, že přidání jmenovaného póly elektrolytu snížULo iontovou ipotyblivoat z -2 ⁽bez ^poly elektrolyt na -7 pm.cm.V“'.s“^{- (p}ři přidaní 0,3 g polyeljktralbtl na 1 g uHí) v suspenzi uhlí s koncentrací 0,1 * hmoanoati. Do jisté míry je tento potenciál mmiM-tkem stálosti při skladování.

Stálost při skladování lze zlepšit nahrazením části- vody roztokem hydroxidu vápenatého při přípravě roztoku disperzního činidle, který je pak zásaditý s hodnotou pH 10. - Wielná pasta, připravená s tímto roztkkem disper^^ní^ činidle, byle skladována v uzavřené nádobě 6 měsíců, aniž by se její vlastnosti zhioeHy.

Claims (11)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Palivové -směs obsahnuící práškový uhlík, vodu a - disperZní činidlo, vyznačené tím, že obsahuje 5 až 80 % hmotnoH uhlíku s velikostí částic pod 100 ДШ a 0,02 až 4 % dtspergačního činidle, vztaženo na hιooano8t obsažené vody, tvořeného polbelektralyeeo nebo polyfosfátem, přičemž směs má hodnotu pH 5 ež 10.
2. 2. Palivové lově kyseliny· směs podle bodu

   1, vyznačené tím, že polbjlektгalyteo - je sůl ^^^г^ху
3. 3. Palivové směs podle bodu

   2, vyznačené tím, že polbjlekt*alyeeo je
4. 4. Palivová kovu nebo emonné
5. 5. Palivové sůl alkalického tím, vyznačené směs sůl polykarl(oχylové kyseliny.

   podle bodu

   2, že polyelektrolyeem je směs podle bodu 4, vyznačené tím, že polyelektr olyeem je polyedry lát sodný
6. 6. Způsob přípravy palivové směsi podle bodu 1, ob sáhuje í uhlík v práškové vyčištěné formě, vodu a dispergeční činidlo, z výchozího materiálu ab8θhulícílo kromě uhlíku oečittaty, vyznačený tím, že výchozí mεjeriál se smíchá s vodou, rozmění ne částice menší než 100 jim a během - rozmělňování nebo po rozm^^nění se přidá v - . mnnožtví 0,02 až 4 X, vztaženo na hmoonost vody, d^pergační činidlo tvořené palyelektiolyreo nebo palyfosfátea, kterým se

   2 30.552 б

   selektivní edsorpcí nabíjí částice uhlíku na vySš.náboj než částice nečistot, a ne základě tohoto' - odlišného elektrického náboje se uhlík a nečistoty oddělí eedinentecC, aagnetickým odlučováním, elektrCcým odlučováním nebo flotecí nebo jejich kombinovaný· účinkem, přičemž během od(^^lová^:C nebo po odddlení se odebere voda a obsah uhlíku se zvfBÍ ne 55 až 80 % hi^ounat! β·ι!.
7. 7. Způsob podle bo:xylové kyseliny.

   bodu б,
8. 8. Způsob podle bodu

   7,
9. 9. Způsob podle kovu nebo amonná sůl polyelektrolyt se přidá sůl - polykervyznačený vyznačený vyznačený

   tím, že jako tím, že jako tím, že jako

   p)ly elektrolyt se přidá polyafrylát.

   bodu polykerboxylové kyseliny.

   7, polyelektorolyt - se ' přidá sůl alkalického
10. 10. Způsob podle bodu 8, vyznačený tím, že jeko polyelekteolyt se přidá polyafrylát sodtý.
11. 11. Způsob podle bodu б, vyznačený tím, že dispe^e^ní činidlo se přidává v mnnžství asi 0,04 až 0,4 %, vztaženo ne hmoonnot vody.