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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs unter Verwendung poröser Kohle als Rohmaterial.
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HINTERGRUND
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Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen eines porösen kohlebasierenden festen Brennstoffs, ist beispielsweise ein Verfahren, welches in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, herkömmlicher Weise bekannt. Dieses Verfahren wird im Groben mit Bezug auf die Zeichnung 8 beschrieben. Poröse Kohle (Rohmaterialkohle) wird in einem Pulverisierungsschritt pulverisiert, und dann mit einem Mischöl, enthaltend ein Schweröl und ein flüssiges Öl, in einem Mischungsschritt gemischt, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen. Die Rohmaterialaufschlämmung wird vorerhitzt, und dann in einem Verdampfungsschritt erhitzt, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, während das Mischöl in den Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um eine entwässerte Aufschlämmung zu erhalten. Anschließend werden die sich ergebene verbesserte poröse Kohle und das Mischöl von der entwässerten Aufschlämmung in einem Fest-Flüssig-Trennungsschritt getrennt, und die getrennte verbesserte poröse Kohle in einem abschließenden Trocknungsschritt getrocknet. Die getrocknete verbesserte poröse Kohle wird einem Abkühlen und Brikettieren auf Wunsch unterworfen, um einen festen Brennstoff zu erhalten. Auf der anderen Seite wird das Mischöl, welches im Fest-Flüssig-Trennungsschritt und dem abschließenden Trocknungsschritt wiedergewonnen wurde, in Umlauf gebracht und zu dem Mischungsschritt übertragen, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen, und darin als Umlauföl wiederverwendet.
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Da in dem oben genannten Verfahren die verbesserte poröse Kohle, welche in dem Fest-Flüssig-Trennungsschritt getrennt wird, im Allgemeinen mit einem Trägergas im abschließenden Trocknungsschritt getrocknet wird, sind folglich verdampftes Mischöl und Staubkohle der porösen Kohle nach dem Trocknen im Trägergas enthalten. Daher wird vor der Wiederverwendung des Trägergases das verdampfte Mischöl im Trägergas kondensiert und durch Abkühlen entfernt, und die Staubkohle wird aufgefangen und durch Atomisierung des Mischöls entfernt. Als Ergebnis ist die Staubkohle in dem wiedergewonnen Mischöl in relativ großer Menge enthalten.
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In einer Trocknungsanordnung, welche Trägergas verwendet (carrier gas, CG), wird beispielsweise wie in Zeichnung 9 gezeigt ein verbesserter poröser Kohlekuchen
52, welcher im Fest-Flüssig-Trennungsschritt getrennt wurde, erhitzt, um das Mischöl, insbesondere das flüssige Öl, im Kuchen in einem Trockner
51 zu verdampfen. Gleichzeitig wird das verdampfte Öl übertragen und vom Trockner
51 über dem Trägergas (carrier gas, CG) entfernt, um dadurch eine verbesserte poröse Kohle
53 zu erhalten. Da das Trägergas (carrier gas, CG) enthaltend das verdampfte Öl auch die Staubkohle mitreißt, wird die Staubkohle wie gewünscht in eine Staubsammelanordnung
54 entfernt. Allerdings kann im Allgemeinen die Staubkohle selbst durch die Staubsammelanordnung
54 nicht ausreichend entfernt werden. Daher wird die Staubkohle im Trägergas in einem Gaskühler
55 abgefangen und durch Atomisieren des Mischöls als Umlauföl (circulating oil, CO) entfernt, während das verdampfte Öl durch Abkühlen kondensiert wird. Demzufolge ist die Staubkohle in einem wiedergewonnen Mischöl
56 in relativ großer Menge enthalten.
Patentliteratur 1: offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. Hei 7-233383 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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[Mittel, die durch die Erfindung gelöst werden]
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Da die Staubkohle im Mischöl, welches im abschließenden Trocknungsschritt wiedergewonnen wird, wie oben beschrieben in relativ großer Menge enthalten ist, wird die Wiederverwendung des Mischöls als Umlauföl im Mischungsschritt bei wiederholtem Umlauf zu einer erhöhten Staubkohlekonzentration im Umlauföl führen.
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Es wurde darauf verwiesen, dass die folgenden Probleme aufgrund des Anstiegs der Staubkohlekonzentration im Umlauföl hervorgerufen werden.
- (1) Die erhöhte Staubkohlekonzentration der Rohmaterialaufschlämmung hergestellt unter Verwendung des Umlauföls macht es schwierig, die Rohmaterialaufschlämmung im Vorerhitzungsschritt und dem Verdampfungsschritt zu erhitzen.
- (2) Die erhöhte Staubkohlekonzentration in der Aufschlämmung hergestellt unter Verwendung des Umlauföls ruft eine Verringerung der Behandlungsgeschwindigkeit im Fest-Flüssig-Trennungsschritt hervor, was zu einem verringerten Fest-Flüssig-Trennungsvermögen führt.
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Daher hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs bereitzustellen, welche niemals die oben erwähnten Probleme hervorrufen, die auf die Staubkohle im Umlauföl zurückzuführen sind.
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In der Beschreibung bedeutet Staubkohle beispielsweise eine pulverisierte Kohle aufweisend eine Partikelgröße von 45 μm oder weniger, insbesondere 10 μm oder weniger, welche durch Pulverisierung der porösen Kohle enthalten in der Aufschlämmung durch Übertragen, Umlaufen oder ähnlichem der Aufschlämmung erzeugt wird.
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[Mittel zur Lösung des Problems]
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Ein Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
einen Mischungsschritt zum Mischen poröser Kohle mit einem Mischöl enthaltend ein Schweröl und ein flüssiges Öl, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen;
einen Verdampfungsschritt des Erhitzens der Rohmaterialaufschlämmung, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, während das Mischöl in Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um die entwässerte Aufschlämmung zu erhalten;
einen Fest-Flüssig-Trennungsschritt des Trennens einer sich ergebenden verbesserten porösen Kohle und des Mischöls von der entwässerten Aufschlämmung;
einen abschließenden Trocknungsschritt des Trocknens der getrennten verbesserten porösen Kohle mit einem Trägergas, und nachfolgendem Kondensieren eines verdampften Mischöls in dem Trägergas durch Abkühlen, während die poröse Kohle im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls abgefangen wird, wobei dadurch das Mischöl wiedergewonnen wird; und
einen Umlaufschritt zum Zurückführen des Mischöls, getrennt und wiedergewonnen im Fest-Flüssig-Trennungsschritt, zum Mischschritt, in welchem das Verfahren dadurch charakterisiert ist, dass es weiterhin einen Zuführungsschritt A des Zuführens des Mischöls, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Fest-Flüssig-Trennungsschritt umfasst.
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Eine Vorrichtung zum Herstellen eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
Mischungsmittel zum Mischen der porösen Kohle mit einem Mischöl enthaltend ein Schweröl und ein flüssiges Öl, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen;
Verdampfungsmittel zum Erhitzen der Rohmaterialaufschlämmung, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, wobei das Mischöl in die Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um eine entwässerte Aufschlämmung zu erhalten;
Fest-Flüssig-Trennungsmittel zum Trennen der sich ergebenden verbesserten porösen Kohle und des Mischöls von der entwässerten Aufschlämmung;
Trocknungsmittel zum Trocknen der getrennten verbesserten porösen Kohle mit einem Trägergas, und nachfolgendem Kondensieren eines verdampften Mischöls im Trägergas durch Abkühlen, während die poröse Kohle im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls abgefangen wird, wobei das Mischöl wiedergewonnen wird; und
Umlaufmittel zum Zurückführen des Mischöls, getrennt und wiedergewonnen durch die Fest-Flüssig-Trennungsmittel, zu den Mischungsmitteln, in welchen die Vorrichtung dadurch charakterisiert ist, dass sie zusätzlich Zuführungsmittel A zum Zuführen des Mischöls, wiedergewonnen durch Trocknungsmittel, zu dem Fest-Flüssig-Trennungsmittel umfasst.
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[Wirkung der Erfindung]
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Da das Mischöl, welches im abschließenden Trocknungsschritt wiedergewonnen wurde, durch den Fest-Flüssig-Trennungsschritt vor der Wiederverwendung im Mischungsschritt geleitet wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Anstieg in der Staubkohlekonzentration im Umlauföl unterdrückt werden. Daher kann die Rohmaterialaufschlämmung im Vorerhitzungsschritt und dem Verdampfungsschritt leicht erhitzt werden.
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt durch zahlreiche Stufen ausgeführt wird, kann insbesondere das Fest-Flüssig-Trennungsvermögen durch Zuführen des Mischöls, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt oder dem Fest-Flüssig-Trennungsschritt danach verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Verfahrensflussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine schematische Ansicht, welche eine Ausführungsform eines abschließenden Trocknungsschritts im Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist eine schematische Ansicht, welche eine Ausführungsform des Fest-Flüssig-Trennungsschritts und eines abschließenden Trocknungsschritts im Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung des Fest-Flüssig-Trennungsschritts und des abschließenden Trocknungsschritts im Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs zeigt;
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5 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform des Fest-Flüssig-Trennungsschritts und des abschließenden Trocknungsschritts im Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine schematische Ansicht, die weiterhin die andere Ausführungsform des Fest-Flüssig-Trennungsschritts und des abschließenden Trocknungsschritts im Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist ein Verfahrensflussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs im verwandten Stand der Technik zeigt; und
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9 ist eine schematische Ansicht, die einen abschließenden Trocknungsschritt im verwandten Stand der Technik zeigt.
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[Beschreibung der Bezugszeichen]
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- 2: Mischungstank, 3: Vorerhitzer, 4: Verdampfer, 5; 5a; 5b: Fest-Flüssig-Abscheider, 6: Trockner, 7: Trocknungsanordnung, 10: Entwässerte Aufschlämmung, 11: Festgehalt (verbesserte poröse Kohle), 12: Staubsammelanordnung, 13: Gaskühler, 14: Gaserhitzer, 15; Heizelement, 16: Wiedergewonnenes Mischöl, 17; 18: Flüssiggehalt (Mischöl), 21: Verbesserte poröse Kohle, 52: Verbesserter poröser Kohlekuchen, 53: Verbesserte poröse Kohle, 54: Staubsammelanordnung, 55: Gaskühler, 56: Wiedergewonnenes Mischöl
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Fester Brennstoff wird im Wesentlichen durch poröse Kohle durch die folgenden Schritte hergestellt:
einen Mischungsschritt des Mischens poröser Kohle mit einem Mischöl enthaltend ein Schweröl und ein lösliches Öl, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen;
einen Verdampfungsschritt des Erhitzens der Rohmaterialaufschlämmung, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, während das Mischöl in die Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um eine entwässerte Aufschlämmung zu erhalten;
einen Fest-Flüssig-Trennungsschritt des Trennens einer sich ergebenden verbesserten porösen Kohle und dem Mischöl von der entwässerten Aufschlämmung;
einen abschließenden Trocknungsschritt des Trocknens der getrennten verbesserten porösen Kohle mit einem Trägergas, und nachfolgendem Kondensieren eines verdampften Mischöls im Trägergas durch Abkühlen, während die poröse Kohle im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls abgefangen wird, wobei dadurch das Mischöl wiedergewonnen wird; und
einen Umlaufschritt des Zurückführens des Mischöls, getrennt und wiedergewonnen im Fest-Flüssig-Trennungsschritt, zum Mischungsschritt.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuführungsschritt A des Zuführens des Mischöls, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Fest-Flüssig-Trennungsschritt im oben erwähnten Herstellungsverfahren enthalten ist.
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Jeder dieser Schritte wird im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen 1 bis 6 beschrieben.
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Im Mischungsschritt wird die poröse Kohle mit einem Mischöl, enthaltend ein Schweröl und ein flüssiges Öl, gemischt, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen (Mischungsschritt in 1).
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Die poröse Kohle bedeutet sogenannte Kohle von niedrigem Rang, welche eine große Menge an Feuchtigkeit enthält und entwässert werden sollte, beispielsweise Kohle enthaltend bis zu 20 bis 70 Gew.-% Feuchtigkeit. Beispiele solcher poröser Kohle schließen Braunkohle, Lignit und sub-bituminöse Kohle ein. Beispiele für Braunkohle schließen Victorian Kohle, North Dakota Kohle und Berga Kohle ein, und Beispiele für sub-bituminöse Kohle schließen West Bango Kohle, Binungan Kohle, Samarangau Kohle und Ecocoal Kohle ein. Die poröse Kohle der vorliegenden Erfindung ist niemals durch die oben erwähnten Beispiele begrenzt, und jede Kohle, die eine große Menge von Feuchtigkeit enthält und entwässert werden sollte, ist in die poröse Kohle der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Die poröse Kohle wird allgemein vor der Verwendung pulverisiert (Pulverisierungsschritt in 1). Die Partikelgröße der porösen Kohle ist nicht besonders begrenzt und kann beispielsweise von ungefähr 0,05 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm hinsichtlich der durchschnittlichen Partikelgröße betragen.
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Das Schweröl bedeutet, beispielsweise, eine Schwerölfraktion, sodass diese im Wesentlichen keinen Dampfdruck selbst bei 400°C zeigt wie Vakuumrückstandsöl, oder ein Öl mit hohem Anteil an dieser Fraktion. Daher verursacht die poröse Kohle selbst thermische Zersetzung, wenn nur das Schweröl verwendet wird und es einem Erhitzen unterworfen wird bis es ein Fließvermögen zeigt, so dass es in die Poren der porösen Kohle imprägniert werden kann. Da das Schweröl gemäß der vorliegenden Erfindung kaum den oben beschriebenen Dampfdruck zeigt, ist es weiter unmöglich, es zu verdampfen und über dem Trägergas abzulagern. Folglich macht es seine hohe Viskosität schwierig, wenn das Schweröl alleine verwendet wird, einen ausreichenden Aufschlämmungszustand zu gewährleisten, aber auch eine im Wesentlichen nicht gegebene Flüchtigkeit des Schweröls verschlechtert die Imprägnierungseigenschaften zu den Poren. Demzufolge wird ein Zusammenspiel mit einer Art von Lösungsmittel oder Dispersionsmittel benötigt.
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Daher wird in der vorliegenden Erfindung das Schweröl in einem flüssigen Öl vor der Verwendung gelöst, um die Imprägnierungsaktivität und die Aufschlämmung bildende Eigenschaft zu verbessern. Als flüssiges Öl zur Dispersion des Schweröls wird vorzugsweise vom Standpunkt der Affinität mit dem Schweröl, der Handhabbarkeit als Aufschlämmung, der Leichtigkeit der Imprägnierung in den Poren, oder ähnlichem, ein Leichtöl verwendet, und es empfiehlt sich, ein Petroleumöl, aufweisend einen Siedepunkt von 100°C oder höher, vorzugsweise 300°C oder niedriger (Leichtöl, Schweröl, etc.) zu verwenden, in Anbetracht der Stabilität bei einer Feuchtigkeitsverdampfungstemperatur. Wenn ein derartiges Schweröl enthaltendes Mischöl verwendet wird, kann die Imprägnierung in Poren bis zu einem Maß gefördert werden, welches nicht allein durch Schweröl erreicht werden kann, da dieses Mischöl geeignetes Fließvermögen zeigt.
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Das oben beschriebene Schweröl enthaltende Mischöl kann (a) eines sein, welches als Mischöl erhalten wird, ursprünglich enthaltend sowohl Schweröl als auch das flüssige Öl, oder (b) eines sein, welches durch Mischen des Schweröls mit dem flüssigen Öl erhalten wurde. Als das erstere (a) werden beispielsweise von Petroleum abgeleitetes Schweröl; von Petroleum abgeleitete Leichtölfraktion, Kerosinfraktion, oder Schmiermittelkomponente, welche ungereinigt ist und Schweröl enthält; Steinkohlteer; Leichtöl oder Kerosin, welches Schwerölverunreinigungen enthält, herrührend von der Verwendung als Lösungsmittel oder Detergens; Wärme-Mediumöl, welches eine verschlechterte Fraktion einschließt, entstanden durch wiederholte Verwendung; und ähnliche verwendet. Als das letztere (b) können eine Mischung von Petroleumasphalt, natürlichem Asphalt, von Kohle abgeleitetem Schweröl, von Petroleum abgeleitetem oder von Kohle abgeleitetem Destillationsrückstand, oder eine mit hohem Anteil an dieser Substanz, mit von Petroleum abgeleitetem Leichtöl, Kerosin, Schmiermittel oder ähnlichem; einer Verdünnung von Mischöl des ersten (a) mit von Petroleum abgeleitetem Leichtöl, Kerosin, oder Schmiermittel; oder ähnliche verwendet werden. Die Asphalte können im Besonderen auf geeignete Weise verwendet werden, da diese nicht teuer sind und die Eigenschaft haben, kaum von einem aktiven Punkt sich zu trennen, nachdem sie einmal daran festgemacht haben.
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Der Anteil von Schweröl in Mischöl ist allgemein im Bereich zwischen 0,25 und 15 Gew.-% im Verhältnis relativ zur gesamten Menge des Mischöls.
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Das Mischungsverhältnis des Mischöls zur porösen Kohle ist nicht besonders begrenzt. Im Allgemeinen ist es angebracht, das Mischungsverhältnis von Schweröl zur porösen Kohle im Bereich von 0,5 und 30%, vorzugsweise von 0,5 und 5% im Gewichtsverhältnis hinsichtlich der trockenen Kohle anzusetzen. Wenn das Mischungsverhältnis von Schweröl zu klein ist, wird der Effekt des Unterdrückens der spontanen Entzündlichkeit abgeschwächt aufgrund der unzureichend adsorbierten Menge zu den Poren. Wenn das Mischungsverhältnis des Schweröls zu groß ist, wird die wirtschaftliche Effizienz aufgrund ansteigender Ölkosten vermindert.
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Die Mischungsbedingungen sind nicht besonders begrenzt, das Mischen wird im Allgemeinen bei 40 bis 100°C drucklos ausgeführt.
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Die Rohmaterialaufschlämmung, erhalten im Mischungsschritt, wird allgemein vor dem Verdampfungsschritt vorerhitzt (Vorerhitzungsschritt in 1). Der Vorerhitzungsschritt kann weggelassen werden.
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Die Vorerhitzungsbedingung ist nicht besonders begrenzt.
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Im Verdampfungsschritt wird die Rohmaterialaufschlämmung erhitzt, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, während das Mischöl in die Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um die entwässerte Aufschlämmung zu erhalten (Verdampfungsschritt in 1). Das heißt, dass die Rohmaterialaufschlämmung beispielsweise auf 100 bis 250°C erhitzt wird. Demgemäß wird die Feuchtigkeit in den Poren der porösen Kohle verdampft und verflüchtigt, und das Mischöl dringt in die sich ergebenden freien Stellen ein und haftet daran an. Dadurch wird die Anhaftung und Beschichtung des Mischöls in Übereinstimmung mit dem Fortschritt der Verdampfung und Verflüchtigung der Flüssigkeit in den Poren ausgeführt. Selbst wenn Dampf leicht zurückbleibt, wird der Teil der Oberflächenschicht der Poren sukzessive mit dem Schweröl enthaltendem Mischöl beschichtet, da ein negativer Druck durch die Konzentration des Dampfes im Abkühlungsprozess erzeugt wird, um das Schweröl enthaltende Mischöl in die Poren zu saugen, und fast der gesamte Bereich der Anteile der Porenöffnungen folglich mit Schweröl enthaltendem Mischöl gefüllt wird. Außerdem wird erwartet, dass das Schweröl daher bevorzugt vor dem löslichen Öl anhaftet, da das Schweröl im Mischöl dahin tendiert, dass es leicht und selektiv an einen aktiven Punkt adsorbiert wird und kaum getrennt wird, wenn es einmal anhaftet hat. Die spontane Entzündlichkeit kann daher durch Trennen des Teils der inneren Oberflächenschicht der Pore von der Umgebungsluft unterdrückt werden. Der Anstieg an Wärmeeinheit als ganze poröse Kohle kann auf kostengünstige Weise erreicht werden, da das Schweröl enthaltende Mischöl, insbesondere das Schweröl, vorzugsweise in die Poren gefüllt wird, zusätzlich zur Entwässerung und Entfernung einer großen Menge von Feuchtigkeit.
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Das Erhitzen wird vorzugsweise unter erhöhtem Druck durchgeführt, welcher im Allgemeinen geeigneter Weise von 200 bis 1500 kPa beträgt.
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Die Erwärmungsdauer kann nicht auf einfache Weise geregelt werden, da eine Reihe von Schritten üblicherweise durch kontinuierlichen Betrieb ausgeführt wird, und die Erwärmungsdauer so eingestellt wird, dass die Entwässerung der porösen Kohle und die Imprägnierung des Mischöls in den Poren erreicht werden.
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Der Dampf, der durch das Erhitzen im Verdampfungsschritt erzeugt wird, wird entfernt. Der Dampf, erzeugt und entfernt in diesem Schritt, kann als Heizquelle im Vorerhitzungsschritt und dem Verdampfungsschritt durch Wiedergewinnung und Unterdrucksetzen verwendet werden.
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Beim Fest-Flüssig-Trennungsschritt wird die Trennung der verbesserten porösen Kohle und des Mischöls von der entwässerten Aufschlämmung in einer Stufe oder mehreren Stufen durchgeführt (Fest-Flüssig-Trennungsschritt in der 1).
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Zahlreiche Verfahren können für die Trennung verwendet werden. Beispielsweise sind die zentrifugale Trennung, Sedimentation, Filtration, Auspressen oder ähnliches annehmbar. Diese Verfahren können auch zusammen verwendet werden. Die zentrifugale Trennung ist hinsichtlich der Trennungseffizienz zu bevorzugen.
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Das Mischöl, getrennt und wiedergewonnen im Fest-Flüssig-Trennungsschritt, wird zum Mischungsschritt zurückgeführt und im Kreislauf als ein Medium zum Bilden der Rohmaterialaufschlämmung (Umlauföl) (Umlaufschritt) verwendet.
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Der Feststoffgehalt (verbesserte poröse Kohle), getrennt und wiedergewonnen im Fest-Flüssig-Trennungsschritt, wird getrocknet, da er im Allgemeinen noch mit dem Mischöl angefeuchtet ist (abschließender Trocknungsschritt in 1).
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Das Trocknungsverfahren ist nicht besonders begrenzt, solange das Mischöl, insbesondere das lösliche Öl durch Verdampfung getrennt und von der verbesserten porösen Kohle wiedergewonnen werden kann. Hinsichtlich der Trocknungseffizienz wird im Allgemeinen bevorzugter Weise eine Trocknungsanordnung, verwendend ein Trägergas wie Stickstoffgas, verwendet. Eine derartige Trocknungsanordnung umfasst beispielsweise einen Trockner 6, einen Gaskühler 13, und einen Gaserhitzer 14, wie in 2 gezeigt, und umfasst im Allgemeinen zusätzlich eine Staubsammelanordnung 12 und ein Heizgerät 15.
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In einer Trocknungsanordnung 7, die in 2 gezeigt ist, wird mit Trägergas (carrier gas, CG) im Trockner 6 eine verbesserte poröse Kohle (Kuchen) 11, getrennt im Fest-Flüssig-Trennungsschritt, getrocknet. Anschließend wird das verdampfte Mischöl im Trägergas durch Abkühlen kondensiert, während die poröse Kohle (Staubkohle) im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls abgefangen wird, wobei ein Mischöl 16 zurückgewonnen wird. Im Detail wird die verbesserte poröse Kohle (Kuchen) 11 auf beispielsweise ungefähr 200°C im Trockner 6 erhitzt, um den Ölanteil im Kuchen insbesondere das lösliche Öl zu verdampfen. Gleichzeitig wird das verdampfte Öl über das Trägergas (carrier gas, CG) vom Trockner 6 übertragen und entfernt, wobei eine getrocknete poröse Kohle 21 erhalten wird. Da das Trägergas (carrier gas, CG) einschließlich des verdampften Öls auch die Staubkohle mitreißt, wird die Staubkohle im Allgemeinen in der Staubsammelanordnung 12 entfernt. Da das sich ergebene Trägergas noch die Staubkohle enthält, wird das verdampfte Öl durch Abkühlen kondensiert, und die Staubkohle im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls im Gaskühler 13 abgefangen und entfernt, wobei das Mischöl 16 zurückgewonnen wird. Das Trägergas (carrier gas, CG), von dem die Staubkohle und das verdampfte Öl wiedergewonnen werden, wird durch den Gaserhitzer 14 erhitzt und im Trockner 6 für die Verwendung in Umlauf gebracht. Das Heizgerät 15 ist im Allgemeinen in einer Trägergasleitung, welche vom Trockner 6 zur Staubsammelanordnung 12 führt, und in einer Trägergasleitung, welche von der Staubsammelanordnung 12 zum Gaskühler 13 führt, angeordnet, um die Kondensation des verdampften Öls während des Transports des Trägergases zu verhindern. Als Trockner 6 wird im Allgemeinen ein Trockner, welcher in der Lage ist, ein zu behandelndes Objekt zu erhitzen, während das zu behandelnde Objekt im inneren Teil davon kontinuierlich getragen wird, oder ein Trockner vom Typ einer Dampfröhre, aufweisend eine Vielzahl von Wärmedampfröhren, axial angeordnet auf einer inneren Oberfläche der Trommel, verwendet.
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Das in diesem Schritt wiedergewonnene Mischöl 16 wird zum Fest-Flüssig-Trennungsschritt zurückgeführt, während ein Teil davon umläuft und für die Atomisierung verwendet wird, um die Staubkohle, wie in 2 gezeigt, abzufangen (Zuführungsschritt A in 1). Hinsichtlich der Verhinderung des Verstopfens des Leitungssystems aufgrund erhöhter Staubkohlekonzentration kann neues Mischöl, insbesondere lösliches Öl (nicht gezeigt), zugeführt werden und zum Mischöl 16 hin zugemischt werden.
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Wenn das Mischöl 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Fest-Flüssig-Trennungsschritt hinzugeführt wird, ist es im Falle, wo der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in mehreren Stufen ausgeführt wird, bevorzugt, die gemischte Flüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt oder dem Fest-Flüssig-Trennungsschritt danach zuzuführen. Wenn sich beispielsweise der Fest-Flüssig-Trennungsschritt aus dem ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt und dem zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt zusammensetzt, ist es bevorzugt, das Mischöl 16 zum zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt zuzuführen. Dadurch kann die Abnahme die Behandlungsgeschwindigkeit als des ganzen Fest-Flüssig-Trennungsschritts unterdrückt werden.
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in mehreren Stufen ausgeführt wird und die Mischflüssigkeit 16 zum zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt oder dem Fest-Flüssig-Trennungsschritt danach hinzugeführt wird, ist es bevorzugt, vom Standpunkt einer effektiven Verwendung der gemischten Flüssigkeit die gemischte Flüssigkeit, abgetrennt im ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, zu der gemischten Flüssigkeit 16, wiedergewonnen durch den Gaskühler 13 im abschließenden Trocknungsschritt (Zuführungsschritt B), zuzuführen und zu mischen.
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Wenn beispielsweise der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in zwei Stufen ausgeführt wird, sind die nachfolgenden Ausführungsformen als konkrete Beispiele für den Fest-Flüssig-Trennungsschritt und den abschließenden Trocknungsschritt angegeben. Von diesen Ausführungsformen sind die Ausführungsformen 1 und 2 bevorzugt, und die Ausführungsform 1 ist am meisten bevorzugt.
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[Ausführungsform 1]
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in zwei Stufen ausgeführt wird, in dem ein erster Fest-Flüssig-Abscheider 5a und ein zweiter Fest-Flüssig-Abscheider 5b wie in 3 gezeigt verwendet werden, wird eine entwässerte Aufschlämmung 10, erhalten im Verdampfungsschritt, im ersten Fest-Flüssig-Abscheider 5a behandelt, um eine verbesserte poröse Kohle 11 von einer gemischten Flüssigkeit 17 zu trennen (erster Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Die gemischte Flüssigkeit 17 wird zugeführt und gemischt zu einer gemischten Flüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, (Zuführungsschritt B). Die gemischte Flüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, wird zum zweiten Fest-Flüssig-Abscheider 5b zugeführt (Zuführungsschritt A), und in eine verbesserte poröse Kohle 11, basierend auf Staubkohle in dem Mischöl 16 und einem gemischten Öl 18, getrennt (zweiter Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Die verbesserte poröse Kohle 11, getrennt im ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt und im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, wird im abschließenden Trocknungsschritt in den Trockner 6 zugeführt und getrocknet, während die Mischflüssigkeit 18, getrennt im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, zum Mischungsschritt zurückgeführt wird (Umlaufschritt). Die Beschreibung des abschließenden Trocknungsschritts ist in 3 weggelassen, da diese die gleiche ist wie für den abschließenden Trocknungsschritt, gezeigt in der 2, ist.
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[Ausführungsform 2]
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in zwei Stufen ausgeführt wird, in dem der erste Fest-Flüssigabscheider 5a und der zweite Fest-Flüssigabscheider 5b wie in 4 gezeigt verwendet werden, wird die entwässerte Aufschlämmung 10, erhalten im Verdampfungsschritt, im ersten Fest-Flüssigabscheider 5a behandelt, um die verbesserte poröse Kohle 11 von der Mischflüssigkeit 17 zu trennen (erster Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Die Mischflüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, wird dem zweiten Fest-Flüssigabscheider 5b zugeführt (Zuführungsschritt A), und fest-flüssig-getrennt, zusammen mit der gemischten Flüssigkeit 17, getrennt im ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt (zweiter Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Als Ergebnis wird die gemischte Flüssigkeit 16 in die verbesserte poröse Kohle 11 und das Mischöl 18 getrennt. Die verbesserte poröse Kohle 11, getrennt im ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt und im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, wird im abschließenden Trocknungsschritt in den Trockner 6 geführt und getrocknet, während die gemischte Flüssigkeit 18, getrennt im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, zum Mischungsschritt zurückgeführt wird (Umlaufschritt). Die Beschreibung des abschließenden Trocknungsschritts in der 4 ist weggelassen, da sie die gleiche ist wie für den abschließenden Trocknungsschritt gezeigt in 2.
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[Ausführungsform 3]
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in zwei Stufen ausgeführt wird, in dem der erste Fest-Flüssig-Abscheider 5a und der zweite Fest-Flüssig-Abscheider 5b wie in der 5 gezeigt verwendet wird, wird die gemischte Flüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum ersten Fest-Flüssig-Abscheider 5a zugeführt (Zuführungsschritt A), und fest-flüssig-getrennt zusammen mit der entwässerten Aufschlämmung 10, erhalten im Verdampfungsschritt (erster Fest-Flüssig-Trennungsschritt).
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Im Ergebnis wird die gemischte Flüssigkeit 16 in die verbesserte poröse Kohle 11 und das Mischöl 17 getrennt. Das getrennte Mischöl 17 wird dann im zweiten Fest-Flüssig-Abscheider 5b behandelt, um die verbesserte poröse Kohle 11 vom Mischöl 18 abzutrennen (zweiter Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Die verbesserte poröse Kohle 11, getrennt im ersten Fest-Flüssig-Trennungsschritt und im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, wird im abschließenden Trocknungsschritt in den Trockner 6 zugeführt und getrocknet, während die gemischte Flüssigkeit 18, getrennt im zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt, in den Mischungsschritt zurückgeführt wird (Umlaufschritt). Die Beschreibung des abschließenden Trocknungsschritts in der 5 ist weggelassen, da diese die gleiche ist wie für den abschließenden Trocknungsschritt, gezeigt in 2.
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Weiterhin kann die nachfolgende Ausführungsform als konkretes Beispiel gegeben werden, wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in einer Stufe ausgeführt wird.
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[Ausführungsform 4]
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Wenn der Fest-Flüssig-Trennungsschritt in einer Stufe ausgeführt wird, in dem nur der erste Fest-Flüssig-Abscheider 5 wie in 5 gezeigt verwendet wird, wird die gemischte Flüssigkeit 16, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Fest-Flüssig-Abscheider 5 zugeführt (Zuführungsschritt A), und fest-flüssig-getrennt zusammen mit der entwässerten Aufschlämmung 10, erhalten im Verdampfungsschritt (Fest-Flüssig-Trennungsschritt). Im Ergebnis wird die gemischte Flüssigkeit 16 in eine verbesserte poröse Kohle 11 und ein Mischöl 19 getrennt. Die getrennte verbesserte poröse Kohle 11 wird im abschließenden Trocknungsschritt in den Trockner 6 zugeführt und getrocknet, während die gemischte Flüssigkeit 19 zum Mischungsschritt zurückgeführt wird (Umlaufschritt). Die Beschreibung des abschließenden Trocknungsschritts in 6 ist weggelassen, da dieser der gleiche ist wie für den abschließenden Trocknungsschritt, gezeigt in 2.
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Die getrocknete verbesserte poröse Kohle wird wie gewünscht gekühlt und brikettiert, wobei ein fester Brennstoff erhalten wird (Abkühlungsschritt und Brikettierschritt nach 1). Die poröse Kohle kann beispielsweise als ein pulverförmiger fester Brennstoff durch Abkühlung im Abkühlungsschritt verwendet werden, andererseits als ein Brikett von festem Brennstoff durch zusätzliches Brikettieren im Brikettierschritt nach dem Abkühlen im Abkühlungsschritt. Weiterhin kann die poröse Kohle in ein Brikett von festem Brennstoff im Brikettierschritt ohne Abkühlen brikettiert werden.
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Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen von festem Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in der 7 gezeigt. Die Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs in der 7 wendet den Pulverisierungsschritt zum abschließenden Trocknungsschritt in dem Verfahren zum Herstellen eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung, welches in 1 gezeigt ist, an. Im Detail stellt eine Pulverisierungsmaschine (nicht gezeigt), ein Mischungsbehälter 2, ein Vorerhitzer 3, ein Verdampfer 4, ein Fest-Flüssig-Abscheider (5a und 5b) und eine Trocknungsanordnung 7 jeweils ein Mittel zum Ausführen des oben erwähnten Pulverisierungsschritts, Mischungsschritts, Vorerhitzungsschritts, Verdampfungsschritts, Fest-Flüssig-Trennungsschritts und des abschließenden Trocknungsschritts gezeigt in 1 dar. Die oben erwähnte Ausführungsform 1 ist für den Fest-Flüssig-Abscheider und die Trocknungsanordnung angepasst.
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Die Vorrichtung zum Herstellen eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst beispielsweise wie in der 7 gezeigt, mindestens einen Mischungsbehälter 2 zum Mischen poröser Kohle mit einem Mischöl enthaltend ein Schweröl und ein lösliches Öl, um eine Rohmaterialaufschlämmung herzustellen; einen Verdampfer 4 zum Erhitzen der Rohmaterialaufschlämmung, um die Entwässerung der porösen Kohle voranzutreiben, während das Mischöl in die Poren der porösen Kohle imprägniert wird, um eine entwässerte Aufschlämmung zu erhalten; (einen) Fest-Flüssig-Abscheider 5 (5a, 5b) zum Abtrennen einer sich ergebenden verbesserten porösen Kohle und des Mischöls von der entwässerten Aufschlämmung; eine Trocknungsanordnung 7 zum Trocknen der getrennten verbesserten porösen Kohle mit einem Trägergas, und anschließendem Kondensieren eines verdampften Mischöls im Trägergas durch Abkühlen, während die poröse Kohle im Trägergas durch Atomisierung des kondensierten Mischöls abgefangen wird, wodurch dabei das Mischöl zurückgewonnen wird; und Umlaufmittel 30 zum Zurückgewinnen des Mischöls, getrennt und zurückgewonnen durch den Fest-Flüssig-Abscheider zum Mischungstank, und die Vorrichtung ist dadurch charakterisiert, dass sie zusätzlich Zuführungsmittel A zum Zuführen des Mischöls, wiedergewonnen durch die Trocknungsanordnung, zum Fest-Flüssig-Abscheider, umfasst.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst wie gewünscht im Allgemeinen wie in 7 gezeigt eine Pulverisierungsmaschine (nicht gezeigt) und einen Vorerhitzer 3, und zusätzlich einen Kühler (nicht gezeigt) und eine Brikettiermaschine (nicht gezeigt).
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In der 7 können auch beispielsweise die oben erwähnten Ausführungsformen 2 bis 4 angewendet werden, obwohl die oben erwähnte Ausführungsform 1 für den Fest-Flüssig-Abscheider und die Trocknungsanordnung angewandt wird, solange Zuführungsmittel zur Zuführung des Mischöls, wiedergewonnen in der Trocknungsanordnung, zum Fest-Flüssig-Abscheider eingeschlossen sind.
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Der Dampf, erzeugt im Verdampfer 4, wird komprimiert und als Heizquelle für den Vorerhitzer 3 verwendet, und dann beseitigt.
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Das Trägergas (carrier gas, CG), verwendet in der Trocknungsanordnung 7, wird im Trockner 6 wiederverwendet, nachdem der Gehalt an verdampftem Öl und der Staubkohle in der gleichen Weise wie in 2 entfernt wurde.
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[Beispiele]
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Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele detaillierter beschrieben, wobei „Teil” „Gewichtsteile” bedeutet.
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Beispiel 1
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Die gleiche Vorrichtung wie die Vorrichtung gemäß 7, außer dass diese keinen Vorerhitzer aufweist, wurde kontinuierlich unter den folgenden Bedingungen eingesetzt.
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[Pulverisierungsschritt]
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- Samarangau Kohle (maximale Partikelgröße: 3000 μm, durchschnittliche Partikelgröße: ungefähr 150 μm)
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[Mischungsschritt]
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Eine Rohmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem frisch hergestelltes Mischöl [Kerosin 1 kg/hr, Asphalt 1 kg/hr] zu Samarangau Kohle 108 kg/hr und Umlauföl 248 kg/hr (70°C, 100 kPa) zugeführt wurde.
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[Verdampfungsschritt]
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- Zuführungsrate der Rohmaterialaufschlämmung zum Verdampfer: 430 kg/hr, 137°C, 400 kPa
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[Erster Fest-Flüssig-Trennungsschritt und zweiter Fest-Flüssig-Trennungsschritt]
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[abschließender Trocknungsschritt]
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- Trockner: Dampfröhrentrockner (Erhitzungstemperatur; ungefähr 200°C)
- Trägergas: Stickstoffgas
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[Zuführungsschritt A]
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- Zuführungsrate: 240 kg/hr
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[Umlaufschritt]
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Gemäß dem Messergebnis erreichte die Staubkohlekonzentration im Umlauföl, unmittelbar bevor es zum Mischungsbehälter 2 in Umlauf gebracht und zugeführt wurde, 9,5 Gew.-% nach 72 Stunden seit dem Start des Betriebs. Die Partikelgröße der gesamten Staubkohle im Umlauföl war 10 μm oder weniger. Die Staubkohlekonzentration wurde durch das Verhältnis des Gewichts der Staubkohle aufweisend eine Partikelgröße von 10 μm oder weniger zur Gesamtmenge des geprüften Umlauföls angezeigt.
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Die Verarbeitungsmenge im ersten Fest-Flüssig-Abscheider 5a nach 72 Stunden vom Beginn des Betriebs an war 405 kg/hr.
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Vergleichsbeispiel 1
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Der kontinuierliche Betrieb wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgeführt, außer dass das Mischöl, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Mischöl zurückgeführt wurde, so wie es war, ohne dass das Zuführungsmittel A bereitgestellt wurde.
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Als Messergebnis erreichte die Staubkohlekonzentration im Umlauföl unmittelbar bevor es zum Mischungsbehälter 2 in Umlauf gegeben und zugeführt wurde 12 Gew.-% nach 72 Stunden ab Beginn des Betriebs.
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Die Verarbeitungsmenge im ersten Fest-Flüssig-Abscheider 5a nach 72 Stunden vom Beginn des Betriebs an betrug 410 kg/hr.
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Aufgrund des obigen wurde gefunden, dass der Anstieg in der Staubkohlekonzentration im Umlauföl unterdrückt werden kann, indem das Mischöl, wiedergewonnen im abschließenden Trocknungsschritt, zum Fest-Flüssig-Trennungsschritt während des kontinuierlichen Betriebs zugeführt wird. Außerdem wird gefunden, dass das Fest-Flüssig-Trennvermögen sich verbessert, indem dieses Mischöl zum zweiten Fest-Flüssig-Trennungsschritt zugeführt wird.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung sind nützlich zur Herstellung eines festen Brennstoffs, verwendend poröse Kohle (Kohle), insbesondere Kohle von niedrigem Wert als Rohmaterial.
