DE2753628A1

DE2753628A1 - Verfahren zum agglomerieren von feinkohle

Info

Publication number: DE2753628A1
Application number: DE19772753628
Authority: DE
Inventors: Michael James Cannon; Eric John Clayfield; Clive Pinnington; Peter Sant
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1978-06-08
Also published as: US4153419A; NL7713269A; BE861244A; FR2372886A1; GB1575413A; FR2372886B1; JPS5370076A; CA1101210A; ZA777143B; JPS617848B2; AU512030B2; SE7713652L; AU2970977A; SE432944B

Description

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Patentanmel dung

Anmelder: SHELL INTERNATIONAL:.¹ RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Car el van Bylandtla'.n 30, Den Haag
Niederlande

Titel: Verfahren zum Agglomerieren von Feinkohle

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1Α-49 953 Anmelder: Shell Int....

Beschreib α ng

Die Erfindung betrifft ein Verfuhren zum Agglomerieren von Feinkohle und gleichzeitige^ Entaschung. Im Rahmen der Kohlegewinnung fällt Feinkohle (z.B. -0,5 mm) feucht an oder liegt in wässriger Aufschlämmung vor. Diese Feinkohlen enthalten neben Kohle auoh gewisse Anteile von Asche. Es gibt die verschiedensten Verfahren zur Abtrennung von zumindest einem Teil der As:he aus der Kohle im Rahmen der Agglomerierung der Feinkohlü für hochwertige, also aschenarme.. Kohleagglomerate, fir die Verfeuerung. Diese Verfahren sind natürlich auch anwendbar für Feinkohle die praktisch keine Aschen mehr enthält. Für die Agglomerierung von Feinkohle wird als Bindemittel eine Ülfraktion angewandt, von der die Kohleteilcheu bevorzugt benetzt und durch Aneinanderkleben agglomeriert wurden. Die Ascheteilchen werden nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß durch die Ölfraktion benetzt und agglomerieren damit nicht in einem nennenswerten Ausmaß.

Bei den bekannten Verfahren ist ein untragbar hoher Energiebedarf erforderlich, um die Ölfraktion innerhalb der Kohleaufschlämmung in Form von kleinon Tröpfchen zu erhalten. Man benötigte eine relativ groß« Bindemittelmenge zur Agglomeriert^ der gesamten oder des Hauptanteils an Feinkohle in den Schlämmen.

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Aufgabe der Erfindung ist nun sin Agglomerier-Verfahren, bei dem nur geringe Ölmengen und ein geringer Energieaufwand erforderlich sind und nit dem sich gegebenenfalls auch ein beträchtlicher Vnteil der Asche entfernen läßt. Nach dem erfindungsgemäi'sn Verfahren wird der Aufschlämmung von Feinkohle und £ agebenenfalls Asche eine wässrige Emulsion einer Ülfraktion zugesetzt, gut gemischt, die gebildeten Agglomerate ab* strennt und das Ganze mit dem restlichen Schlamm wiederholt. Bei der Ölfraktion kann es sich um eine Teerfraki Lon oder eine Schieferöl- oder /fräKtion handeln, jedoch wird nan in den meisten Fällen eine Mineralölfraktion anwendiα. Im allgemeinen soll die Mineralölfraktion der wässrige■ ~l Emulsion aus den höher siedenden Bestandteilen bestehen, vorzugsweise soll der Siedebeginn nicht unter 200⁰C Liegen. Sehr geeignet sind Rohöle, Bitumenfraktionen, eni asphaltierte Rückstandsöle, Schmieröle und Gasöle.

Der Wassergehalt der wässrigen Emulsion der Ölfraktion kann zwischen weiten Grenzen schwanken und beträgt im allgemeinen 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 60 % » Wasser in der gesamten Emulsici.

Diese Emulsion soll vorzugswej se ein oberflächenaktives Mittel enthalten, wodurch der Energiebedarf für die Emulgierung der Ölfraktion hei abgesetzt werden kann und die Bildung von kleinen ÖltröjCchen erleichtert wird, was wieder für die Agglomeriei ung der Feinkohle Vorteile bietet. Die oberflächliche Behandlung der Feinkohle mit dem oberflächenaktiven Mittel erlaubt eine Verringerung der benötigten Ölmenge.

Bei dem oberflächenaktiven Mittel kann es sich um ein.

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kationisches, nichtionogenes oder vorzugsweise anionisches Detergens handeln wi^ eine Fettsäureseife. Sehr geeignet sind auch Alkalisulf.ite und -sulfonate von aliphatischen oder alkylaromatischm Verbindungen wie die Natrium-Cg- bis C -Alkylbenzolsulfonate und - sulfate (z.B. Natriumdodecylsulfat) sowie die Na i;rium-Co- bis C,g sekundären Sulfate.

Die Menge an oberflächenaktivem Mittel kann weit variieren und liegt im allgemeinen zwischen 0,01 und 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,1 imd 2 Gew.-% einer wässrigen Emulsion und zwischen 20 und Ϊ00 ppm, vorzugsweise zwischen 40 und ppm, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, also Feinkohle und Asche.

Die wässrige Emulsion der Ölfraktion wird den Schlämmen zumindest in zwei Stuf an zugesetzt. In ;jeder Stufe werden Agglomerate gebildet. Es wurde nämlich festgestellt, daß die Ausbeute an agglomerierter Kohle geringer ist, wenn die gleiche Menge an Emulsion auf einmal in die Schlämme eingebracht wird.

Im allgemeinen ist die Zugabe der Emulsion in zwei Stufen optimal. Eine weiterο Zugabe von Emulsion in einen Schlamm nach der zweiten Agglomerierstufe erbringt keine wesentlich höhere Ausbeute an A^glomeraten, wenn man die hierfür erforderliche Anlage und aufzuwendende Energie für die dritte Stufe berücksichtigt.

Die gesamte zuzusetzende ölmenge (als wässrige Emulsion ) kann in weiten Grenzen schwanken und liegt im allgemeinen zwischen 1 und 10 Gew.-#, vorzugsweise zwischen 2 und 6 Gew.-9 bezogen auf die gess.iten Feststoffe.

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Der Anteil an Ul.der in der ersten Agglomerierstufe zugesetzt wird, liegt im allgemeinen zwischen 10 und 80, vorzugsweise zwischen 30 und 5< Gew.-/*! der gesamten zuzusetzenden ölmenge.

Nach der Einbringung der wässrigen Emulsion des Öls in den Schlamm wird gerührt. D;.e für die Agglomerierung der Feinkohle erforderliche Rührzeit hängt von verschiedenen Faktoren ab wie der Art der Kohle, der Rührgeschwindigkeit usw. Im allgemeinen reichen 1 bis 10 Minuten.

Die gebildeten Agglomerate haben im allgemeinen einen Durchmesser zwischen 0,'5 und 5 cm und werden aus dem Schlamm in üblicher V/eise z.B. durch Zentrifugieren gewonnen. Bevorzugt scheidet man sie auf ejnem Schüttelsieb ab, wodurch man eine gute Trennung der AggJ omerate auf dem Sieb von dem durchlaufenden Schlamm, enthaltend nicht-agglomerierte Feinkohle und Asche,erhält. Zweckmässigerweise werden die Agglomerate auf dem Sieb mit Wrsser gewaschen, um anhaftende Asche zu entfernen insbesondere dann wenn der Schlamm hoch konzentriert war.

Die erfindungsgemäße Zugabe der wässrigen Emulsion von Öl zu den Schlämmen,Rühren und Auf tragen der Agglomerate erfolgen kontinuierlich. Der Schlamm aus der ersten Agglomerierung wird ein zweites Mal mit «'er wässrigen Ölemulsion behanddlt und die gebildeten Agglomerate in ähnlicher Weise abgeschieden. Die Agglomerate ;>us den einzelnen Stufen können getrennt oder vereinigt weitergeführt werden. Sie lassen sich leicht entwässern «-mf einen Wassergehalt von unter 10 %, z.B. durch Zentrifι gieren. Die eihaltenen Kohleagglomerate lassen sich nun verfeuern und sind besonders geeignet für die Einbringung in Mineralöl, wobei diese Suspension dann als Brennstoff verwendet wird (GB-Anmeldung 44 639/75).

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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an den beiliegend*! Fließschema (Fig. 1) weiter er'äutert. Aus dem Vorratsgefäß 1 v/ird die Öl-in-Wasser-Emulsion kontinuierlich in den Rührkessel 2 dosiert, ir· den über 3 kontinuierlich Kohleschlamm dosiert wird . De¹ Überlauf des Gefäßes 2 gelangt auf das Rüttelsieb 4 ; 'ler Restschlamm /ier das ^üieb durchdringt ,gelangt in das Ruh'gefäß 5, dem kontinuierlich Emulsion aus dem Vorratsbehälter 1 zugeführt wird. Die am Sieb verbleibenden Kohleagglom-rate werden mit dem über 6 zugeführten Waseer gewaschen urd von Zeit zu Zeit oder kontinuie lieh über 7 ausgetragen. Der In erlauf aus dem Rührgefäß 5 gelangt auf das Rüttelsieb 8 entsprechend dem Rüttelsieb 4 . Nach Waschen am Sieb mit über ?· zugeführtem Wasser werden bei 10 die Kohleagglomerate abgeführt ; der Restschlamm verläßt über 11 das Rüttelsieb 8.

Beispiel 1

Ein Kohleschlamm mit 20 Gew.-% Feststoffen und einem Aschegehalt von 35 % (trocken) wurde mit einer Geschwindigkeit von 4 l/min in einen Agglomericrkessel gepumpt, der ein mit Leitorganen ausgestatteter Behälter war. Es wurde mit 400 UpM mit Hilfe eines sechsteiligen Rührers gerührt und eine Emulsion von schwerem Gasö 1 in Wasser (1:1) mit Hilfe eines Ultraschall-Transduktors Hergestellt. Die Emulsion enthielt 0,1 Gew.-5b oberflächenaktives Material , welches ein Gemisch von Natrium-Co-bis C^q- sekundär en Alkyl sulfaten war. Die Emulsion wurde dem SchDanm kontinuierlich in einer Menge von 2,5 % Öl, bezogen auf Feststoffe, vor Eintritt des Schlamms in das Rührgefäß zugespeist. Dj9 mittlere Verweilzeit innerhalb des Agglomeriergefäßes war 3 min, dann überströmte die agglomerierte Kohle zusammen mi t den Aschen einen Überlauf, der das Material auf ein RütteJ -sieb mit einer Maschenweite

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von 160 ,um führte. Die agglomej ierte Kohle wurde auf dem Sieb zurückgehalten und der Res*< schlamm zusammen mit noch feinerer Kohle in ein zweites j gglomeriergefäß ähnlich dem ersten gepumpt. Dieselbe Menge \ ie in der ersten Stufe an Emulsion wurde zug espeist, 2 iniii gerührt und dann der Überlauf auf ein zweites Rüttelsieb geführt, auf dem die restlichen Kohleaggregate zurückblieben, wi tirend die Asche in dem Restschlamm verblieb. Bei einem Asclegehalt des Rohmaterials von 35 % betrug der Aschegehalt der Agglomerate auf den beiden Sieben nur 7 bzw. 10 %. Das Koh]eausbringai betrug 95 %.

Beispiel 2

Nach Beispiel 1 wurde ein Kohlei :hlamm von 38 Gew.-% Feststoffen mit einem Aschegehalt ve α 44 % (trocken) agglomeriert und der Aschegehalt der vereinigten Kohleagglomerate mit 20 Gew. ermittelt. V/urde auf den Sieben Bin Waschen der Agglomerate vorgenommen, sokonnte. der Asche/jehalt auf 11 % gesenkt werden. Kohleausbringen 92 %,

Beispiel 3

In Abwandlung des Beispiels 1 wu "de ein Kohleschlamm mit einem Feststoffanteil von 7 Gew.-% und einem Aschegehalt von 44 % (trocken) agglomeriert,,]edoc'i in diesem Fall 0,07 Gew.-% oberflächenaktive Substanz in dtr Emulsion in Form des Natriumsalzes der Verbindung

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^C-O-(C₉H/,')),CII₉CIL, SO,H

pi ^- J <- <- J

angewandt, worin R und R¹ Alkylg^uppen mit insgesamt 5 C-Atomen bedeuten. Die vereinigten Agglomerate ergaben einen Aschegehalt von 8 %, Kohleausbringen 96 %.

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Beispiel 4

Das Beispiel 1 wurde dahingehend abgewandelt, daß unterschiedliche Mengen an oberflächenaktiver Substanz angewandt wurden. Der Kohleschlamm entsprach dem des Beispiels Die Ergebnisse sind in dem Diagramm der Fig. 2 zusammengefaßt, in dem die Menge an oberflächenaktivem Mittel in ppm jbezogen auf gesamten Feststoffgehalt_}aufgetragen ist gegen das Kohleausbringen. Der Asche gehalt der Agglomerate lag in jedem Fall zwischen 7 und V %,

Das oberflächenaktive Mittel des Beispiels 1 wurde auch für die Versuche für die Kurve 1 vnd das oberflächenaktive Mittel des Beispiels 3 für die Kurve 2 angewandt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Agglomerieren von Feinkohle aus einem wässrigen Schlamm mit gleichzeitiger Verringerung des Aschegehalts, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Schlamm eine wässrige Emulsion einer Ölfraktion zusetzt, das Ganze rührt, die gebildeten Agglomerate von dem Restschlamm trennt und mit dem Restschlamm das Ganze zumindest einmal wiederholt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als ölfraktion eine Teeröl- oder Schieferöl- oder Petroleumfraktion, vorzugsweise eine Mineralölfraktion verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine ilineralölfraktion verwendet, deren Siedebeginn über 200⁰C liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch g e kennzeichnet, daß man eine Emulsion mit einem Wassergehalt zwischen 30 und 70, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Gew.-% verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurdi gekennzeichnet, daß man eine Emulsion, enthaltend ein oberflächenaktives Mittel, verwendet.

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6. Verfahren nach Ansprucl· 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als anionisches oberflächenaktives Mittel eine Seife verwendet.

7. Verfahren nach Ansprucl· 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als oberflächenaktives Mittel ein Alkalisulfat oder -sulfonat einer aliphatischen oder alkylaromatischen Verbindung verwendet, wie die Natrium-Cg- bis C₂₀-Alkyl-bejizolsulfonate oder -sulfate oder Natrium-Cg- bis C_1Q-sec sulfate.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das oberflächenaktive Mittel in einer Menge zwischen 0,01 bis 5, vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 Gew.-?6, bezogen auf die Emulsion und zwischen 20 und 200, vorzugsweise zwischen 40 und 150 ppm, bezogen auf Feinkohle und Asohe, verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Schlamm soviel Emulsion zusetzt, daß der Ölanteil 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt, beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß man in die erste Agglomerierstufe Emulsion entsprechend IO bis 80, vorzugsweie 30 bis 50 Gew.-%, des zuzusetzenden Öls zusetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schlamm mit der Emulsion 1 bis 10 min rührt.

12v Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß man die Agglomerate von dem Restschlamm

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auf einem Rüttelsieb trennt.

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13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nun die abgetrennten Agglomerate von der anhaftenden Asche durch Waschen befreit.

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