DE3324595C2

DE3324595C2 - Verfahren zur Herstellung von aschearmen Agglomeraten von Kohlenschlämmen durch sphärisches Agglomerieren

Info

Publication number: DE3324595C2
Application number: DE19833324595
Authority: DE
Inventors: László Botár; Béla Dunaujváros Geiling; Dezsö Dr. Gál; Károly Dr. Héberger; András Budapest Kerekes; Agnes Keszler; László Dr. Kovács; Erik Budapest Kroó; Tibor Kuslits; geb. Jeremejeva Galina Dr. Móger; István Dr. Nemes; András Dr. Németh; Gellért Dr. Répási; Ferenc Dr. Szabó
Original assignee: Dunai Vasmu
Current assignee: Dunai Vasmu
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1986-01-30
Also published as: HU186948B; CS266318B2; GB2124651A; FR2529906B1; FR2529906A1; NL8302401A; PL139868B1; GB8318462D0; YU147383A; PL242904A1; BE897205A; YU43319B; CS515583A2; GB2124651B; JPS59166594A; DE3324595A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten von Kohlenschlämmen durch sphärisches Agglomerieren des wäßrigen Kohlenschlammes mit Kohlenwasserstoffe enthaltenden Bindemitteln einschließlich Heizöl und/oder Teeröl bei erhöhten Temperaturen und mit Hilfe von Wasser von erhöhter Temperatur sowie Trennen des Agglomerates vom Abraum und Senken seines Feuchtigkeitsgehaltes, bei welchem das Agglomerieren des Kohlenschlammes mit [einem] solchen Heizöl und/oder Teeröl, welche[s] einen Pechgehalt von 1 bis 10 Gew.-% aufweist bzw. aufweisen, und/oder mit Rohteer als Kohlenwasserstoffen durch Wasserdampf mit einem Überdruck von mindestens 0,02 MPa durchgeführt wird. Dieses Verfahren ermöglicht das Vermischen des Kohlenschlammes mit dem Bindemittel und sein Erwärmen in einer einzigen Stufe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gute mechanische und feuerungstechnische Eigenschaften aufweisenden Agglomerated wie es mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen angegeben ist.

Es sind bereits Verfahren, mittels derer wäßrige Kohlenschlämme, welche die Umwelt stark belasten und Lagerungsprobleme verursachen, für die Weiterverarbeitung geeignet gemacht werden, bekannt.

So ist die Nutzung von Kohlenschlämmen allgemein und dabei konkret deren Agglomerieren in zahlreichen Patent- beziehungsweise Offenlegungsschriften beschrieben (US-Patentschrift 42 34 320, deutsche Offenlegungsschrift 29 51 170, britische Patentschrift 24 250 A, deutsche Offenlegungsschrift 27 53 628, US-Patentschrift 41 26 426 und belgische Patentschrift 74 315).

Die erste Stufe aller erwähnten Verfahren besteht im Vermischen des wäßrigen Kohlenschlammes mit einem sogenannten Bindemittel; das letztere ist meistens ein flüssiger Kohlenwasserstoff. Das Mischen erfolgt mechanisch, zum Beispiel mit Schaufelmischern, mit Ultraschall oder durch das Zusammenströmenlassen von Flüssigkeitsphasen mit großem Geschwindigkeitsunterschied, das heißt auf hydrodynamischem Wege. Als Ergebnis des Rührens haften die Teilchen am im Wasser emulgierten öl und bilden ein Agglomerat von einer solchen Größe, daß es gut filtriert werden kann. Im allgemeinen erwies es sich als vorteilhafter, das Rühren bei einer höheren Temperatur durchzuführen. Bei einigen Verfahren, zum Beispiel dem der US-Patentschrift 42 34 320, wird das Agglomerieren in zwei Stufen durchgeführt.

Nach dieser US-Patentschrift 42 34 320 wird die wäßrige Suspension eines festen Materials unter turbulentem Rühren mit dem Kohlenwasserstoffe enthaltenden Bindemittel vermischt, das erhaltene Agglomerat wird vom Wasser und den nicht agglomerierten Teilchen gets trennt und dann wird das Agglomerat in einen Wasser enthaltenden Mischer, dessen Temperatur höher als der Erweichungspunkt des !Bindemittels ist, eingebracht In diesem Mischer wird weiteres Bindemittel zugesetzt und dann wird das so erhaltene Agglomerat, dessen Qualität besser als die des vorherigen ist, durch einen Scheider mit einem beweglichen Sieb vom heißen Wasser abgetrennt, das in den Zyklus zurückgeleitet wird.

Das Verfahren nach der US-Patentschrift 41 26 426 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen vor allem darin, daß vor dem Agglomerieren der Kohlenschlamm den Teilchengrößen nach in zwei Fraktionen getrennt wird. Die Fraktion mit den kleineren Teilchengrößeü (unter 0,1 mm) wird in Mischung mit einem Bindemittel agglomeriert und dann getrennt. Die Fraktion mit den größeren Teilchengrößen, die leichter zu behandeln ist, wird nach dem Entwässern beziehungsweise Dehydratisieren dem Agglomerat zugesetzt. Als Bindemittel können auch in diesem Verfahren flüssige Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Das Verfahren ist bei höheren Temperatui en wirksamer.

Nach der belgischen Patentschrift 8 74 315 erfolgt das das Agglomerieren ergebende Mischen auf hydrodynamischem Wege. In den fließenden Kohlenschlamm wird der flüssige Kohlenwasserstoff eingemischt und das Agglomerieren nach dem Mischen und Scheiden werden in einer Filterzentrifuge durchgeführt. Nach dieser Druckschrift ist es zweckmäßig, aus dem Kohlenwasserstoff vor dessen Vermischen mit dem Kohlenschlamm eine wäßrige Emulsion herzustellen.

Genaue Misch- und Viskositätsangaben sind in der britischen Patentschrift 20 24 250 zu finden. Nach dieser Druckschrift geht dem Agglomerieren eine Flotationsstufe zum Konzentrieren des Trockenmaterials voran. Ein großer Vorteil des Verfahrens scheint der geringe

Ölverbrauch zu sein.

Im Verfahren nach der deutschen Offenlegungsschrift 27 53 628 wird das Agglomerieren mit einer wäßrigen Emulsion von Öl durchgeführt und nach dem Scheiden wird das Verfahren mit dem nicht agglomerierten Ab-

raum wiederholt. Es wird Öl mit einem hohen Siedepunkt verwendet und die Wirksamkeit des Verfahrens wird durch den Zusatz von oberflächenaktiven Stoffen erhöht. Das Abtrennen vom Abraum und Wasser erfolgt auf einem Rüttelsieb und dann wird das Agglomerat durch Waschen vom anhaftenden Abraum gereinigt. Auf Grund der obigen Druckschriften sind die verallgemeinerbaren charakteristischen Merkmale der bekannten Verfahren wie folgt:

a) Der wäßrige Kohlenschlamm wird mit flüssigen Kohlenwasserstoffen als Bindemittel vermischt, damit die Teilchen ein filtrierbares Agglomerat bilden. Die Mischverfahren sind unterschiedlich: Es

wurden verschiedene mechanische Verfahren hydrodynamische Verfahren und Ultraschallverfahren beschrieben.

b) Das Agglomerieren ist erfolgreicher, wenn die Temperatur des Systems höher ist.

c) Die verwendeten Kohlenwasserstoffe sind in erster Linie die verschiedensten flüssigen Fraktionen von Erdöl und Kohlenschwelprodukten.

d) Das Produkt wird erforderlichenfalls mechanisch und/oder thermisch weiter getrocknet

Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß zum Vermischen des Kohlenschlamms mit dem Agglomeriermaterial und zum Erwärmen des Gemisches immer zwei gesonderte verfahrenstechnische beziehungsweise technologische Stufen erforderlich waren, was die Dauer der Verfahrensdurchführung und den Bedarf an Vorrichtungen sehr erhöhte.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren, bei welchen für das Agglomerieren verschiedene flüssige Kohlenwasserstoffe verwende! wurden, besteht darin, daß die Gebrauchsfähigkeit der hergestellten Produkte nicht allen Ansprüchen entsprach und auch der Heizwert der gewonnenen Materialien nicht ganz zufriedenstellend war.

Ferner ist aus der DE-OS 21 05 981 ein Verfahren zur Formung von nassem Kohlenstaub und Kohlenschlamm, bei welchem Kohlenschlamm mit Rückständen aus der Erdöldestillation, -cracking, -hydrocracking oder dergleichen, wozu auch Heizöle und Teeröle zu zählen sind, vermischt und die Mischung einem auf 250⁰C erhitztem Wasserdampf ausgesetzt wird, bekannt. Dabei kommt es zur Wasserverdampfung und zur Senkung des Wassergehaltes in der Kohlen-Kohlenwasserstoffmischung auf unter 10%. Durch die beigegebenen Kohlenwasserstoffe wird außerdem der Abraumschlamm aus den Agglomeraten abgetrennt, worauf allerdings nicht direkt hingewiesen wird.

Dieses letztere Verfahren hat aber den Nachteil, daß mit den in diesem als Bindemittel verwendeten modifizierten Erdölrückständen keine Produkte mit allen Ansprüchen genügender Filtrierbarkeit, mechanischer Festigkeit und Trennbarkeit des Produktes vom Abraum sowie zufriedenstellendem Heizwert erhalten werden können. Dabei deutet auch die Tatsache, daß in der DE-OS 21 05 981 von einer Abtrennung des Abraumschlammes vom Agglomerat keine Rede ist, darauf hin, daß keine gute Trennbarkeit des Produktes vom Abraum vorliegt.

Auch ist zu bemerken, daß die DE-OS 21 05 981 eine mit überhitztem Wasserdampf als Energieträger verwirklichte Brikettierungsverfahrenstechnik beziehungsweise -technologie, deren Aufgabe nicht die Herabsetzung des ursprünglichen Aschegehaltes des eingespeisten Kohlenpulvers beziehungsweise Kohlenschlammes ist, betrifft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile der bekannten Verfahren ein Verfahren der anmeldungsgemäßen Gattung zur Herstellung von Agglomeraten aus Kohlenschlämmen welches wirtschaftlicher durchgeführt werden kann und mit dem Produkte mit gutem Heizwert und geringem Aschegehalt hergestellt werden können zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.

Als Ergebnis von Versuchen wurde festgestellt, daß, wenn als Bindemittel ein Heiz- und/oder Teeröl mit einem Zusatz einer geringen Menge (1 bis 10 Gew.-%) Pech und/oder Rohteer, der sogar auch 50 Gew.-°/o Pech enthalten kann, verwendet wird beziehungsweise werden, die Filtrierbarkeit, mechanische Festigkeit und Trennbarkeit des Produktes vom Abraum wesentlich verbessert werden. Auch ist der Aschegehalt des gewonnenen Pioduktes verringert und sein Heizwert erhöht.

Es wurde auch festgestellt, daß die Wirkung des Wasserdampfes erhöht werden kann, wenn ajch Luft hineingemischt wird, weil sich dadurch die Mischwirkung erhöht.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher gleichzeitig mit dem Wasserdampf Luft eingeführt.

Die Vorteile des Einfahrens auch von Luft hängen vom Trennsystem nach dem Agglomerieren ab.

Zweckmäßig wird das Einführen des Dampfes und gegebenenfalls der Luft in das System tangential durchgeführt.

Es ist bevorzugt, die gegebenenfalls mit verwendete Luft in Mischung mit dem Wasserdampf durch eine einzige Leitung einzuführen.

Vorzugsweise wird beziehungsweise werden als Heizöl und/oder Teeröl ein solches beziehungsweise solche mit einem Pechgehalt von 2 bis 4 Gew.-% verwendet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Aus'ührungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beziehungsweise werden das Heizöl, das Teeröl und/oder der Rohteer durch sein beziehungsweise ihr Zerstäuben mit dem agglomerierenden Wasserdampf auf den Kohlenschlamm eingebracht.

Falls Luft mit verwendet wird, wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Zerstäuben vorzugsweise mit einer Mischung aus dem Wasserdampf und Luft vorgenommen.

Im Falle des Verarbeitens von Kohlenschlamm, der beim Veredeln von zum Verkoken geeigneter Kohle angefallen ist, durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Aschegehalt sogar unter 12 Gew.-% gesenkt werden, so daß das gewonnene Agglomerat auch zum Verkoken geeignet ist. Diese Tatsache ist auf dem Gebiet der Energiewirtschaft von sehr großer Bedeutung. Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher als Kohlenschlamm ein solcher, welcher bei der Veredelung von verkokbaren Kohlen angefallen ist, verwendet. Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit der Zeichnung,

so welche ein Fließschema einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, näher erläutert.

Kohlenschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 30 Gew.-°/o und einem Abraumgehalt von etwa 35 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz, wird aus einem Absetzbehälter 1 mittels einer Schlammpumpe 13 durch einen Wärmeaustauscher 4 in einen Vormischbehälter 5 geleitet.
Im Vormischbehälter 5 kann erforderlichenfalls Kohlenstaub und/oder Agglomerat aus Speichern 3 beziehungsweise 21 zugesetzt werden. Der zu agglomerierende Kohlenstaub wird in einer durch tangentiales Einleiten von Wasserdampf über ein Ventil 16 betriebenen Mischreaktionsvorrichtung 6 agglomeriert, wobei aus einem anderen Speicher 2 mittels einer zugehörigen Pumpe 12 durch den Wärmeaustauscher 4 vorgewärmtes Heizöl und/oder Teeröl mit einem Pechgehalt von 3 Gew.-% oder Rohteer zugesetzt wird beziehuneswei-

se werden. Das Heizöl und/oder Teeröl beziehungsweise der Rohteer wird beziehungsweise werden zweckmäßig durch Zerstäuben beziehungsweise Versprühen mit über das Ventil 16 eingeführtem Dampf in die Mischreaktionsvorrichtung 6 eingebracht. Das in der Mischreaktionsvorrichtung 6 hergestellte Agglomerat und der sich in diesen abscheidende Abraumschlamm werden erneut durch den Wärmeaustauscher 4 geleitet und gelangen von diesem in einen Gegenstromabsetzscheider 7, dessen Bodenprodukt das mit dem Heizöl und/oder Teeröl beziehungsweise dem Rohteer gebildete Agglomerat der Kohle und dessen Kopfprodukt der als dünner Brei abgeführte Abraum ist. Das aus dem Gegenstromabsetzscheider 7 ausgetretene Agglomerat wird in einem mechanischen Scheider 9 entwässert beziehungsweise dehydratisiert und auf einem Fördersystem 10 zum Anwendungs- oder Lagerplatz gefördert. Der aus dem Gegenstromabsetzscheider 7 ausgetretene Abraum wird in einen Mischbehälter 8 geleitet und in diesem mit einem von einem Flockungsmittelbehälter 20 eingeführten Flockungsmittel vermischt und dann in einen betreffenden Absetzbehälter 11 eingeführt, von welchem der abgesetzte Abraum mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 40 Gew.-% durch eine zugehörige Pumpe 15 in eine Entwässerungsanlage geleitet wird. Das am Überlauf des letzteren Absetzbehälters 11 erschienene nahezu schlammfreie Wasser wird durch ein zugehöriges Ventil 19 mittels einer Pumpe 14 zum Teil zum Speisen des Gegenstromabsetzscheiders 7 genutzt und zum Teil über ein weiteres Ventil 17 in den Kohlenaufbereiter zurückgeleitet. In denselben Wasserstrom wird das im Scheider 9 erhaltene Filtrat über ein noch weiteres Ventil 18 geleitet.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde Kohlenschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 250 g/l. dessen unbrennbarer Rückstand 35 Gew.-% betrug, mit einer Geschwindigkeit von 4 !/minute durch einen Wärmeaustauscher geleitet. In dieser wurde dem auf 50 bis 60°C vorgewärmten Kohlenschlamm Heizöl mit einem Pechgehalt von 3Gew.-% (schwefelhaltiges leichtes Heizöl [F60/130]) mit einer Geschwindigkeit von 100 g/Minute zugesetzt. Die Viskosität des verwendeten Heizöls betrug 5,2 E° bei 70^cC und der Erweichungspunkt des darin gelösten Peches war 85 bis 95°C. Das intensive Rühren des Kohlenschlamms und des zugesetzten Heizöls wurde durch tangentiales Einführen von Frischwasserdampf beziehnng^weke direktem Dampf bewerkstelligt und mit diesem Dampf wurde gleichzeitig auch das eingebrachte Heizöl zerstäubt. Der Druck des zum Mischen verwendeten gesättigten Wasserdampfes betrug 0,1 MPa. Das in der Mischreaktionsvorrichiung hergestellte Agglomerat und der abgeschiedene Abraumschlamm wurden durch den Wärmeaustauscher in einen Gegenstromabsetzscheider geleitet dessen Bodenprodukt das mit dem Heizöl gebildete Agglomerat der Kohle und dessen Kopfprodukt der als dünner Brei abgeführte Abraum war. Das aus dem Gegenstromabsetzscheider ausgetretene Agglomerat wurde durch ein Vakuumfilter entwässert beziehungsweise dehydratisiert und über ein Fördersystem zum Anwendungs- oder Lagerplatz gefördert. Die Menge des erhaltenen Agglomerates betrug 0.95 bis 1.0 kg/Minute und seine Zusammensetzung war wie folgt:

Wassergehalt 9 Gew.-%

Feststoffgehalt 80 Gew.-%

ölgehalt 11 Gew.-°/o

Gehalt an unbrennbarem Rückstand 17 Gew.-%

Der aus dem Gegenstromabsetzscheider ausgetretene Abraum wurde in einem Mischbehälter mit einem Flockungsmittel vermischt und aus diesem in einen Absetzbehälter geführt, von welchem der abgesetzte Abraum mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 40 Gew.-°/o in eine Entwässerungsanlage geleitet wurde.

Menge des

erhaltenen Abraumes

Feuchtigkeitsgehalt des

erhaltenen Abraumes

420 bis 450 g/Minute 40 bis 42 Gew.-°/o

Die getrockneten 170 bis 180 g/Minute Abraum hatten die folgenden Daten:

ölgehalt
Gemessener
Kohlenstoffgehalt
Gehaltan
unbrennbarem Rückstand

1,2bis1,3Gew.-%
3bis4Gew.-%
87 bis 89 Gew.-%

Das am Absetzbehälter erschienene fast schlammfreie Wasser und das im Scheider gewonnene Filtrat wurden in den Wasserstrom des Kohlevorbereitungssystems zurückgeleitet.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle des Heizöls mit einem Pechgehalt von 3 Gew.-% dieselbe Menge Teeröl mit einem Pechgehalt von 10 Gew.-% verwendet und 0.1 Gew.-°/o des Natriumsalzes von n-Dodecylsulfonsäure, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Kohlenschlamms, zugesetzt wurde.

Menge des	1050 kg/Minute
erhaltenen Agglomerates
45 Wassergehalt des	9,5 Gew.-%
erhaltenen Agglomerates
Feststoffgehalt des	80 Gew.-°/o
erhaltenen Agglomerates
ölgehalt des	1O,5Gew.-°/o
50 erhaltenen Agglomerates
Gehalt an unbrennbarem
Rückstand des	17Gew.-%
erhaltenen Agglomerates
Menge des	450 g/Minute
55 erhaltenen Abraumes
Wassergehalt des	43 g
erhaltenen Abraumes

Beispiel 3

Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß als Ausgangskohlenschlamm ein solcher, welcher schon von vornherein einen geringeren Aschegehalt (25 Gew.-%) hatte, eingesetzt und zum Entwässern beziehungsweise Dehydratisieren eine Zentrifuge verwendet wurde.

7	Menge des erhaltenen Agglomerates Wassergehalt des erhaltenen Agglomerates Ölgehaltdes erhaltenen Agglomerates Feststoffgehalt des erhaltenen Agglomerates Gehalt an unbrennbarem Rückstand des erhaltenen Agglomerates	33	24 595	380 g/Minute 41Gew.-% 1,2 bis 1,3Gew.-% 3,5bis4,0Gew.-% 91 bis 91,5 Gew.-%	20 25	Γ <■{ J 8
1050 kg/Minute 10Gew.-% lOGew.-O/o 80 Gew.-% 10 Gew.-o/o	II)		30	ί 'ft: i! LJ !
Wenn die Ausgangskohle zur Herstellung von Hüt tenkoks geeignet war, war auch das erhaltene Agglome rat von verkokbarer Qualität. 15	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Menge des entfernten Abraumes Wassergehalt des entfernten Abraumes ölgehaltder Trockensubstanz des erhaltenen Abraumes Kohlenstoffgehalt des brennbaren Teiles des erhaltenen Abraumes Gehalt an unbrennbarem Rückstand des erhaltenen Abraumes		35	Λ 1 ■i f. I
		40	I
	45	I
	50	Sf
	55	ρ-
	60	I I I
	S I I I
	j
	j

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von aschearmen Agglomeraten aus Kohleschlämmen, bei dem das sphärische Agglomerieren von wäßrigem und aschereichem Kohleschlamm mit Kohlenwasserstoffe enthaltenden Bindemitteln in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Kohleschlamm als Trokkensubstanz, bei erhöhten Temperaturen unter Einleitung von Wasserdampf unter Oberdruck in eine Mischreaktionsvorrichtungerfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel zum trennenden Agglomerieren des Kohleschlamms Heizöl und/oder Teeröl, die einen Pechgehalt von 1 bis 10 Gew.-°/o aufweisen, und/oder Rohteer eingesetzt werden und gesättigter Wasserdampf unter einem Überdruck von mindestens 0.02 MPa eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig mit dem Wasserdampf Luft einführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einführen des Dampfes und gegebenenfalls der Luft in das System tangential durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Heizöl und/oder Teeröl ein solches beziehungsweise solche mit einem Pechgehalt von 2 bis 4 Gew.-% verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Heizöl, das Teeröl und/ oder den Rohteer durch sein beziehungsweise ihr Zerstäuben mit dem agglomerierenden Wasserdampf auf den Kohlenschlamm einbringt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von verkokbaren Agglomerated dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlenschlamm einen solchen, welcher bei der Veredelung von verkokbaren Kohlen angefallen ist, verwendet.