DK142330B - Fremgangsmåde til forøgelse af brændværdi og stabilitet af kul af lignittypen. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142330 (w) \pa/ DANMARK («’> mt.ci.= c 10 i o/oo §(21) Antegning nr. 2852/77 (22) Indleveret den 27· JUH. 1977 (24) Lebedag 27· Jun · 1977 (44) Ansøgningen fremlagt og .

fremlaeggelsesskriftet offentliggjort den '?· ' lyOU

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET i30) Prioritet begeeret fra den (71) EDWARD KOPPELMAN, 4424 Bergamo Drives Encino, Californien 91316, US.

(72) Opfinder: Samme.

(74) Fuldmægtig under sagene behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Fremgangsmåde til forøgelse af brændværdi og stabilitet af kul af lignit= typen.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forøgelse af brændværdi og stabilitet af kul af lignittypen, fortrinsvis af fugtige kul.

Udtrykket "kul af lignittypen" som anvendt heri omfatter bredt en række carbonmaterialer eller kul af forholdsvis lav kvalitet, herunder lignitkul, som omfatter lignit og brunkul, såvel som subbituminøse kul, der konventionelt klassificeres som klasse A, B og C i rækkefølge efter deres brændværdier. Lignitiske kul omfatter carbonmaterialer af lav kvalitet, som ikke har undergået en tilstrækkelig geologisk metamorfose til hårde kul af høj kvalitet, såsom bitumenkul eller antracit. Lignitiske kul omfatter bredt en række af sådanne carbonmaterialer, der ligger mellem tørv og subbituminøse 142330 2 kul, med brunkul som værende en form for lignit, som er temmelig nært beslægtet med tørv. Teknisk har lignit været klassificeret som de carbonmaterialer, der findes i aflejringer på tilsvarende måde som kul, hvori vægtforholdet mellem carbon og hydrogen varierer fra ca. 11,2:1 til 9,3:1. Subbituminøse kul er af en højere carbonise-ringsgrad end lignitiske kul og klassificeres i overensstemmelse med et klassificeringssystem som fremsat i United States Bureau of Mines, Bulletin No. 492, 1951, "Methods of Analyzing Coal and Coke" som klasse A med en brændværdi, på vandholdig basis, på 6.100 kcal eller mere pr. kg, men mindre end 7.200 kcal/kg, klasse B med en brændværdi, på vandholdig basis, på 5.300 kcal/kg eller mere, men mindre end 6.100 kcal/kg, og klasse C med en brændværdi på 4.400 kcal/kg eller mere, men mindre end 5.300 kcal/kg.

I USA findes der i de nordlige centralstater meget store aflejringer af lignitisk kul, hovedsageligt i North og South Dakota og Wyoming, og i mindre grad i sydstaterne, herunder Texas, medens subbituminøse kul hovedsageligt findes i Washington, Wyoming og Colorado. Disse meget store aflejringer repræsenterer en potentiel løsning af den nuværende energikrise og mangel på brændstof. Uheldigvis indeholder kul af lignittypen som brudt sædvanligvis fra ca. 20% op til ca. 40% fugt, hvoraf i det mindste en del først må fjernes for at gøre dem hensigtsmæssige som brændstof. En delvis eller fuldstændig tørring af de fugtige kul af lignittypen resulterer i en sønderdeling deraf i partikler af lille størrelse og støv, hvilket ikke blot giver problemer på grund af spontan forbrænding, men også forøger vanskeligheden ved håndtering deraf under transport og afbrænding i en ovn. Sønderdelingen af brændstoffet, når det er indført i ovne, forårsager, at dele deraf falder gennem ovnristene, ligesom den bevirker en tilstopning deraf, hvilket forringer effektiviteten for forbrændingsoperationen og giver et væsentligt tab af den potentielle brændværdi deraf.

Der er hidtil blevet anvendt eller foreslået en række forskellige fremgangsmåder til behandling af kul af lignittypen for at gøre det mere hensigtsmæssigt som fast brændstof. Sådanne til teknikkens stade hørende fremgangsmåder omfatter almindeligvis en delvis tørring af kullene af lignittypen, der forefindes i den tilstand, hvori de blev brudt, for at nedsætte deres fugtindhold, og derefter brikettering og agglomerering af materialet for at gøre det mere resistent over for vejrliget og sønderdeling under transport, opbevaring og til sidst anvendelse. Typiske for de til teknikkens stade 3 142330 hørende fremgangsmåder til behandling af kul af lignittypen er de fremgangsmåder, der er omhandlet i US-patentskrifterne‘nr. 838.281, 1.205.007, 1.219.155, 1.386.472, 1.477.642, 1.508.617, 1.556.036, 1.577.902, 1.600.065, 1.698.345, 1.860.890, 1.871.862, 2.627.497, 2.903.400 og 3.723.079. Den store investering i briketteringsudstyr, det store arbejde, der kræves ved briketteringsoperationen, og de forholdsvis store omkostninger til bindings- og/eller overtrækningsmidlerne, der anvendes, har gjort en mere udbredt kommerciel anvendelse af sådanne processer mindre attraktiv og har besværli'ggjort anvendelsen af de meget store føromtalte aflejringer af kul af lignittypen for at lette den nuværende energikrise.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen formindskes eller undgås disse ulemper under anvendelse af en behandling, der forøger brændværdien af kul af lignittypen og ændrer deres fysiske struktur, så at de bliver mere stabile og resistente over for sønderdeling på grund af vejrliget, håndtering, opbevaring og forsendelse og mere hensigtsmæssige til anvendelse som fast brændstof alene eller i blanding med kul af høj kvalitet, såsom bituminøst kul.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man fører kullene af lignittypen ind i en autoklav, opvarmer kullene til en temperatur på mellem ca. 4Q0°C og ca. 675°C og under et tryk på . 2 mindst 70 kg/cm i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at over-r føre fugten, hvor denne er tilstede, og nogle af de flygtige organi-ske bestanddele deri til en gasformig fase og bevirke dannelse af et kulprodukt med en brændværdi, på fugtfri basis, som er større end brændværdien af det til autoklaven tilførte kul af lignittypen, på fugtfri basis, hvorefter man afkøler chargen af kul af lignittypen og udvinder det behandlede kulprodukt.

Ifølge opfindelsen holder man fortrinsvis chargen af kul af lignittypen i kontakt med den gasformige fase under afkølingen for at bevirke aflejring af de kondenserbare organiske bestanddele deri på overfladen af det behandlede kulprodukt. Derved tilvejebringes en yderligere stabilisering af kulproduktet, hvilket gør det ikke-hygroskopt og mere resistent over for vejrliget og oxidation under forsendelse og opbevaring. Den ikke-kondenserbare gasfase genvindes og kan med fordel anvendes som brændstof i processen til opvarmning af autoklaven eller til kommercielt salg.

Det behandlede kulprodukt har almindeligvis et hårdt, sort, glinsende udseende, idet det har en indre struktur, som synligt er blevet ændret fra den oprindelige charge af kul af lig- 142330 4 nittypen og er i besiddelse af. .forøgede brændværdier af en størrelsesorden almindeligvis beliggende mellem fra ca. 6.700 op til ca.

7.500 kcal/kg'. X modsætning hertil har komprimeret lignitkul rå en basis som brudt en brændværdi på ca. 3.900 kcal/kg, medens de på fugtfri basis har en brændværdi beliggende i området fra ca. 5.700 op til ca, 6.600 kcal/kg.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er anvendelig til forbedring af kul af lignittypen i overensstemmelse med definitionen i det foregående, indbefattende brunkul, lignit og subbituminøse kul af den type, der bredt rangerer mellem tørv og bituminøse kul, som findes i aflejringer svarende til kul af højere kvalitet. Sådanne kul af lignittypen son brudt indeholder som før nævnt almindeligvis fra ca. 20% op til ca.

40% fugt og kan direkte anvendes uden nogen indledende behandling anden end en sorteringsoperation som charge til autoklaven. Det foretrækkes sædvanligvis at foretage sorteringen eller sigtningen og/el-ler knusningeh af kul af lignittypen som brudt til fjernelse af store agglomerater for således at lette en håndtering af chargen og forbedre pakningsegenskaberne deraf i autoklaven. Størrelsen og konfigurationen af partiklerne af kul af lignittypen er imidlertid ikke kritisk for opnåelse af fordelene ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Der kan forekomme en nedsættelse af fugtindholdet i kullene af lignittypen på grund af vejrliget under opbevaring før tilførsel til autoklaven. Kul af lignittypen kan også være vasket, og overskud af fugt fjernet før autoklavering. Kullene af lignittypen tilføres almindeligvis til autoklaven i en tilstand i henseende til fugtindhold i det væsentlige som efter brydningen.

Den anvendte autoklav kan være en vilkårlig af de i teknikken kendte typer, der er i stand til at modstå de krævede temperaturer og tryk, og skønt der i den foreliggende beskrivelse særlig anvendes autoklaver af batchtypen, vil det forstås, at kontinuerlige autoklaver også kan anvendes til udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Kul af lignittypen indføres i autoklaven, som derefter lukkes og opvarmes til den ønskede temperatur og det ønskede tryk til fordampning af fugtindholdet og fordampning af nogle af de organiske bestanddele i kullene af lignittypen, så at der dannes en gasformig fase. En kontrolleret termisk restruktureringsgrad og/ eller dekomponeringsgrad af den kemiske struktur forekommer også fulgt af dannelsen af yderligere gaskomponenter, som også går over i gasfasen. Det er blevet iagttaget, at ved den forhøjede temperatur 5 142330 og de forhøjede trykbetingelser, der anvendes, foregår der en gasudskiftningsreaktion mellem vandmolekylerne og de gasformige carbon-hydrider og/eller fast kulmateriale af lignittypen, hvilket danner yderligere carbonhydridgasser, som kan anvendes som brændstof.

Det foretrækkes, at opvarmningen af kullene af lignittypen udføres ved en temperatur på mindst ca. 480°C op til ca. 675°C, på grund af den forøgede hastighed for fordampning og termisk restrukturering til en højere fastsat carbonværdi, hvilket derved giver nedsatte opholdstider i autoklaven og forbedret effektivitet for driften. Temperaturer over ca. 675°C er sædvanligvis uønskede på grund af et for højt forhold mellem ikke kondenserbare gasser og fast behandlet produkt. Opvarmningen af kullene af lignittypen ud-føres fortrinsvis ved et tryk på mindst ca. 70 kg/cm op til ca.

230 kg/cm . Almindeligvis er tryk over ca. 230 kg/cm uønskede på grund af de forøgede fabrikationsomkostninger til trykbeholdere, der er i stand til at modstå tryk af denne størrelse, og fordi der ikke opnås nogle nævneværdige fordele ved sådanne forhøjede tryk ud over de, der opnås ved lavere trykniveauer på omkring 210 kg/cm . Særligt tilfredsstillende resultater er blevet opnået ved anvendelse af temperaturer beliggende i området fra ca. 530°C til ca. 650°C ved tryk i området fra ca. 140 kg/cm2 til ca. 210 kg/cm2.

Opholdstiden for chargen af kul af lignittypen i autoklaven vil variere afhængigt af det specielle temperatur-tryk-tids-forhold, som kontrolleres inden for de her angivne parametre for at udvirke en i det væsentlige komplet fordampning af fugtindholdet og fordampning af nogle af de flygtige organiske bestanddele og en kontrolleret termisk restrukturering af kul af lignittypen.

Den termiske restrukturering kan ikke forklares fuldt ud, men den menes at bestå i to eller flere samtidige kemiske reaktioner, der foregår mellem pyrolyseprodukterne og de gasser, der er til stede inde i cellestrukturen i materialet af lignittypen. Nettovirkningen af disse restruktureringsreaktioner er: 1) ændringer i de fysiske egenskaber, hvilket resulterer i partikler, der er mere resistente over for fugtadsorption og smuldring, og 2) ændringer i de kemiske egenskaber, hvilket resulterer i en forøgelse af vægtforholdet mellem carbon og hydrogen og en formindskelse af indholdet af svovl og oxygen målt ved kullets endelige analyse.

Den krævede opholdstid nedsættes i takt med, at temperaturen og trykket i autoklaven forøges, medens der følgelig kræves forøgede opholdstider, når der anvendes temperaturer og tryk af lavere stør- 6 162330 relse. Sædvanligvis udføres opvarmningen af kullene til forhøjet temperatur og tryk i et tidsrum på mindst ca. 15 minutter, og man vil normalt anse opholdstider i området fra ca. 15 minutter op til ca. 1 time ved temperaturer fra ca. 480°C op til ca. 650°C under 2 2 tryk på fra ca. 140 kg/cm til ca. 210 kg/cm som tilfredsstillende.

Trykket i autoklavens indre kan hensigtsmæssigt opnås ved at kontrollere mængden af kul af lignittypen, der tilføres, i forhold til autoklavens indre volumen i betragtning af fugtindholdet i chargen, således at ved opvarmning deraf til den forhøjede temperatur bevirker dannelsen af gasfasen omfattende overophedet damp og flygtigt organisk materiale et pres på autoklaven inden for det ønskede trykområde. Yderligere tryk på autoklaven kan opnås, om ønsket, ved indføring af under tryk stående ikke-oxiderende eller reducerende gasarter i autoklaven.

Ved afslutningen af autoklaveringstrinnet får autoklaven lov at afkøle,, enten ved luftkøling eller ved anvendelse af et kølemedium, såsom kølevand, til en temperatur under den, ved hvilken det autoklaverede forbedrede carbonprodukt kan udsættes for luft uden uheldige virkninger. Almindeligvis er afkøling af autoklaven til temperaturer under ca. 150°C passende. En afkøling af autoklaven til temperaturer, der nærmer sig 100°C eller derunder, er almindeligvis uønsket, når kullene under afkølingen er i kontakt med gasfasen, på grund af kondensationen af vand fra gasfasen med det resultat, at det forbedrede carbonprodukts fugtindhold forøges og dets brændværdi nedsættes tilsvarende. Under afkølingen af kullene i kontakt med den gasformige fase kondenseres først de forflygtigede organiske bestanddele, herunder forholdsvis tunge carbonhydridfraktioner og tjærer, under den gradvise afkøling og aflejres på overfladen samt inde i porerne i strukturen af kullet af lignittypen, hvilket bevirker en overtrækning deraf, som er fordelagtig, idet den gør det forbedrede carbonprodukt mere resistent over for vejrpåvirkning og sønderdeling samt over for adsorption af fugt efter udsættelse for fugtige omgivelser. Når den ønskede køletemperatur er opnået, frigøres rest-gasfasen fra autoklaven, og den genvindes som et hensigtsmæssigt biprodukt, brændselsgas, til anvendelse i processen eller til kommercielt salg.

Det forbedrede carbonprodukt er almindeligvis af sort, glinsende udseende, hvilket yderligere sandsynliggør en indre termisk transformation fra den oprindelige matte struktur for kul af lignittypen, som det tilførte materiale har. Det resterende fugtindhold 7 142330 i det forbedrede carbonprodukt ligger almindeligvis i Området fra ca. 1 op til ca. 5 vægt%.

Ved afslutningen af autoklaveringen kan man også udligne det høje tryk inde i autoklaven ved den temperatur, ved hvilken autoklaven drives, og udvinde carbonhydridbestanddelene ved kondensation, og udvinde de organiske ikke-kondenserbare gasbestanddele som biproduktbrændselsgas. I sidstnævnte tilfælde bevirkes der kun en lille aflejringsgrad af de forflygtigede organiske bestanddele på det forbedrede carbonprodukt. Det således fremstillede carbonprodukt er ikke desto mindre karakteriseret ved, at det har en termisk transformeret struktur, som har forøget brændværdi og resistens over for vejrliget og mod ødelæggelse.

Ved en særlig udførelsesform, der kan gennemføres som en totrinsautoklavering og genovertrækningsoperation går man frem på den måde, at man efter opvarmning af kullene af lignittypen i det angivne tidsrum udligner trykket i autoklaven og udtager gasfasen deri, overfører de opvarmede kul til et kølekammer, der indeholder en i det væsentlige ikke-oxiderende atmosfære, afkøler den overførte mængde kul til en mindre temperatur, og derefter bringer den afkølede charge af kul i kontakt med den gasformige fase som udtaget fra autoklaven. Dette kan passende udføres på den måde, at den fra en autoklav· frigivne gasfase, medens den stadig har temperaturen, overføres i et kølekammer, hvori et behandlet carbonprodukt fra et tidligere autoklaveringstrin er blevet overført til afkøling, og i dette kammer bringes i kontakt med den afkølede charge,Almindeligvis får den afkølede charge lov at afkøle til temperaturer på mindre end ca. 260°C og sædvanligvis til temperaturer på ca. 150°C eller lidt lavere. Den varme gasfase bevirker efter at være kommet i kontakt med den afkølede charge en kondensation af de kondenserbare organiske bestanddele deri, der som før bevirker en overtrækning og imprægnering af det forbedrede carbonprodukt. Resten af den ukonden-serede gasfase udv&des sera biprodukt til brændselsgas. Afkølingen af den behandlede charge udføres under ikke-oxiderende betingelser og kan hensigtsmæssigt opnås ved en direkte overførsel af chargen fra autoklaven til et gradueret kølekammer anbragt i forbindelse dermed gennem et hensigtsmæssigt ventilarrangement.

De efterfølgende eksempler forklarer fremgangsmåden ifølge opfindelsen nærmere. Det vil forstås, at eksemplerne belyser anvendelige variationer i tid, temperatur og tryk i forhold til hinanden 8 142330 som anvendt ved fremgangsmåden, og at mange andre kombinationer er mulige. Det i eksemplerne 1-12 anvendte udgangsmateriale havde en brændværdi, på fugtfri basis, på 5.800 kcal/kg, og brændværdien af det behandlede materiale bestemtes på materialet i den form, det blev modtaget.

Eksempel 1.

Skiferfarvet lignitkul fra en mine i Zap, North Dakota, med et gennemsnitligt fugtindhold på ca. 30 vægt% sorteres til tilvejebringelse af en partikelformig charge med en partikelstørrelse på mindre end 13 mm. En afmålt mængde omfattende 6,64 g anbringes i en trykbeholder af rustfrit stål med et indre kammer, der er 7,6 cm langt og har et cirkulært tværsnit med en diameter på 16 mm og en vægtykkelse på ca. 6,5 mm. Enderne er lukkede med koblinger af skruetypen for at lukke chargen inde i kammeret. Trykbeholderen eller autoklaven anbringes i et ovnkammer opvarmet til 530°C, og efter en forvarmningsperiode på 5 minutter holdes temperaturen i en opholdstid på 30 minutter. Ved afslutningen af autoklaveringsoperationen fjernes trykbeholderen, og den afkøles under ledningsvand til stuetemperatur, hvorefter en af endek^ppeme fjernes til udligning af det resterende tryk, og chargen fjernes og underkastes moderat tørring til fjernelse af overfladevand ved lufttørring. Det forbedrede lignitprodukt vejer 4,98 g, hvilket tyder på et tab på 25%, og det har en gennemsnitlig brændværdi på 6.972 kcal/kg. Det har en mørk farve og et glinsende udseende.

Eksempel 2

Den i eksempel 1 beskrevne procedure gentages under anvendelse af en lignitkulcharge på 4,81 g, som opvarmes i et totalt tidsrum på 60 minutter til en temperatur på 400°C Ved afslutningen af autoklaveringstrinnet fjernes trykbeholderen, og den får lov at luftkøle til stuetemperatur, hvorefter kappen fjernes til udligning af det resterende gastryk, og det resulterende produkt har en brændværdi på 6.296 kcal/kg. Det udvundne carbonprodukt vejer 3,5 g, hvilket tyder på et tab på'27,3. vægt-%.

9 142330

Eksempel 3

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en lignitcharge på 5,91 g, som opvarmes i i alt 60 minutter i en ovn ved on temperatur på 470°C. Derefter afkøles trykbeholderen under ledningsvand til stuetemperatur og åbnes til udligning af resttrykket. Der udvindes et carbonprodukt, der vejer 4,1 g, hvilket tyder på et tab på ca. 30%, hvilket carbonprodukt har en brændværdi på 6.525 kcal/kg.

Eksempel 4

Prøveproceduren ifølge eksempel 1 gentages under anvendelse af en lignitcharge med en vægt på 5,1 g, som efter en 5 minutters forvarmningsperiode holdes ved en temperatur på 400¾ i et tidsrum på 30 minutter. Ved afslutningen af autoklaveringstrinnet fjernes trykbeholderen og tvangskøles med ledningsvand til stuetemperatur, og endekappen fjernes til udligning af resttrykket. Der udvindes i alt 4,52 g carbonprodukt, hvilket repræsenterer et tab på 11,3 vægt-%, og produktet har en brændværdi på «5.520 kcal/kg.

Eksempel 5

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en lignitcharge på 5,67 g, som opvarmes i i alt 60 minutter i en ovn holdt ved 530°C, hvorefter den afkøles med ledningsvand til stuetemperatur, og en endekappe fjernes til udligning af det resterende gastryk. Der udvindes i alt 3,58 g carbonprodukt, hvilket repræsenterer et tab på 36,8 vægt-%, hvilket produkt har en brændværdi på 7.097 kcal/kg.

Eksempel 6

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en lignitcharge på 5,58 g, som efter en 5 minutters forvarmningsperiode holdes ved 530°C i et tidsrum på 30 minutter, hvorefter trykbeholderen fjernes og tvangskøles med ledningsvand til stuetemperatur. En endekappe fjernes til udligning af resttrykket, og det behandlede carbonprodukt omfattende 3,39 g udvindes. Produktet repræsenterer et tab på 39 vægt% af chargen og har en målt brændværdi på 6.678 kcal/kg.

142330 10

Eksempel 7

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en lignitcharge på 5,67 g, som efter en 5 minutters forvarm-ningsperiode holdes ved en temperatur på 530°t i et tidsrum på 30 minutter. Den resulterende trykbeholder fjernes og tvangskøles med ledningsvand til stuetemperatur, hvorefter en endekappe fjernes til udligning af det resterende gastryk, og der udvindes 3,71 g af et ligni tprodukt. Dette svarer til et tab på 34,5 vægt-^S af chargematerialet, og produktet har en målt brændværdi på 7.018 kcal/kg.

Eksempel 8

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en lignitcharge på 5,23 g, som efter en indledende for-varmning på 5 minutter holdes ved 530°C ± et tidsrum på 30 minutter. Den varme trykbeholder fjernes, og medens den stadig er ved i det væsentlige 530°e, fjernes en endekappe for at udligne det indre gastryk. Det resulterende carbonprodukt udgør-2,9 g,, hvilket repræsenterer et tab på 44% af chargen. Produktet har en brændværdi på 6.564 kcal/kg.

Eksempel 9

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages, men lig-nitchargematerialet underkastes først en indledende lufttørring for at nedsætte fugtindholdet deri til ca. 14%. Den fyldte og lukkede trykbeholder holdes efter en 5 minutters forvarmningsperiode ved 530°C i et tidsrum på 30 minutter, hvorefter den tvangskøles med ledningsvand til omkring stuetemperatur. Af 5,75 g chargemateriale opnås 4,2 g carbonprodukt, hvilket repræsenterer et tab på ca. 27%. Produktet.har en målt brændværdi på 6.296 kcal/kg.

Eksempel 10

Den i eksempel 9 beskrevne procedure gentages under anvendelse af en fortørret lignitcharge indeholdende ca. 14% fugt og omfat-tende i alt 5,97 g, som efter opvarmning i 30 minutter ved 530 C efter en 5 minutters forvarmningsperiode fjernes og får lov at luftkøle. Når trykbeholderen når en temperatur på ca. 175cC , fjernes en endekappe for at udligne det resterende gastryk. Der udvindes 4,1 g produkt, hvilket svarer til et tab på 31 vægt-% af chargen. Det udvundne carbonprodukt har en brændværdi på 6.887 kcal/kg.

XI

142330

Eksempel 11

Den i eksempel 1 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af et lignitmateriale indeholdende ca. 30% fugt, hvilket materiale efter en 5 minutters forvarmningsperiode holdes ved 5301¾ i et tidsrum på 30 minutter. Der anvendes i alt 5,64 g chargemateri-ale, og ved afslutningen af autoklaveringstrinnet fjernes trykbeholderen og får lov at luftkøle som i eksempel 10 til en temperatur på ca. 175°C, hvorefter en endekappe fjernes for at slippe restgassen ud. Der udvindes 3,33 g carbonprodukt, hvilket svarer til et tab på ca. 40%, og hvilket Drodukt har en målt brændværdi på 7.210 kcal/kg.

Eksempel 12

En prøveprocedure som beskrevet i eksempel 1 gentages under anvendelse af 5,4 g lignitcharge, som efter en 5 minutters forvarmningsperiode holdes ved 530°C i et tidsrum på 15 minutter. Trykbeholderen fjernes og får lov at køle i luft til ca. 175°C, hvorefter en endekappe fjernes for at udligne det resterende gastryk. Et forbedret carbonprodukt på 3,52 g udvindes, hvilket svarer til et tab på 34,8%, hvilket produkt har en brændværdi på 6.959 kcal/kg.

alle de i det foregående angivne eksempler med undtagelse af eksemplerne 9 og 10 er trykket inde i autoklaven eller trykbeholderen under autoklaveringstrinnet beregnet til at ligge i interval-let fra ca. 140 kg/cm til ca. 190 kg/cm . 1 eksempel 9 og 10, hvor der anvendes et delvis tørret fødemateriale, ligger det beregnede tryk un-der autoklaveringstrinnet på ca. 70 kg/cm til ca. 98 kg/cm . Forholdet mellem tiden, temperaturen og trykket som anvendt i eksemplerne 1-12 vidner om en påvirkning af brændværdien udtrykt i kcal/kg for det forbedrede carbonprodukt som en funktion af disse variable, som også i nogen grad kan være korreleret med vægttabet af produktet, der udvindes i forhold til begyndelseschargen. Disse data vidner klart om det indbyrdes forhold mellem tid, temperatur og tryk ved udvirkning af en termisk restrukturering af chargematerialet og en frigørelse af fugtindholdet og flygtige organiske bestanddele deri til tilvejebringelse af et forbedret fast brændselsprodukt, der har brændværdier, der nærmer sig brændværdien for bituminøst kul.

De' carbonprodukter,, som opnås if ølge eksemplerne 1-12 underkastes også en fugtprøve til bestemmelse af deres hygro-skope natur, hvilket er en indikation for deres resistens over for 12 142330 vejrliget ved udsættelse for omgivelsernes atmosfæriske betingelser i længere tidsrum. Når chargen tvangskøles, lufttørres det behandle-· de carbonprodukt i hvert tilfælde i nærværelse af opvarmet luft til fjernelse af resterende overfladevand, vejes og anbringes derefter i et fugtkammer holdt ved en temperatur i området fra 25°C til ca.

30°C og ved en relativ fugtighed på'ca.. 90%. Resultaterne af nogle af disse fugtighedsprøver, hvor man angiver-opholdstiden·i fugtkammeret og procent forøgelse eller tab i vægt,, fremgår af tabel 1.

Tabel 1

Resultater af fugtighedsforsøg.

Eksempel_Total tid, timer _Forøgelse/tab i vægt-% 1 262 0 3 221 -4% 8 221 +3% 9 77 +1% 12 42 +0,3%

Det fremgår af de i tabel 1 anførte forsøgsresultater, at det behandlede carbonprodukt har forøget ikke-hy gro skom citet, hvilket Vidner om en høj resistens over for adsorption af fugt på trods af forholdsvis lavt fugtindhold af en størrelsesorden, der almindeligvis ligger fra ca. 1% til ca. 5% af det forbedrede produkt.

Eksempel 13

Den i eksempel 11 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en charge på 6,71 g Colstrip subbituminøst kul, som opvarmes i et totaltidsrum på 30 minutter ved 530°C efter at være blevet bragt op til temperaturen på 5 minutter. Ved afslutningen af autoklaveringstrinnet får beholderen lov at afkøle til 150°C» hvorpå kappen skrues af, og det resterende tryk udlignes. Der udvindes et produkt omfattende 3,99 g, hvilket repræsenterer et tab på 40,9 vægt-% af chargen. Det forbedrede kulprodukt har en brændværdi på 7.182 kcal/kg. Dette produkt sammenlignes med en kontrolprøve af ubehandlet Colstrip subbitumxnøs kul på såvel den form, hvorpå det modtages, som på fugtfri form, og sammenligningsdataene som anført i tabel 2 viser forøgelsen af brændværdien og nedgangen i svovl- og oxygenindhold forårsaget af autoklaveringsbehandlingen.

162330 13

Tabel 2

Sammenligningsdata

Subbituminøse kul fra Colstrip, Montana.

Kontrolprøve Behandlet prøve

Som modtaget fugtfri Som modtaget fugtfri Fugt (vægt-%) 16,8 0 1,9 0

Brændværdi (kcal/kg) 5.355 6.436 7.132 7.321'

Slutanalyse C 56,3 67,7 77,2 78,7 H 2,90 3,49 2,95 3,01 S 1,30 1,56 1,38 1,41 N 0,78 0,94 1,06 1,08 O 28,9 14,5 5,3 3,5

Aske 9,78 11,8 12,1 12,3

Skønt dataene i tabel 2 viser'den forbedrede kvalitet af det #- behandlede kul sammenlignet med det oprindelige kul, omfatter de ikke den nedsættelse i svovlindhold, der fandt sted. Dette kan vises ved at følge en svovlbalance under behandlingen. . 45 kg subbituminøse kul som modtaget indeholder 0,6 kg svovl. De overføres til 26,8 kg forbedret produkt indeholdende 1,38 vægt-% svovl eller 0,37 kg svovl. Dette viser, at 0,22 kg eller 37 væqt“% af svovlindholdet i 45 kg kul som modtaget fjernes ved behandlingen.

Eksempel 14

Den 1 eksempel 11 beskrevne prøveprocedure gentages under anvendelse af en charge på 5,90 g lignit fra Buleah, North Dakota, som opvarmes i i alt 30 minutter ved 530°C efter at være bragt til temperaturen på 10 minutter. Ved afslutningen af autoklaveringstrinnet får beholderen lov at afkøle til 150°C, hvorpå kappen skrues af, og resttrykket udlignes. Der udvindes et produkt omfattende 3,25 g behandlet lignit repræsenterende et tab på 44,9 vægt-% af chargen. Det behandlede lignitprodukt har en brændværdi på 7.249 kcal/kg.

Dette produkt sammenlignes med en kontrolprøve af ubehandlet Buleah-lignit, såvel på den form, hvor det modtages, som på fugtfri form, og tabel 3 viser den bedre slutanalyse.

Claims (4)

14 142330 Tabel 3 Sammenligningsdata Lignit fra Buleah, North Dakota. Kontrolprøve Behandlet prøve Som modtaget fugtfri Som modtaget fugtfri Fugt (Vægt-%) 24,25 0 2,85 0 Brændværdi (kcal/kg) 4.682 6.181 7.249 7.461 Slutanalyse C 49,7 65,6 76,5 78,7 H 2,76 3,64 3,14 3,23 S 1,21 1,6 0,77 0,79 N 0,58 0,77 O 34,8 19,3 10,6x) 8,6x) Aske 6,91 9,12 9,03 9,27 X) O + N angivet som O. PATENTKRAV.

1. Fremgangsmåde til forøgelse af brændværdi og stabilitet af kul af ligni ttypen, fortrinsvis af fugtige kul, kendetegnet ved, at man fører kullene af lignittypen ind i en autoklav, opvarmer kullene til en temperatur på mellem ca. 400°C og ca. 675°C og under et tryk på mindst 70 kg/cm i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at overføre fugten, hvor denne er tilstede, og nogle af de flygtige organiske bestanddele deri til en gasformig fase og bevirke dannelse af et kulprodukt med en brændværdi, på fugtfri basis, som er større end brændværdien af det til autoklaven tilførte kul af lignittypen, på fugtfri basis, hvorefter man afkøler chargen af kul af lignit-typen og udvinder det behandlede kulprodukt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man holder chargen af kul af lignittypen i kontakt med den gas-formige fase under afkølingen for at bevirke aflejring af de konden-serbare organiske bestanddele deri på overfladen af det behandlede kulprodukt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at opvarmningen af kullene af lignittypen udføres ved en temperatur på mindst ca. 480°C op til ca. 675°C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at opvarmningen af kullene af lignittypen udføres ved et uryk på mellem 70 kg/cm2 og 230 kg/cm2.