DK152808B - Fremgangsmaade til fremstilling af kul/olie/vand braendsel - Google Patents

Description

i

DK 152808B

I det amerikanske patent nr. 3.941.552 er der beskrevet en fremgangsmåde, ifølge hvilken en blanding af vand, olie og kul udsættes for intens rystning ved hjælp af lyd, en behandling, der nedenfor betegnes 5 som "akustisk behandling", og som er tilstrækkelig til at forårsage kavitation for derved at stabilisere blandingen, der derpå kan lagres, transporteres gennem rør og anvendes som brændselsstof.

10 I den samhørende patentansøgning serie nr. 915.854, indleveret 15 juni 1978, er der beskrevet en fremgangsmåde til forbehandling af kul ved at blande dette i fin pulverform med vand og behandle blandingen akustisk for at formindske kulpartiklernes størrelse 15 ved, antages det, det bombardement, som partiklerne udsættes for på grund af kavitationen. Under denne behandling løsnes svovlkis og aske fra kulpartiklerne, og med fremgangsmåden ifølge patentansøgningen fraskilles disse bestanddele med vandet.

20 I praktisk anvendelse af fremgangsmåden ifølge det amerikanske patentskrift nr. 3.941.552 er det somme tider sket, at det færdige produkt var gråligt og viste tydelig ustabilitet, idet den vandige fase, eller 25 i det mindste en del af denne, tydeligt udskilte sig fra blandingen.

Medens det har vist sig, at en omhyggelig dosering af blandingens vand-, olie- og kulkomponenter eliminerer 30 denne tydelige ustabilitet, har det ikke altid i praksis været muligt i en kontinuerlig produktion af brændslet at foretage denne omhyggelige dosering, i-sær ikke når det har været ønskeligt at ændre rækkefølgen ved blandingen af bestanddelene.

2

DK 152808B

Det, der i virkeligheden sker, når et brændsel som ovenfor beskrevet skiller, er følgende. Fordi kul og olie er naturligt lyofobe eller vandskyende, virker 5 olien som brodanner og befugter kulpartiklerne. Når blandingen udsættes for kraftig bevægelse, er olien og kullet tilbøjelige til at agglomerere og afvise vandet. Når blandingen af vand, olie og kul er blevet akustisk behandlet, kan man konstatere, at vand, som 10 er udskilt fra den agglomererede masse indeholder en stor del aske.

Det er naturligvis ønskeligt at udskille asken fra blandingen, og med den ovenfor omtalte erfaring blev 15 det besluttet at modificere fremgangsmåden, således at forbehandlingen af kulpartiklerne omfatter grovformaling efterfulgt af skumflotation eller anden adskillelsesmetode, efterfulgt af vådformaling til en fin, ensartet partikelstørrelse, efterfulgt af aku-20 stisk behandling, efterfulgt af et agglomerationstrin til at befri blandingen for aske og vand før færdiggørelse af produktet.

Det blev også klarlagt, at fremgangsmåden, såfremt 25 den blev rigtigt modificeret, ville omfatte akustisk behandling i forskellige trin til fremme af formindskelsen af partikelstørrelsen, forbehandlingen af kullet og agglomerationen af bestanddelene, så kunne den også anvendes i langt større omfang til at ud-30 skille faste materialer fra opslæmningsvæske ved akustisk behandling og agglomeration.

I det amerikanske patentskrift nr. 3.268.071, der er udstedet den 23 august 1966, er der beskrevet en 3

DK 152808B

fremgangsmåde til adskillelse af faste stoffer ved agglomeration. Denne fremgangsmåde vedrører agglomeration og adskillelse af to fysisk forskellige, faste materialer i partikelform, som for eksempel mineraler 5 og metaller, fra en opslæmningsvæske, idet det ene af de faste materialer er hydrofobt, og det andet er hydrofilt overfor opslemningsvæsken. Blandingen i opslæmningsvæsken tilføres en brodannende væske, som helst kun skal befugte de hydrofobe, faste materialer 10 og danne film over disse. Den resulterende blanding udsættes derefter for mekanisk bevægelse og turbulens for at flokkulere de befugtede, hydrofobe, faste materialer og samle de resulterende flokkulater i sfæriske agglomerater med større vægtfylde end opslæm-15 ningsvæskens. Agglomeraterne udskilles derpå fra den resterende opslæmning ved sining.

I det canadiske patentskrift nr. 1.020.880, som er udstedt den 15 novenber 1977, er "mikro-agglomera-20 tion" anvendt som metode til at udskille opslæmningsvæsken fra en blanding af partikelmateriale og opslæmningsvæske. Denne fremgangsmåde omfatter tilvejebringelse af en blanding, som indeholder partikler med overflader, der delvis er afvisende overfor be-25 fugtning med en agglomerationsvæske, samt tilsætning til en sådan blanding af agglomerationsvæske i et specificeret forhold til blandingens faste materialer, for at fjerne en væsentlig mængde af opslæmningsvæsken fra blandingen, hvorefter blandingen, som 30 indeholder agglomerationsvæske, omrøres i et blande-aggregat, indtil partikelmaterialet er mikroagglome-reret fra blandingen, og derpå adskilles mikroagglo-meratet fra opslæmningsvæsken.

4

DK 152808B

I det canadiske patentskrift nr. 1.039.059, som er udstedt 26 august 1978, beskrives en fremgangsmåde til at adskille uorganisk materiale fra kul. Denne fremgangsmåde omfatter tilvejebringelse af kullet, 5 som indeholder de uorganiske materialer, i partikelform i opslæmning i en flydende kulbrinteolie, samt blanding af en agglomerationsvæske, som er ikke-blandbar med den flydende kulbrinteolie, med opslæmningen samt blanding af et partikelformet materiale, 10 hvis overflade er hydrofilt, med opslæmningen efterfulgt af omrøring af opslæmningen med agglomerations-væsken og partikelmaterialet, der har en hydrofil o-verflade, idet størsteparten af det partikelformede kul efterlades fordelt i den flydende kulbrinteolie.

15 Derefter adskilles det uorganiske materiale fra størsteparten af den flydende kulbrinteolie og det pulveriserede kul.

I det danske fremlæggelsesskrift nr. 137 804, hvis 20 tilsvarende ansøgning er indleveret den 28. oktober 1975, beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af et brændsel indeholdende findelt kul, olie og vand.

Denne fremgangsmåde vedrører fremstilling af et emulsionslignende brændsel, der dels muliggør effektiv 25 afbrænding af en blanding af kul og olie med et blandingsforhold på omkring 4:3 med en oliebrænder, og dels muliggør udskillelse af en væsentlig del af brændslets svovlindhold i form af gips på brænderens røggasside. Det emulsionslignende brændsel fremstil-30 les under anvendelse af en akustisk behandling, (en kraftig såkaldt lydfrekvent eller ultralydfrekvent omrøring). Der anvendes ingen udskilning ved agglome-rering med efterfølgende adskillelse, men en fraskil-ning af udskilt overskud af oliefase.

5

DK 152808B

I de oven for anførte patentskrifter er den sædvanlige opslæmningsvæske vand, og bro- eller befugtnings-væsken er en organisk væske, som helst skal være uop-5 løselig i vand og helst have en høj overfladespænding mellem sig og opslæmningsvæsken. Typiske befugtnings-midler er benzol og alifatiske kulbrinteopløsningsmidler, såsom "Varsol", petroleum, petroleumsmøreolie, flydende chlorbifenyl, brændselsolie og kombina-10 tioner af disse. Opslæmningsvæsken kan naturligvis være en organisk væske, og i så fald ville vand være det foretrukne befugtningsmiddel, selv om glycol, formamidfenol, hydroxylerholdige organiske væsker og andre væsker, som i hovedsagen er uopløselige i op-15 slæmningsvæsken, også foreslås.

Det bemærkes, at med fremgangsmåderne ifølge de tidligere nævnte patentskrifter blandes opslæmningen indeholdende det partikelformede materiale, der skal 20 agglomereres, og agglomerationsvæsken, og blandingen omrystes eller -røres, indtil agglomeration indtræffer, hvorefter opslæmningsvæsken fraskilles.

Fremgangsmåden ifølge nærværende opfindelse angår 25 fremstilling af et slam af kulpartikler og vand, hvorpå der sættes olie til kul/vandslammet, og oliekul/ vandslamblandingen behandles akustisk, idet fremgangsmåden er ejendommelig ved, at kul/vandslammet behandles akustisk med tilstrækkelig styrke til 30 at forårsage kavitation, før olie tilsættes kul/vandslammet, hvorpå blandingen af slam og olie behandles akustisk for at forbedre agglomerationen, hvorefter vand og alle ikke-agglomererede partikler skilles fra den akustisk behandlede blanding af olie og kul/ 6

DK 152808B

vandslam, hvorved fås en agglomereret masse, og hvorefter en yderligere mængde olie tilsættes den agglo-mererede masse for at tilvejebringe den ønskede brændselsopslæmning.

5

Fordelen ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at vand i kul/vandslammet og eventuelle ikke-agglome-rerede partikler, der i vid udstrækning består af svovlkis og askepartikler, udskilles fra brændsels-10 stoffet på økonomisk meget fordelagtig måde.

Med fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man på meget enkel måde fremstille et stabilt "flydende" brændsel udfra kulpartikler og olie således, at 15 brændslet indeholder en ganske lille mængde vand, der ikke er skadelig for brændslets anvendelse, men virker fremmende for brændslets passage gennem rørledninger. Økonomisk fordel opnås også i kraft af, at man med fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennem-20 føre agglomerationsprocessen med langt mindre mængde olie i agglomerationsprocessen end hidtil kendt.

Ved oparbejdning af flydende brændsel kan man som et forberedende arbejdstrin grovformale råkullet til 25 passage gennem en sigte med en maskevidde på mellem 20 og 60 mesh, tilstrækkeligt til at frilægge størsteparten af forureningsstofferne. Derpå tilsættes vand for at danne slam med en vandvægtprocent på 10 til 60, og blandingen udsættes for en almindelig ad-30 skillelsesproces, såsom skumflotation, for at fjerne størsteparten af forureningsstofferne. Dette betyder, at der skal anvendes mindre energi til finformalingen af kullet, samt at formalingsapparaturet slides mindre, eftersom de slibende partikler er fjernet. Ved

OK 152808B

7 forud for anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen at benytte dette grovformalingstrin opnår man, at der praktisk talt ikke opstår tab af mindre partikler, som ikke effektivt passerer rigtigt gennem 5 konventionelle væskeadskillelsesprocesser, (men derimod som ovenfor beskrevet er velegnede i agglomera-tionsprocessen).

Når fremgangsmåden ifølge opfindelsen bruges til 10 fremstilling af kul/olie/vandbrændsel, hvor det ønskede, færdige produkt har en kulvægtprocent på 50, en olievægtprocent på mellem 30 og 40 og en vandvægtprocent på mellem 10 og 20, kan den udformes således, at man først blander et slam af kulpartikler og vand, 15 idet kulvægten er cirka 1/3 af den flydende blanding.

Denne blanding bliver derpå akustisk behandlet for yderligere at findele kullet og frigøre aske og svovlholdige partikler fra kulpartiklerne. Derefter tilsættes agglomerationsmiddel i form af en olie til 20 kul/vandslammet, og denne blanding behandles aku stisk, hvorved kullet og olien bringes til at agglo-merere, medens aske og svovlholdige partikler forbliver dispergeret i vandfasen. Blandingen sis for at adskille asken og vandet fra den agglomererede masse.

25 Derpå tilsættes olie til den agglomererede masse, som stadig indeholder en del vand, i den mængde, som er ønskelig i det færdige produkt.

Alt afhængigt af vandprocenten i det agglomererede 30 kul vil en sidste akustisk behandling eller bestråling, som det også kaldes, af brændslet på grund af den herved frembragte kavitation medføre, at en del af det frie vand udskilles i den endelige blanding, og det er blevet konstateret, at dette vandindhold er 8

DK 152808B

tilbøjeligt til at vandre til blandingens begrænsningsflade. Hvis blandingen føres gennem et rør, er der med andre ord et lag vand mellem blandingen og den indvendige røroverflade, som gør den tixotropiske 5 væskes passage gennem røret lettere.

Den vandmængde, der er tilbage i det agglomererede kul, kan kontrolleres nøje ved hjælp af den mængde og type olie, som tilsættes under agglomerationsproces- 10 sen lige efter, at kul/vandbiandingen er blevet bestrålet, og når blandingen skal udsættes for yderligere bestråling efter tilsætningen af olie som agglo-merationsmiddel.

15 Det er konstateret, at der kræves en mindre mængde olie i blandingen til agglomeration, når der anvendes bestråling ifølge opfindelsen, end i fremgangsmåderne ifølge de ovenfor nævnte patentbeskrivelser, hvori der på agglomerationstrinnet anvendes en olievægtpro- 20 cent på 30 eller mere. I de udformninger af opfindelsen, som beskrives nedenfor, er en olievægtprocent på mindre end 10 tilsyneladende tilfredsstillende. Fordelen er naturligvis, at jo mindre olie, der anvendes på agglomerationstrinnet, jo billigere er processen.

25 Med akustisk bestråling kan procentdelen af faste stoffer i væsken desuden være meget højere, og følgelig er det en fordel at anvende akustisk behandling ifølge opfindelsen.

Opfindelsen beskrives nedenfor med henvisning til tegningen, som er et strømningsdiagram for en udformning af opfindelsen.

30 9

DK 152808B

Ifølge opfindelsen behandles udgangsblandingen af opslæmningsvæske og faste partikler akustisk. Efter tilsætning af agglomerationsmidlet udføres endnu en akustisk behandling af blandingen. Hertil kan man i 5 en særlig udformning udføre en senere, tredie akustisk behandling, for eksempel efter yderligere tilsætning af agglomerationsmiddel til den agglomererede masse, når hovedparten af opslæmningsvæske er skilt fra.

10

Med henvisning til tegningen forklares nedenfor en fordelagtig udformning af fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af kul/olie/vandbrændsel.

15 Det til anlæget leverede råkul eller minekul grovformales i et første trin, hvorefter der tilsættes vand, så der ved en omrøring f.eks. med en propelleromrører dannes et slam. En første fraskillelse af forureningsstoffer med vandet sker ved hjælp af skumflota- 20 tion, selv om andre konventionelle adskillelsesmetoder kan anvendes. Det "rene" kul/vand slam finformales ved vådformaling, indtil kulpartiklerne kan passere en maskevidde mellem 100 og 300 mesh.

25 Hvis man vælger ikke at udføre dette første trin, kan opslæmningsvæsken, i dette tilfælde vand, ledes fra et vandlager ind i en beholder og blandes med det partikelformede kul, helst med en typisk partikelstørrelse på 50 til 100 u eller mindre, selv om stør- 30 re partikelstørrelser op til 200 u eller mere kan anvendes. Blandingen skal helst bestå af en vandvægtprocent på 60 og en kulvægtprocent på 40. Blandingen kan omrøres med en propelleromrører, således som vist med stiplede linier inde i beholderen på tegningen, 10

DK 152808B

og slammet bliver under alle omstændigheder pumpet frem til en ultrasonisk reaktor af den type, som er beskrevet i de amerikanske patentskrifter nr. 3.941.

552, 3.715.104 og 3.749.318. Her udsættes slammet for 5 akustisk behandling, det vil sige kraftig sonisk rystelse med en styrke, der er tilstrækkelig til at fremkalde kavitation og i en periode tilstrækkelig til at formindske kulpartiklernes partikelstørrelse endnu mere, fordi svovlkis og aske frigøres fra kul-10 let. Agglomerationsmidlet kan tilsættes dette slam, men i den foretrukne kontinuerlige proces pumpes slammet til en beholder, hvor en forholdsvis lille mængde af agglomerationsmidlet, i dette tilfælde mellem 1 og 3 % af kullets vægt, tilsættes slammet. Der-15 på omrystes slammet og agglomerationsmidlet, og ifølge opfindelsen udsættes slammet derefter igen for a-kustisk behandling med tilstrækkelig styrke til at fremkalde kavitation.

20 Agglomerationstrinnet forbedres meget ved anvendelse af akustisk behandling, fordi det er hurtigere, og der skal bruges en mindre mængde agglomerationsmid-del, end hvis blandingen udsættes for omrystning med mindre styrke.

25

Den blanding, som bliver resultatet af akustisk behandling af vand/kulslammet og agglomerationsmiddel, omfatter en agglomereret masse af kul og olie og en blanding af vand og aske, som er lyofil over for ag-30 glomerationsmidlet, men ikke over for vand. Herefter sis blandingen, således at vand og aske filtreres fra, og den agglomererede masse af kul og olie bliver tilbage.

DK 152808 B

11

Det frafiltrerede, askeholdige vand kan ledes tilbage til vandlageret i den oprindelige beholder via et adskillelsestrin, hvor asken fraskilles.

5 Den agglomererede masse indeholder imidlertid også en lille mængde vand, som er helt acceptabel ud fra de egenskaber, som ønskes i det færdige produkt, der ønskes fremstillet med denne fremgangsmåde, det vil sige et kul/olie/vandbrændsel med en vandvægtprocent på 10 mellem 10 og 20. En tilstrækkelig mængde olie tilsættes den agglomererede masse for at opnå et kul/olie vand-blandingsprodukt, der har en kulvægtprocent på 50, en olievægtprocent på mellem 30 og 40 og en vandvægtprocent på mellem 10 og 20. Kul/olie/vandblandin-15 gen kan igen omrystes eller behandles akustisk og derefter oplagres, føres gennem rør eller anvendes som brændsel. Akustisk behandling på dette stadium i processen har tendens til at udskille vand, der så har tilbøjelighed til at vandre til blandingens be-20 grænsningsflader og således forbedre brændslets pas sage gennem rør.

Der er blevet udført mange forsøg i laboratoriet med bestanddelenes blandingsforhold i den ovenfor be-25 skrevne fremgangsmåde. Der er foretaget forsøg med anvendelse af nummer 2 olie og nummer 6 olie både på agglomerationstrinene og de afsluttende trin eller i kombination med hinanden (nummer 2 er den ene og nummer 6 er den anden) med forskellige resultater i det 30 færdige produkt med hensyn til viskositet og tixotro-pi som følge.

I et forsøg var det formålet at fastslå, om sfærisk agglomeration ville finde sted ved anvendelse af en 12

DK 152808B

nummer 2 olie på agglomerationstrinnet. I forsøget blev 100 g kul med en partikelstørrelse på cirka 70 u blandet med 200 g vand i en mixer. Det resulterende slam blev bestrålet, d.v.s. akustisk behandlet. Så 5 blev først 2 g nummer 2 olie tilsat det bestrålede slam, og derpå blev blandingen bestrålet. Der indtrådte tilsyneladende ikke agglomeration. Yderligere 2 g nummer 2 olie blev tilsat, og den resulterende blanding blev igen bestrålet. Der forekom tilsynela-10 dende ingen sfærisk agglomeration. Til sidst blev der tilsat yderligere 2 g, ialt 6 g, nummer 2 olie, og den resulterende blanding blev bestrålet, og sfærisk agglomeration indtrådte. Denne blanding blev ført til en si, hvor vand og aske, som var blevet udskilt fra 15 kullet, blev filtreret væk. 40 g nummer 6 olie blev tilsat den agglomererede masse, og blandingen blev omrystet. Det resulterende, færdige produkt havde gode tixotropi egenskaber.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en brændselsopslæmning, hvilken fremgangsmåde omfatter, at der 5 fremstilles et slam af kulpartikler og vand, hvorpå der sættes olie til kul/vandslammet, og olie-kul/ vandslambiandingen behandles akustisk, kendetegnet ved, at kul/vandslammet behandles akustisk med tilstrækkelig styrke til at forårsage 10 kavitation, før olie tilsættes kul/vandslammet, hvorpå blandingen af slam og olie behandles akustisk for at forbedre agglomerationen, hvorefter størstedelen af vandet og alle ikke-agglomererede partikler skilles fra den akustisk behandlede blanding af olie og 15 kul/vandslam, hvorved fås en agglomereret masse, og hvorefter en yderligere mængde olie tilsættes den agglomererede masse for at tilvejebringe den ønskede brændselsopslæmning.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at blandingen af den agglomererede masse og den yderligere mængde olie behandles akustisk.