EA006065B1 - Способ обработки углеродного материала - Google Patents
Способ обработки углеродного материала Download PDFInfo
- Publication number
- EA006065B1 EA006065B1 EA200401152A EA200401152A EA006065B1 EA 006065 B1 EA006065 B1 EA 006065B1 EA 200401152 A EA200401152 A EA 200401152A EA 200401152 A EA200401152 A EA 200401152A EA 006065 B1 EA006065 B1 EA 006065B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- carbon materials
- carbon
- acid
- sulfur
- materials
- Prior art date
Links
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title claims abstract description 127
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 49
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 24
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N (2s)-2-aminopentanedioic acid;hydrochloride Chemical class Cl.OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 20
- 229960002050 hydrofluoric acid Drugs 0.000 description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 16
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 8
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 8
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 229910001504 inorganic chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L zinc fluoride Chemical compound F[Zn]F BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N hydron;difluoride Chemical compound F.F CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K iron(iii) fluoride Chemical compound F[Fe](F)F SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- MNTPMEHIQKUBIC-UHFFFAOYSA-N silicon;hydrofluoride Chemical compound F.[Si] MNTPMEHIQKUBIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- QHMQWEPBXSHHLH-UHFFFAOYSA-N sulfur tetrafluoride Chemical compound FS(F)(F)F QHMQWEPBXSHHLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/02—Treating solid fuels to improve their combustion by chemical means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Рассматривается способ снижения содержания серосодержащих примесей в углеродных материалах. Один способ включает контактирование материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в отсутствие фторида водорода в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции, и отделение последних от углеродных материалов. Другой способ включает контактирование материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в отсутствие фторида водорода в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции; отделение указанных продуктов реакции и кремнефтористо-водородной кислоты от углеродных материалов; и последующую обработку углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода. Другой способ включает обработку углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода; отделение углеродных материалов от водного раствора кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода; и затем контактирование углеродных материалов с органическим растворителем, способным растворять элементарную серу.
Description
Настоящее изобретение относится к способам обработки углеродных материалов для удаления или значительного снижения количества неуглеродных примесей в них.
Предпосылки создания изобретения
Патент США № 4780112 описывает способ обработки углерода для снижения в нем золы. Способ включает обработку углерода водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты (Η28ίΒ6) и фтористо-водородной кислоты (ΗΡ), в результате чего оксиды металла в углероде превращаются во фториды металлов и/или фторосиликаты металлов, от которых углерод затем отделяют. Способ, описанный в патенте США № 4780112, является эффективным для удаления оксидов металлов из углерода, но автором настоящего изобретения было неожиданно установлено, что, когда углерод, который содержит серосодержащие примеси, обрабатывают способом патента США № 4780112, очищенный углерод все еще загрязнен серой. Автором настоящего изобретения было неожиданно установлено, что остаточная сера присутствует в виде элементарной серы, которая в некоторых случаях видна, когда углерод рассматривают под микроскопом.
Присутствие серы в углероде, который предназначен для использования в качестве топлива, является нежелательным, так как сжигание углерода приводит к превращению серы в оксиды серы. В результате, топочные газы, образующиеся при сжигании углерода, необходимо очищать скруббером или иным образом, по существу, освобождая от оксидов серы прежде, чем они могут быть сброшены в атмосферу, если необходимо избежать высвобождения оксидов серы в окружающую среду.
Соответственно, имеется необходимость в улучшенном способе обработки углеродных материалов для снижения количества неуглеродных примесей в них, и в частности имеется необходимость в улучшенном способе удаления или, по меньшей мере, значительного снижения количества серы в углеродных материалах.
Неожиданно автором настоящего изобретения было установлено, что количество серосодержащих примесей в углеродных материалах может быть значительно снижено способом, который включает обработку углеродных материалов водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты или органическим растворителем, который способен растворять элементарную серу.
Краткое описание изобретения
В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения предусматривается способ снижения количества серосодержащих примесей в углеродных материалах, включающий (a) взаимодействие материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в отсутствие фторида водорода в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции; и (b) отделение продуктов реакции от углеродных материалов.
В соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения предусматривается способ снижения количества серосодержащих примесей в углеродных материалах, содержащий (a) взаимодействие материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в отсутствие фторида водорода в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции;
(b) отделение продуктов реакции и кремнефтористо-водородной кислоты от углеродных материалов; и затем (c) обработку углеродных материалов раствором фтор кислоты, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода.
В соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения предусматривается способ снижения количества серосодержащих примесей в углеродных материалах, включающий (a) обработку углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода;
(b) отделение углеродных материалов от водного раствора кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода; и затем (c) взаимодействие углеродных материалов с органическим растворителем, способным растворять элементарную серу.
Как использовано здесь, термин углеродные материалы должен пониматься как означающий материалы, которые состоят, главным образом, из элементарного углерода. Примеры углеродных материалов включают уголь, включая бурый уголь, кокс, лигнит, антрацит, древесный уголь, графит и т.п.
Как использовано здесь, если контекст ясно не указывает иное, слова содержат, содержит, содержащий или другие их варианты должны пониматься как означающие, что установленные целое или целые являются включенным или включенными, но что другие целые нет необходимости исключать от присутствия.
Подробное описание изобретения
В способах первого и второго вариантов изобретения концентрация кремнефтористо-водородной кислоты на стадии взаимодействия материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с крем- 1 006065 нефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции, может находиться в интервале 2737% (мас./об., или мас./мас., или об./мас.). Концентрация кремнефтористо-водородной кислоты на стадии взаимодействия материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в условиях, в которых, по меньшей мере, часть серосодержащих примесей взаимодействует с кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции, находится обычно в интервале 28-36%, более предпочтительно около 32% (мас./об., или мас./мас., или об./мас.). Способ обычно осуществляют при атмосферном давлении, но давление также может быть выше или ниже атмосферного. Температура может быть в интервале 28-75°С. Обычно температура находится в интервале 30-70°С, более предпочтительно 30-40°С. Время реакции может быть в интервале 8-120 мин. Время реакции составляет обычно от 10 до 100 мин, более предпочтительно 15-30 мин, еще более предпочтительно 12-16 мин. Минимальное количество используемой водной кремнефтористо-водородной кислоты является обычно достаточным для обеспечения того, чтобы смесь ее и углеродных материалов перемешивалась в кислоте. Обычно углеродные материалы смешивают, по меньшей мере, с двойной их массой водной кремнефтористо-водородной кислоты. Более предпочтительно водная кремнефтористо-водородная кислота присутствует в количестве от примерно 70 до 90 мас.% по отношению к общей массе смеси, еще более предпочтительно примерно 7080 мас.% от общей массы смеси.
На стадии (а) способов первого и второго вариантов изобретения многие оксиды металлов и некоторые металлы, присутствующие в углеродных материалах, превращаются, по меньшей мере, частично в соответствующие фторосиликаты металлов с водой, являющейся другим продуктом. Примерами металлов или оксидов металлов, превращающихся в их фторосиликаты, являются никель, алюминий, кальций и ртуть и их оксиды. Присутствующие соединения серы превращаются в реакционных условиях в диоксид серы и/или тетрафторид серы.
На стадии (а) способов первого и второго вариантов изобретения относительно очищенные углеродные материалы остаются смешанными с водным раствором, содержащим растворенные фторосиликаты металлов. Соответственно, данная смесь углеродных материалов и фторосиликатов металлов может быть отфильтрована или центрифугирована с отделением относительно очищенных углеродных материалов. Необязательно, отфильтрованные относительно очищенные углеродные материалы могут быть обработаны дополнительной водной кремнефтористо-водородной кислотой, обычно имеющей концентрацию 32 мас.% кремнефтористо-водородной кислоты, для вымывания любых остаточных фторосиликатов металлов. Выделение остаточных углеродных материалов из водной фазы и необязательная промывка углеродных материалов дает частично очищенный углеродный материал, который имеет более низкое содержание серы и металлов по сравнению с исходным материалом. Главными примесями, обычно присутствующими в частично очищенных углеродных материалах на данной стадии, являются диоксид кремния и сульфид железа.
Частично очищенный углеродный материал может быть дополнительно очищен с удалением других примесей, которые не удаляются на стадии (а). Так, способ второго варианта предусматривает такой способ. В способе второго варианта стадией (с) является обычно способ в соответствии с патентом США № 4780112, содержание которого приводится здесь в качестве ссылки. Аналогично в способе третьего варианта стадии обработки углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода, и выделение углеродных материалов из водного раствора кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода могут быть способом, как описано в патенте США № 4780112.
На стадии (с) способа второго варианта и в способе третьего варианта фторсодержащий кислый раствор может иметь состав, который находится в интервале следующих составов: 4% мас./мас. Н281Е6, 92% мас./мас. Н2О, 4% мас./мас. НЕ и 35% мас./мас. Η28ίΕ6, 30% мас./мас. Н2О, 35% мас./мас. НЕ. На стадии (с) способа второго варианта и в способе третьего варианта фторсодержащий кислый раствор обычно имеет состав, который находится в интервале следующих составов: 5% мас./мас. Η28ίΕ6, 90% мас./мас. Н2О, 5% мас./мас. НЕ и 34% мас./мас. Η28ίΕ6, 32% мас./мас. Н2О, 34% мас./мас. НЕ. Более предпочтительно состав фторсодержащего кислого раствора составляет около 25% мас./мас. Η28ίΕ6, 50% мас./мас. Н2О, 25% мас./мас. НЕ. Данную стадию подходяще осуществляют в две стадии, как описано в патенте США № 4780112. Т.е. первую стадию подходяще осуществляют в реакторе с мешалкой при давлении приблизительно 100 кПа и температуре 40-60°С и вторую стадию удобно осуществляют в трубчатом реакторе в интервале примерно 340-480 кПа и при температуре 65-80°С, более предпочтительно примерно 70°С. Обычно температура поддерживается при данном значении экзотермой реакции между диоксидом кремния, присутствующим в углеродных материалах, и фторидом водорода. На стадии (с) минимальное количество используемого фторсодержащего кислого раствора является обычно достаточным для обеспечения того, чтобы смесь его и углеродных материалов перемешивалась. Обычно углеродные материалы смешивают, по меньшей мере, с двойной их массой фторсодержащего кислого раствора. Более предпочтительно фторсодержащий кислый раствор присутствует в количестве от примерно 70 до 90 мас.% по отношению к общей массе смеси, еще более предпочтительно примерно 70-80 мас.% от общей массы смеси.
- 2 006065
Подходяще на стадии (с) способа второго варианта и в способе третьего варианта после смешения с водной кремнефтористоводородной кислотой и фторидом водорода смесь углеродного материала и фторсодержащего кислого раствора может перемешиваться ультразвуковой техникой, как описано в патенте США № 4780112, для того, чтобы можно было любой непрореагировавший сульфид железа (II) (который относительно инертен к НР и 8!Р4) или другие относительно плотные примеси выделить из массы относительно очищенного углеродного материала, который является менее плотным, чем сульфид железа и водная фаза. Очищенный углеродный материал может быть выделен из водной фазы, необязательно промыт водной Н281Р6, отделен, высушен с удалением избыточной воды (примерно при 100110°С) и нагрет при температуре в интервале примерно 250-400°С или 280-340°С, обычно около 310°С, для выпаривания любой остаточной кремнефтористо-водородной кислоты, остающейся на углеродном материале, перед использованием в любых желаемых целях, например для топлива. Газы НР и 81Р4 и водяной пар обычно выделяются в процессе указанной стадии сушки.
Водная фторкислота, отделенная от углеродных материалов после взаимодействия с ними, является относительно обогащенной 8!Р4 и обедненной НР по сравнению с фторсодержащим кислым раствором перед его взаимодействием с углеродными материалами в результате реакции
8Ю2+4НР—81Р4+2Н2О
Это истощает водную фазу, если осуществляют рециркуляцию к стадии взаимодействия с относительно очищенным углеродным материалом, таким образом, она стремится к достижению точки, где она становится насыщенной относительно 8!Р4, в которой (точке) любой дополнительный 81Р4, образовавшийся в результате дополнительной реакции, выделяется как газ. Подходяще реактор, в котором фторсодержащий кислый раствор взаимодействует с относительно очищенными углеродными материалами, содержит устройство удаления 8!Р4 из него. Подходяще истощенная водная фаза с данной стадии может быть направлена в сборник, где любой избыточный 81Р4 вентилируется из него. Концентрация НР в истощенной водной фазе может быть увеличена при направлении газообразной смеси НР и 81Р4 в сборник, в результате чего НР абсорбируется, а 8!Р4 проходит. Вентилируемый 81Р4 подходяще направляют в гидролизер, где его обрабатывают водой с получением Н281Р6 и δίθ2 согласно уравнению
381Р4+2Н2О--2Н281Р6+81О2
Полученный таким образом диоксид кремния может быть выделен из кислоты фильтрацией или любым другим подходящим способом. Полученная таким образом кислота может подходяще использоваться на стадии (а) способа первого и второго вариантов.
Преимущественно водные потоки кремнефтористо-водородной кислоты с или без присутствия фтористо-водородной кислоты, которые образуются на технологических стадиях, связанных со способами настоящего изобретения, могут быть направлены в кислотный куб, в котором потоки объединяются и дистиллируются. Газообразная смесь воды, НР и 8!Р4 дистиллируется из куба, причем указанные вещества являются более летучими, чем 32% мас./мас. азеотропная водная смесь кремнефтористо-водородной кислоты. Газообразная смесь воды, НР и 8!Р4 может быть направлена сначала в дегидратирующую систему для удаления воды, и затем полученная дегидратированная газообразная смесь НР и 8!Р4 может быть разделена при направлении ее в сборник, который содержит раствор Н28!Р6, который является насыщенным по отношению к 81Р4, как описано выше.
Подходяще стадия дегидратирования газообразной смеси воды, НР и 81Р4 предусматривает взаимодействие газов с достаточным количеством безводного фторида металла, такого как А1Р3, для поглощения всей присутствующей воды. Другие фториды металлов, которые могут использоваться, включают фторид цинка и фторид железа. По существу безводные газы могут быть получены таким образом вместе с гидратированным фторидом металла, который может быть отделен от безводных газов и нагрет с регенерированием по существу безводного фторида металла для рециркуляции на стадию дегидратирования.
В одной форме способов первого и второго вариантов продукты реакции, выделенные из углеродных материалов на стадии (Ь), состоят из диоксида серы и фторосиликатов металлов, растворенных или суспендированных в водной Н28!Р6. Может также присутствовать газообразный НС1, образованный из неорганического или органического хлорида в углеродном материале. Подходяще указанные продукты реакции направляются в куб, где они нагреваются так, чтобы вызвать выделение газообразных НР, 81Р4, пара, НС1 и диоксида серы, и так, чтобы заставить любые присутствующие фторосиликаты металлов концентрироваться выше их предела растворимости и отделяться в виде твердых материалов, которые могут быть удалены из куба для утилизации или повторной переработки. Газообразная смесь, выходящая из куба, может быть подходяще дегидратирована описанным выше способом при взаимодействии ее с безводным фторидом алюминия и затем пропущена через фильтр с активированным углем для удаления оксидов серы и НС1. Оставшиеся газы НР и 81Р4, высушенные и свободные от диоксида серы, могут быть направлены в сборник для истощенной водной фазы со стадии (с) способа второго варианта для поглощения НР.
В способе третьего варианта способ может дополнительно содержать после отделения промывку углеродных материалов с удалением любой остаточной кислоты; и необязательную сушку углеродных материалов перед контактированием.
- 3 006065
Промывка может осуществляться водой. Сушка может иметь место при температуре в интервале 100-120°С, обычно при 110°С.
В способе третьего варианта органическим растворителем, способным растворять элементарную серу, обычно является этанол, бензол, дисульфид углерода, простой эфир или тетрахлорид углерода, или смесь двух или более представителей из них, или другой подходящий растворитель, способный растворять элементарную серу. Обычно растворителем является этанол. Стадию взаимодействия углеродных материалов с органическим растворителем обычно осуществляют при температуре окружающей среды и атмосферном давлении, но могут также использоваться повышенная температура (например, в интервале 30-90°С), или повышенное давление (например, в интервале 1,01-5 атм или 1,2-2,5 атм), или то и другое. Количество используемого растворителя не является критическим, но минимальным количеством для практических целей является количество, достаточное для обеспечения того, чтобы смесь перемешивалась.
Подходяще в способе третьего варианта органический растворитель взаимодействует с углеродными материалами в течение достаточного времени для растворения, по меньшей мере, части элементарной серы, которая присутствует в них после стадии обработки углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором. Подходяще растворитель отделяют от углеродных материалов после этого времени и дистиллируют с извлечением как можно больше для повторного использования. Обработанные углеродные материалы могут быть также обработаны с удалением любого остаточного растворителя, хотя, если растворитель не включает атомы галогена или серы, данная стадия может быть опущена. Удаление остаточного растворителя может осуществляться любым подходящим способом, таким как продувка воздухом или нагревание (например, при температуре в интервале 30-100°С, причем температура выбирается в зависимости от растворителя).
Стадия разделения в вариантах изобретения может содержать фильтрование, отделение центрифугированием или другой подходящий способ разделения.
Способы настоящего изобретения обеспечивают несколько преимуществ по сравнению со способами-прототипами. Помимо обеспечения углеродных материалов, которые имеют значительно более низкие уровни содержания серы, чем обработанные углеродные материалы, получаемые способом патента США № 4780112, способы настоящего изобретения могут также дать в результате удаление или частичное удаление других нежелательных веществ из углеродных материалов, таких как диоксид кремния, оксиды металлов и сульфиды металлов, таких как ртуть и радиоактивные элементы, и неорганические хлориды. Например, если уголь содержит около 8 мас.% серы, можно удалить указанную серу до более низкого уровня содержания (например, около или менее 2 мас.%, или около или менее 1 мас.%, или около или менее 0,5 мас.%) при воздействии на уголь одного или более циклов способов первого-третьего вариантов. Удаление неорганических хлоридов, ртути и радиоактивных элементов, в частности, является более эффективным способом второго варианта, чем способом патента США № 4780112. Кроме того, способы настоящего изобретения могут снизить уровни содержания связанного кислорода в углеродных материалах и применительно к углю могут дать в результате увеличение его теплотворной способности обычно на 3-4%.
В первом-третьем вариантах углеродные материалы могут быть преобразованы перед стадией обработки в гранулированную форму с размером частиц менее примерно 4, 3, 2, 1,75, 1,5, 1 или 0,75 мм. По меньшей мере 80, 85, 90 или 95 мас.% гранулированных частиц могут быть в интервале, например, 50,25, 4-0,25, 3-0,25, 2-0,25 или 1-0,25 мм. Альтернативно, углеродный материал может обрабатываться в его сырой форме. Если углеродный материал содержит избыточную влагу, он может быть высушен (например, при 60-120°С или 100-120°С) перед переработкой с тем, чтобы удалить избыточную влагу. Сушка может проводиться достаточно долго с тем, чтобы обеспечить собственное влагосодержание углеродного материала в интервале, например, 3-8% мас./мас., более предпочтительно 3-5% мас./мас. Некоторые угли, такие как лигнит, который имеет высокое водосодержание, обычно должны быть предварительно высушены перед переработкой. Углеродный материал может быть высушен воздухом (например, при 60120°С или 100-120°С) перед переработкой, например, при пропускании горячего воздуха через углеродный материал. Температура горячего воздуха, используемого для сушки углеродного материала, является ниже температуры, которая может вызвать горение углеродного материала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена технологическая схема системы очистки и сжигания углеродного материала, использующей способ в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 представлена технологическая схема куба и объединенной установки для переработки водного раствора или суспензии, полученных на стадии (а) способа первого или второго вариантов изобретения.
На фиг. 3 представлена технологическая схема системы обработки углеродных материалов растворителем для удаления элементарной серы как часть способа третьего варианта изобретения.
Наилучший способ осуществления изобретения
На фиг. 1 представлена технологическая схема системы 10 для очистки и сжигания углеродных материалов, содержащая способ в соответствии с настоящим изобретением.
- 4 006065
Представленная на фиг. 1 система 10 включает бункер 20 для хранения неочищенных углеродных материалов, которые были преобразованы в гранулированную форму, предпочтительно по существу сферические частицы с размером частиц предпочтительно менее примерно 2 мм. С бункером 20 соединено подающее устройство 25 для транспортирования углеродных материалов из бункера 20 к реактору очистки 30.
Реактор очистки 30 установлен для получения углеродных материалов от подающего устройства 25. Реактор очистки 30 также оборудован линией 24 для поступления водного раствора приблизительно 32% мас./мас. Η2δίΡ6 из гидролизера 32. Реактором очистки 30 может быть проточный реактор, реактор с мешалкой или вращающийся реактор. Обычно реактором очистки 30 является вращающийся барабанный реактор. Он также оборудован линией 26 для транспортирования содержимого реактора 30 после того, как углеродный материал взаимодействует с водной Η2δίΡ6 в течение подходящего времени, к фильтру 50. Фильтром 50 является подходяще ленточный фильтр, и он оборудован линией 51 для отвода отделенных жидкостей из фильтра 50 и конвейером 52, которым отделенные твердые материалы из фильтра 50 транспортируются в реактор удаления диоксида кремния 55. Реактор 55 оборудован линией 58 для поступления водного фторсодержащего кислого раствора ΗΡ и Η2δίΡ6 из абсорбера ΗΡ 54 и отводной линией 59, которая соединяется с гидролизером 32.
Нижний выпуск реактора 55 соединяется посредством насоса 56 и линии 57 с двухстадийным трубчатым реактором 65А, 65В, первая стадия 65А которого может использовать перемешивание ультразвуковой техникой. Отдаленный конец реактора 65В разгружается в сепаратор 16, который оборудован отводами 66 и 67, смежными с его верхним и нижним концами, соответственно. Верхний отвод 66 сообщается с центрифугой или ленточным фильтром 70, которые способны отделять твердый углеродный материал от водного раствора. Сторона отвода жидкости центрифуги или ленточного фильтра 70 оборудована линией 69, которая ведет к абсорберу ΗΡ 54, а сторона удаления твердых материалов центрифуги или ленточного фильтра 70 разгружается в систему смесителей и сепараторов для промывки.
Система смесителей/сепараторов состоит из трех смесительных емкостей 71, 73 и 75 и трех сепараторов, таких как центрифуги или ленточные фильтры 72, 74 и 76, установленных так, что углеродные материалы могут течь последовательно из смесительной емкости 71 в сепаратор 72, затем в смесительную емкость 73, за которой следует сепаратор 74, затем в смесительную емкость 75 и сепаратор 76. Система установлена так, что водная фаза движется, по существу, противотоком к твердым материалам.
Выпуск твердых материалов 76 соединен с системой сушки, которая состоит из смесительного сосуда 77, трубчатого реактора 78 и сепаратора твердых материалов 79. Выпуск жидкости системы смесителей/сепараторов идет от сепаратора 72 и соединяется с кубом 80. Сепаратор 79 имеет выпарной отвод, который также соединяется с кубом 80, который оборудован нагревательной рубашкой, выпарным выпуском 81 и нижним выпуском, ведущим к сепаратору твердых материалов 98.
Необязательно система экстракции растворителя, такая как описанная ниже по отношению к фиг. 3, может быть установлена между выпуском твердых материалов сепаратора 76 и смесительным сосудом 77, как показано пунктиром на фиг. 1.
Выпарной выпуск 81 куба 80 соединен через воздуходувку 82 и смеситель 83 с реактором дегидратации газа 84. Смеситель 83 также оборудован соединением (не показано), по которому горячие газы могут быть поданы в него. Ниже по потоку от реактора дегидратации 84 находится сепаратор 86 с отводом безводного газа 87, который соединен с абсорбером ΗΡ 54. Сепаратор 86 также соединен с линией транспортирования твердых материалов 88, которая соединяется с сушилкой фторидов 89. Сушилка фторидов 89 оборудована линиями отвода воды 91а, 91Ь и линией подачи фторида 90 для транспортирования по существу безводного фторида (фторидов) металла из сушилки 89 к смесителю 83.
Когда система 10 находится в работе, углеродный материал 20 транспортируется подающим устройством 25 в реактор 30. Подходяще транспортирование углеродного материала подающим устройством 25 осуществляется системой множества дисков в трубе, причем диски являются приблизительно равными внутреннему диаметру трубы или трубопровода и соединены тросом, поэтому они могут быть выведены через трубу или трубопровод. Подходящая система поставляется под торговой маркой Р1оуеует фирмой ОРМ Аи81та11а Р1у Ыб о£ Ье1сйатб1, №те 8ои1й \Уа1е5. Транспортирование материала может быть непрерывным или периодическим. Также в реактор 30 подают водную Η2δίΡ6 из гидролизера 32 по линии 24. Реактор 30 обычно находится при температуре около 30°С и атмосферном давлении.
Углеродный материал взаимодействует с водной Η2δίΡ6 в реакторе 30 в течение времени, достаточного для того, чтобы, по меньшей мере, часть любых серосодержащих примесей в углеродном материале прореагировала и растворилась. Это может быть достигнуто в проточном реакторе регулированием скорости потока реакционного водного раствора с обеспечением достаточного времени пребывания в реакторе 30. Альтернативно, способ может осуществляться периодически с обеспечением достаточного времени для взаимодействия каждой загрузки. Обычно подходящее время реакции находится в интервале 10-100 мин, более предпочтительно 15-30 мин, еще более предпочтительно 12-16 мин.
Смесь водной кислоты и углеродных материалов из реактора 30 транспортируется по линии 26 в фильтр 50, в котором водная фаза, содержащая водную кремнефтористо-водородную кислоту и растворенные фторосиликаты металлов и подобное, отделяется от частично очищенных углеродных материа- 5 006065 лов. Водная фаза транспортируется по линии 51 в куб 110 (не показано на фиг. 1) для отделения фторидов металлов, как описано более подробно ниже по отношению к фиг. 2.
Частично очищенный углеродный материал транспортируется по конвейеру 52 в реактор 55, где он смешивается с водным фторсодержащим кислым раствором, содержащим водную кремнефтористо-водородную кислоту и фторид водорода, так что частично очищенные углеродные материалы из реактора очистки 30 могут оставаться в контакте с водным фторсодержащим кислым раствором в течение достаточного времени для того, чтобы, по меньшей мере, часть любого диоксида кремния в частично очищенном углеродном материале растворилась. Реактор 55 обычно поддерживается под давлением в интервале примерно 100-135 кПа и при температуре около 70°С. Время пребывания углеродного материала в реакторе 55 составляет обычно от 10 до 20 мин, более обычно около 15 мин.
Из реактора 55 смесь углеродного материала и водного фторсодержащего кислого раствора подается насосом 56 в трубчатый реактор первой стадии 65А и затем на вторую стадию 65В. Температура в трубчатом реакторе 65 А, 65В составляет обычно примерно 70°С, и давление составляет обычно от 350 до 500 кПа. В реакторе первой стадии 65А суспензия углеродного материала в водной кислоте перемешивается достаточно для того, чтобы любой Ее8 и любой другой присутствующий относительно плотный материал отделялись в сепараторе 16 на конце реактора второй стадии 65В. В трубчатом реакторе второй стадии 65В смесь не перемешивается ультразвуковой техникой. Из нижней части сепаратора 16 суспензия твердых материалов, которые обогащены Ее8, удаляется по линии 67. Суспензия углеродного материала в водной кремнефтористо-водородной кислоте удаляется из верхней части сепаратора 16 по линии 66 и транспортируется к центрифуге или ленточному фильтру 70, где водная кислота удаляется, оставляя поток углеродного материала, транспортируемый в систему промывного аппарата/сепаратора.
В данной системе углеродный материал промывается водной кремнефтористо-водородной кислотой, которая течет через систему в противоположном направлении к направлению течения углеродных материалов. Т.е. свежее питание водной кремнефтористо-водородной кислоты подают из гидролизера 32 в смесительную емкость 75, где оно смешивается с углеродным материалом и разделяется в сепараторе 76. Из сепаратора 76 водная фаза транспортируется в смесительную емкость 73, где она смешивается с углеродным материалом, поступающим в эту смесительную емкость, и отделяется в сепараторе 74. Водная фаза, отделенная в сепараторе 74, транспортируется в смесительную емкость 71, где она смешивается с углеродным материалом, выходящим с центрифуги или ленточного фильтра 70. Твердые материалы и жидкости в смесительной емкости 71 разделяют в сепараторе 72, причем твердые материалы транспортируются в смесительную емкость 73, а жидкости транспортируются в куб 80. Твердые материалы, выходящие из сепаратора 76, являются, таким образом, промытыми твердыми материалами, а жидкость, выходящая из сепаратор 72, является относительно загрязненной.
Углеродный материал, выходящий из последнего сепаратора 76 в последовательности сосудов, поступает (необязательно, через систему экстракции растворителя) в систему сушки, которая состоит из смесительного сосуда 77 и стального трубчатого реактора 78. Углеродный материал, поступающий в смесительный сосуд 77, смешивается с кислородистощенными горючими газами и транспортируется в реактор 78, где он прокаливается в инертной атмосфере, обычно при примерно 310°С с удалением остаточной кремнефтористо-водородной кислоты с поверхности углеродного материала. Кремнефтористоводородная кислота удаляется в виде газообразных фторида водорода и тетрафторида кремния вместе с водяным паром, которые (газы) направляются в куб 80 после того, как газы и высушенные твердые материалы разделяются в сепараторе. Высушенными твердыми веществами, выходящими из сепаратора 79, являются очищенные углеродные материалы, которые являются подходящими для использования в качестве горючего топлива. Система 10 дополнительно включает контейнер 93 для хранения углеродных материалов, из которого сухой углеродный материал может подаваться в печную и газотурбинную систему 95. Необязательно, система 10 включает стадию экстракции растворителя, как описано ниже по отношению к фиг. 3, между сепаратором 79 и контейнером для хранения 93, как показано пунктиром на фиг. 1.
Водную фазу, удаленную из центрифуги или ленточного фильтра 70, пропускают в абсорбер НЕ 54, куда газы из сушилки 84 и сепаратора 86 подают для абсорбции НЕ с образованием фторсодержащего кислого раствора, подаваемого в реактор удаления диоксида кремния 55. Также в абсорбер НЕ 54 по линии 53 подают газы НЕ и 81Е4 из системы 100, как показано на фиг. 2 и описано более подробно ниже. Газы, выходящие из абсорбера НЕ 54, пропускают в гидролизер 32, в который вводят воду 36 в достаточном количестве с получением водной Н281Е6 требуемой концентрации для использования в реакторе 30. Диоксид кремния, образуемый в гидролизере 32, удаляют через нижний выпуск.
Водная кислота, выходящая из системы промывочный аппарат/сепаратор из сепаратора 72, транспортируется в куб 80, где ее нагревают до достаточной температуры (обычно 105-110°С), чтобы вызвать высвобождение газообразных фторида водорода и тетрафторида кремния из водного раствора и выделение в виде твердого материала любых фторидов металлов, содержащихся в водной фазе. Следует отметить, что перепад давления через воздуходувку 82 влияет на давление в кубе 80, а поэтому на его температуру. Отделенные твердые материалы удаляют из куба 80 через сепаратор 98. Куб 80 обычно нагрева- 6 006065 ют газом, выходящим из газовой турбины 85. Пары из смесительного сосуда 77 и сепаратора 79 обычно возвращаются в куб 80 и обеспечивают дополнительный источник тепла.
Газы, выходящие из куба 80, пропускают по линии 81 и через воздуходувку 82 в смеситель 83, в котором их смешивают с по существу безводным А1Е3. Смесь пропускают через трубчатый реактор дегидратации 84, что ведет к удалению, по существу, всей воды из газовой фазы, с получением в результате по существу безводной газовой смеси НЕ и 81Е4, которая транспортируется из реактора дегидратации 84 в абсорбер НЕ 54 по линии 87. Влажный А1Е3, полученный в реакторе дегидратации 84, транспортируется в сушилку А1Е3 89, в которой влажный А1Е3 нагревают. Водяной пар, образовавшийся при указанном нагревании, выводится по 91а и 91Ь, а по существу безводный А1Е3 рециркулирует по линии 90 в смеситель 83. Выходящие газы от газовой турбины 95 подходяще используются для целей нагревания сушилки 89.
На фиг. 2 представлена технологическая схема системы 100, содержащей куб и объединенную установку для получения водного раствора или суспензии, получаемых на стадии (а) способа первого или второго вариантов данного изобретения.
Представленная на фиг. 2 система 100 включает куб 110, оборудованный подающей линией 115, соединяющейся с фильтром 50, как показано на фиг. 1. Куб 110 также оборудован нагревательной рубашкой 112, выпарным выпуском 120 и нижним выпуском, соединенным с сепаратором с регулируемым уровнем 150. Газовый выпуск 120 соединяется через воздуходувку 125 с системой удаления воды 130, газовый выпуск которой соединен с парой фильтров с активированным углем 135, 136, которые соединяются с конденсатором пара 140. Конденсатор 140 оборудован вентилляционным отводом 145 и дренажом 146. Угольные фильтры 135, 136, соответственно, оборудованы газовыми выпусками 138 и 139 и соединены с линией подачи пара 133.
При работе водная фаза, выходящая из реактора 30, как показано на фиг. 1, и отделенная от твердых материалов фильтром 50, поступает в куб 110 по линии 115, и куб 110 нагревается нагревательной рубашкой 112 до температуры, достаточной для того, чтобы газы, содержащие НЕ, δίΡ4, диоксид серы и водяной пар, были выделены из куба и удалены через выпуск 120. Указанные газы сжимаются воздуходувкой 125 обычно до давления в интервале примерно 70-140 кПа и пропускаются в систему удаления воды 130, содержащую безводный фторид алюминия, как описано выше по отношению к фиг. 1. Температура куба 110 зависит от давления, создаваемого воздуходувкой 125, но обычно находится в интервале 105-110°С. В системе удаления воды 130 водяной пар, по существу, удаляется, и по существу безводные газы выходят из системы удаления воды и поступают в один или другой из фильтров с активированным углем 135, 136. Когда газы проходят через фильтр с активированным углем, диоксид серы и некоторые другие газы, которые могут присутствовать, такие как НС1, поглощаются активированным углем с образованием потока газообразных НЕ и δίΡ4, который выводится через газовый выпуск 138 или 139 и транспортируется в абсорбер НЕ системы 10, как показано на фиг. 1, по линии 53. Подходяще фильтры с активированным углем 135, 136 используются в паре, так что один из фильтров с активированным углем работает на потоке и контактирует с газами, выходящими из системы удаления воды 130, тогда как другой фильтр с активированным углем является отключенным и нагревается с десорбцией диоксида серы и других адсорбированных веществ, таких как хлорид водорода. Нагревание осуществляется паром, поступающим по линии 133. Десорбированные вещества транспортируются из фильтра с активированным углем, который таким образом очищается, в конденсатор пара 140, где пар конденсируется и выводится вместе с растворенным 8О2 и любым присутствующим НС1 через дренаж 146.
Жидкости в кубе 110 становятся более концентрированными в результате нагревания и выпаривания газов из них до точки, где растворенные неорганические вещества в жидкостях превышают их предел растворимости. Неорганические твердые материалы, накопленные в кубе 110, могут быть удалены из нижнего выпуска куба и пропущены в сепаратор с регулируемым уровнем 150, в котором твердые материалы могут быть отделены от жидкой фазы любым подходящим способом и могут быть направлены либо на утилизацию, либо на перерабатывающий завод для получения из них полезных материалов. Отделенные жидкости могут быть возвращены в куб 110.
На фиг. 3 представлена схематически система 200 для обработки частично очищенных углеродных материалов растворителем, способным растворять элементарную серу, в соответствии со способом третьего варианта настоящего изобретения.
Представленная на фиг. 3 система 200 включает сосуд обработки 210, оборудованный впуском углеродного материала 215 и впуском растворителя 216, а также выпуском 218 для осуществления транспортирования углеродного материала и растворителя из сосуда обработки 210 в сепаратор разделения твердого материала/жидкости 220. Сепаратором 220 может быть любой подходящий тип сепаратора, такой как фильтр или центрифуга, или отстойник. Сепаратор 220 оборудован выпуском удаления твердых материалов, соединенным с отпарным аппаратом 230, и выпуском жидкостей 225, соединенным с кубом (не показано). Отпарной аппарат 230 оборудован нагревателем (не показано), линией отвода пара 237 и выпуском твердых материалов 235.
Когда система 200 работает, углеродный материал, который был обработан фторсодержащим кислым раствором, как описано, например, в патенте США № 4780112, и растворитель загружают в сосуд обработки 210, где их смешивают и осуществляют контактирование в течение времени, достаточного для
- 7 006065 того, чтобы, по меньшей мере, часть любой элементарной серы, присутствующей в углеродных материалах, была растворена растворителем. Растворителем является обычно этанол, но может быть любой другой растворитель, который способен растворять элементарную серу, или смесь таких растворителей. Обработку в сосуде обработки 210 обычно осуществляют при температуре окружающей среды и атмосферном давлении. После подходящего времени контактирования содержимое сосуда обработки 210 транспортируется через нижний выпуск 218 в сепаратор 220, в котором твердая фаза отделяется от фазы растворителя. Твердая фаза транспортируется в отпарной аппарат 230, где ее нагревают, заставляя выпариваться остаточный растворитель. Подходяще температура нагревания равна или находится около точки кипения используемого растворителя. После времени нагревания, достаточного для того, чтобы выпарить, по существу, весь остаточный растворитель из углеродного материала в отпарном аппарате 230, высушенный углеродный материал выгружают через выпуск 235 для дальнейшей переработки или использования.
Жидкости, выходящие из сепаратора 220, и пар, выходящий из отпарного аппарата 230, могут быть пропущены в куб с растворителем (не показано), в котором растворитель дистиллируют для извлечения и повторного использования, другим главным продуктом в кубе является элементарная сера, которую удаляют для утилизации или сбыта.
Пример
Образцы угля, обработанные способом, описанным в патенте США № 4780112, сушат и исследуют под электронным микроскопом. Обнаружено, что они содержат серу в двух формах - пирита и элементарной серы.
Необработанный уголь с высоким содержанием серы обрабатывают количеством, равным примерно двойной его массе, 32% мас./мас. водной кремнефтористо-водородной кислоты в течение 30 мин при температуре окружающей среды, затем сушат и обрабатывают водным фторсодержащим кислым раствором, как описано в патенте США № 4780112. После отделения твердых материалов их снова сушат и исследуют под электронным микроскопом. Никакой элементарной серы не наблюдается.
Claims (19)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ снижения содержания серосодержащих примесей в углеродных материалах, включающий (a) контактирование указанных материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в условиях, при которых по меньшей мере часть указанных серосодержащих примесей взаимодействует с указанной кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции; и (b) отделение указанных продуктов реакции от указанных углеродных материалов.
- 2. Способ снижения содержания серосодержащих примесей в углеродных материалах, включающий (a) контактирование указанных материалов с водным раствором кремнефтористо-водородной кислоты в условиях, при которых, по меньшей мере, часть указанных серосодержащих примесей взаимодействует с указанной кремнефтористо-водородной кислотой с образованием продуктов реакции;(b) отделение указанных продуктов реакции и указанной кремнефтористо-водородной кислоты от указанных углеродных материалов и затем (c) обработку указанных углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода.
- 3. Способ снижения содержания серосодержащих примесей в углеродных материалах, включающий обработку указанных углеродных материалов фторсодержащим кислым раствором, который содержит водный раствор кремнефтористо-водородной кислоты и фторида водорода;отделение указанных углеродных материалов от указанного водного раствора кремнефтористоводородной кислоты и фторида водорода и затем контактирование указанных углеродных материалов с органическим растворителем, способным растворять элементарную серу.
- 4. Способ по п.1 или 2, в котором концентрация кремнефтористо-водородной кислоты на стадии (а) находится в интервале 27-37% (мас./об., или мас./мас., или об./мас.).
- 5. Способ по п.1 или 2, в котором концентрация кремнефтористо-водородной кислоты на стадии (а) находится в интервале 28-36% (мас./об., или мас./мас., или об./мас.).
- 6. Способ по п.1 или 2, в котором температура стадии (а) находится в интервале 28-75°С.
- 7. Способ по п.1 или 2, в котором температура стадии (а) находится в интервале 30-70°С.
- 8. Способ по п.1 или 2, в котором время реакции на стадии (а) находится в интервале 8-120 мин.
- 9. Способ по п.1 или 2, в котором время реакции на стадии (а) находится в интервале 10-100 мин.
- 10. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии (а) углеродные материалы смешивают, по меньшей мере, с двойной их массой водной кремнефтористо-водородной кислоты.
- 11. Способ по п.1 или 2, в котором после стадии (Ь) указанные отделенные углеродные материалы обрабатывают дополнительной водной кремнефтористо-водородной кислотой с удалением остаточных фторосиликатов металла.- 8 006065
- 12. Способ по п.2 или 3, в котором фторсодержащий кислый раствор имеет состав, находящийся в интервале следующих составов: 4% мас./мас. Η28ίΡ6, 92% мас./мас. Н2О, 4% мас./мас. НЕ и 35% мас./мас. Н281Р6, 30% мас./мас. Н2О, 35% мас./мас. НЕ.
- 13. Способ по п.2 или 3, в котором фторсодержащий кислый раствор имеет состав, находящийся в интервале следующих составов: 5% мас./мас. Н28!Е6, 90% мас./мас. Н2О, 5% мас./мас. НЕ и 34% мас./мас. Н281Е6, 32% мас./мас. Н2О, 34% мас./мас. НЕ.
- 14. Способ по п.2 или 3, в котором фторсодержащий кислый раствор имеет состав примерно 25% мас./мас. Н28!Е6, 50% мас./мас. Н2О, 25% мас./мас. НЕ.
- 15. Способ по п.2, в котором на стадии (с) углеродные материалы обрабатывают, по меньшей мере, двойной их массой фторсодержащего кислого раствора.
- 16. Способ по п.3, в котором на стадии (с) углеродные материалы обрабатывают, по меньшей мере, двойной их массой фторсодержащего кислого раствора.
- 17. Способ по п.1, который после стадии (Ь) включает промывку указанного отделенного углеродного материала водной Н28!Е6 и нагревание указанного промытого углеродного материала при температуре в интервале от примерно 250 до примерно 400°С с выпариванием любой остаточной кремнефтористо-водородной кислоты, оставшейся на углеродном материале.
- 18. Способ по п.3, в котором органическим растворителем, способным растворять элементарную серу, является этанол, бензол, дисульфид углерода, простой эфир или тетрахлорид углерода или смесь двух или более из них.
- 19. Способ по п.3, в котором стадию контактирования углеродных материалов с органическим растворителем осуществляют при температуре окружающей среды и атмосферном давлении.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPS0911A AUPS091102A0 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Method for treating carbonaceous materials |
| PCT/AU2003/000258 WO2003074639A1 (en) | 2002-03-05 | 2003-03-05 | Method for treating carbonaceous materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200401152A1 EA200401152A1 (ru) | 2005-02-24 |
| EA006065B1 true EA006065B1 (ru) | 2005-08-25 |
Family
ID=3834510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200401152A EA006065B1 (ru) | 2002-03-05 | 2003-03-05 | Способ обработки углеродного материала |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060150474A1 (ru) |
| EP (1) | EP1483360A4 (ru) |
| JP (1) | JP2005519017A (ru) |
| KR (1) | KR20040106285A (ru) |
| CN (1) | CN1296465C (ru) |
| AU (3) | AUPS091102A0 (ru) |
| BR (1) | BR0308198A (ru) |
| CA (1) | CA2477882A1 (ru) |
| CO (1) | CO5611206A2 (ru) |
| EA (1) | EA006065B1 (ru) |
| IL (2) | IL163835A0 (ru) |
| MX (1) | MXPA04008579A (ru) |
| NO (1) | NO20043674L (ru) |
| NZ (1) | NZ535220A (ru) |
| PL (1) | PL205213B1 (ru) |
| UA (1) | UA77769C2 (ru) |
| WO (1) | WO2003074639A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200407112B (ru) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2006324392A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Karalee Research Pty Limited | Extraction and purification of minerals from aluminium ores |
| US8617492B2 (en) * | 2008-01-08 | 2013-12-31 | Carbonxt Group Limited | System and method for making low volatile carboneaceous matter with supercritical CO2 |
| US8628707B2 (en) * | 2008-01-08 | 2014-01-14 | Carbonxt Group Limited | System and method for making carbon foam anodes |
| US8691166B2 (en) | 2008-01-08 | 2014-04-08 | Carbonxt Group Limited | System and method for activating carbonaceous material |
| US20090172998A1 (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-09 | Carbonxt Group Limited | System and method for refining carbonaceous material |
| DE102008010746A1 (de) | 2008-02-20 | 2009-09-03 | I-Sol Ventures Gmbh | Wärmespeicher-Verbundmaterial |
| US20110030270A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | General Electric Company | Methods for removing impurities from coal including neutralization of a leaching solution |
| CN102424769A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-04-25 | 山东科技大学 | 一种煤的化学脱硫方法 |
| CN109530075B (zh) * | 2017-09-22 | 2021-04-13 | 中南大学 | 一种从含碳质的原料低成本高效分离回收碳质的方法 |
| CN108455616A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-08-28 | 湖北瓮福蓝天化工有限公司 | 一种氟硅酸除氯方法及装置 |
| CN112142044B (zh) * | 2020-09-24 | 2022-09-30 | 中南大学 | 一种废旧锂离子电池炭渣的处理方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1537286A (en) * | 1921-03-23 | 1925-05-12 | Oscar L Barnebey | Process for the manufacture of decolorizing carbons |
| US3926575A (en) * | 1971-07-19 | 1975-12-16 | Trw Inc | Removal of pyritic sulfur from coal |
| AU5623680A (en) * | 1979-03-16 | 1980-09-18 | Kinneret Enterprises Ltd. | De-ashing coal |
| US4441886A (en) * | 1982-11-22 | 1984-04-10 | Southern Illinois University Foundation | Process for removing organic sulphur from coal and material resulting from the process |
| AU2620084A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-04 | Oabrand Pty. Ltd. | Removal of iron pyrites from coal with hydrofluoric acid |
| GB2158051A (en) * | 1983-08-18 | 1985-11-06 | Barron S Whittingham | Method for extracting sulphur from coals and lignatic materials |
| IN165390B (ru) * | 1985-02-19 | 1989-10-07 | Waymate Ltd |
-
2002
- 2002-03-05 AU AUPS0911A patent/AUPS091102A0/en not_active Abandoned
-
2003
- 2003-03-05 US US10/506,306 patent/US20060150474A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-05 NZ NZ535220A patent/NZ535220A/en not_active IP Right Cessation
- 2003-03-05 CN CNB038088428A patent/CN1296465C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-05 CA CA002477882A patent/CA2477882A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-05 MX MXPA04008579A patent/MXPA04008579A/es unknown
- 2003-03-05 IL IL16383503A patent/IL163835A0/xx not_active IP Right Cessation
- 2003-03-05 EP EP03702221A patent/EP1483360A4/en not_active Withdrawn
- 2003-03-05 AU AU2003205451A patent/AU2003205451A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-05 JP JP2003573093A patent/JP2005519017A/ja active Pending
- 2003-03-05 WO PCT/AU2003/000258 patent/WO2003074639A1/en active Application Filing
- 2003-03-05 PL PL372337A patent/PL205213B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2003-03-05 EA EA200401152A patent/EA006065B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2003-03-05 BR BR0308198-2A patent/BR0308198A/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-03-05 KR KR10-2004-7013851A patent/KR20040106285A/ko not_active Application Discontinuation
- 2003-05-03 UA UA20041008008A patent/UA77769C2/uk unknown
-
2004
- 2004-08-31 IL IL163835A patent/IL163835A/en unknown
- 2004-09-02 NO NO20043674A patent/NO20043674L/no not_active Application Discontinuation
- 2004-09-06 ZA ZA200407112A patent/ZA200407112B/en unknown
- 2004-09-23 CO CO04094964A patent/CO5611206A2/es not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-06-03 AU AU2009202202A patent/AU2009202202A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1483360A4 (en) | 2008-08-20 |
| MXPA04008579A (es) | 2004-12-13 |
| KR20040106285A (ko) | 2004-12-17 |
| CA2477882A1 (en) | 2003-09-12 |
| ZA200407112B (en) | 2006-02-22 |
| EA200401152A1 (ru) | 2005-02-24 |
| NO20043674L (no) | 2004-10-06 |
| CO5611206A2 (es) | 2006-02-28 |
| CN1646669A (zh) | 2005-07-27 |
| AU2003205451A1 (en) | 2003-09-16 |
| CN1296465C (zh) | 2007-01-24 |
| AUPS091102A0 (en) | 2002-03-28 |
| US20060150474A1 (en) | 2006-07-13 |
| JP2005519017A (ja) | 2005-06-30 |
| BR0308198A (pt) | 2004-12-21 |
| PL372337A1 (en) | 2005-07-11 |
| WO2003074639A1 (en) | 2003-09-12 |
| AU2009202202A1 (en) | 2009-06-25 |
| PL205213B1 (pl) | 2010-03-31 |
| NZ535220A (en) | 2005-04-29 |
| EP1483360A1 (en) | 2004-12-08 |
| UA77769C2 (en) | 2007-01-15 |
| IL163835A0 (en) | 2005-12-18 |
| IL163835A (en) | 2007-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2009202202A1 (en) | Method for Treating Carbonaceous Materials | |
| US4344770A (en) | Method and apparatus for converting solid organic material to fuel oil and gas | |
| CA2712993C (en) | Method and apparatus for removing volatile contaminants from industrial plants | |
| DK162143B (da) | Fremgangsmaade til fraskillelse af skadelige stoffer, isaer svovloxider, fra afgangsgasser | |
| FI80616B (fi) | Foerfarande foer avlaegsning av svaveldioxid fraon heta roekgaser. | |
| CN1206735A (zh) | 气体精制方法 | |
| CN107787245B (zh) | 用于从燃烧设施的烟气中去除汞的方法 | |
| EP2628533A1 (en) | Method and installation for the regeneration of spent carbonaceous adsorbent | |
| AU742408B2 (en) | Method for purifying gas loaded with dust | |
| SK71893A3 (en) | Method of cleaning of stream of flue gas by washing liquid | |
| WO2008046298A1 (fr) | Procédé de récupération de gaz de combustion dans un processus régénératif du matériau filtrant absorbant | |
| JPH0435518B2 (ru) | ||
| JPS5889928A (ja) | ガスから乾燥フライアツシユを分離する方法 | |
| US20130276835A1 (en) | Method and Apparatus to Clean Ash from Ash Ponds or a Landfill | |
| JP2011111529A (ja) | 耐発火性石炭およびその製造方法 | |
| KR820000687B1 (ko) | 배기가스내 이산화유황으로부터 유화수소의 회수방법 | |
| JPH1190169A (ja) | 飛灰を含む排ガスの処理方法および処理装置 | |
| JPH0134922B2 (ru) | ||
| CZ31832U1 (cs) | Anorganický sorbent na bázi sody pro odstraňování rtuti ze spalin | |
| FR2838983A1 (fr) | Procede et installation d'epuration de fumees contenant du mercure | |
| NO132874B (ru) | ||
| JPH10253039A (ja) | 飛灰を含む排ガスの処理方法および処理装置 | |
| CS269260B1 (cs) | Způsob odstraňování fluorovodíku a chlorovodíku ze airného plynu | |
| JPS58227A (ja) | 乾式排煙脱硫法 | |
| BE622327A (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |