FI74728C - Anrikad kolprodukt och foerfarande och anordning foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

χ 74728

Rikastettu hiilituote ja menetelmä ja laite sen valmistamiseksi - Anrikad kolprodukt och förfarande och anordning för dess framställning

Esillä olevan keksinnön kohteena on hiilen rikastaminen hiilessä olevan tuhkan ja rikin vähentämiseksi ja hiiliöljy-seosten kuljetusominaisuuksien parantamiseksi. Tarkemmin sanoen keksinnön kohteena on parannettu menetelmä hiilen rikastamiseksi sekä siten saadut tuotteet.

Hiilen rikastusmenetelmien kehittämiseksi on tehty huomattavia yrityksiä. Rikastukseen liittyy yleensä hiilen tuhka- ja rikkipitoisuuden vähentäminen. Tutkittavia menetelmiä on esimerkiksi sellainen, jossa hiili jauhetaan suhteellisen hienoksi jauheeksi ja pestään vedellä veteen liukenevan epäedullisen tuhkan erottamiseksi fyysisesti. Valitettavasti tämä menetelmä voi johtaa sellaiseen rikastettuun hiilituotteeseen, jonka vesi-pitoisuus on liian suuri, mikä vähentää olennaisesti hiilen energia-arvoa. Lisäksi vesivirrassa läsnäoleva hiili voi aiheuttaa kuljetusvaikeuksia johtuen liiallisesta saostumisesta jne. Tästä syystä on yritetty voimakkaasti kehittää menetelmiä ja tuotteita hiilen suspendoimiseksi kantoaineeseen, kuten esimerkiksi polttoöljyyn. US-patentissä 4.101.293 on kuvattu emulgoimisaineiden käyttöä tätä tarkoitusta varten. Muillakin menetelmillä saadaan hiukkasmaista hiiltä suspendoitua öljyyn, mutta tällaisissa menetelmissä saatetaan joutua poistamaan liian suuria määriä puhdistusvettä esimerkiksi lämpökäsittelyllä.

Edelleen on ehdotettu, että jauhettu hiili voitaisiin puhdistaa käyttämällä polttoöljyn ja veden seosta, jolloin hiili utetaan öljyfaasissa, mutta tämän menetelmän mukainen erillinen hiili voi edelleen saostua öljyfaasista.

Aikaisemmin ei ole esitetty minkäänlaista menetelmää hiilen rikastamiseksi sellaisen hiilituotteen valmistamiseksi, joka ei saostu eikä vaadi välissä tapahtuvaa 2 74728 ei-toivotun veden lämpöuuttoa.

Toisaalta täysin erillään yllä mainituista menetelmistä on kehitetty prosessi, jonka nimitys on "kemiallinen haaroitus". Tässä menetelmässä levitetään substraatille orgaanista materiaalia käyttämällä asemainitiaattoreita, jotka muodostavat haarautumia ainessubstraatin sitomiseksi kemiallisesti. USA-patentissa 4,033,852 (Horowitz) on esitetty kemiallinen haaroitus menetelmänä hiilen tietyn prosenttimäärän saattamiseksi liukenevaksi liuottimeen.

Tässä liuottimeen liukenevassa hiilessä ei ole suspen-doituneita hiilihiukkasia.

Mainitussa USA-patentissa esitetty kemiallinen haaroitus saatetaan tapahtumaan pienten lisäainekemikaalimäärien läsnäollessa, jolloin mukana on yleensä polymeroituvaa tyydyttymätöntä vinyylimonomeeria määrinä, jotka muodostavat 0,5 - 10 painoprosenttia käsiteltävästä hiilestä. Samoin mukana on vapaaradikaalikatalyyttijärjestelmä, jota käytetään määrinä 0,001 - 0,10 painoprosenttia monomeerista. Mainitussa patentissa esitetty vapaaradikaalikatalyytti-initiaattori muodostuu orgaanisesta peroksidikatalyytistä, jota on lisätty reaktioon 0,5 - 2,5 painoprosenttia monomeerista. Tavallisesti jalometalleja olevia vapaita radikaali-initiaattorimetalli-ioneja on läsnä mainitussa patentissa esitetyssä vapaassa radikaalikatalyyttijärjestelmässä. Käyttökelpoisiksi mainittuja monomeereja hiilen kemiallisen haaroittamisen kannalta sanottiin olevan vinyylioleaatti, vinyylilauraattistearaatti ja muita tunnettuja monomeereja, tyydyttymättömiä orgaanisia luonnonyhdisteitä tai synteettisiä orgaanisia yhdisteitä.

Edellä mainitussa patentissa esitetty metalli-ionikatalyyt-ti-initiaattori on hopea, joka on esitetty hopeasuoloina, kuten hopeanitraattina, hopeaperkloraattina ja hopea-asetaattina. USA-patetnissa 3,376,168 (Horowitz) on esitetty, 3 74728 että muitakin metalli-ioneja, kuten platinaa, kultaa, nikkeliä tai kuparia voidaan käyttää polymeroitavien monomeerien kemiallisessa haaroituksessa edullisten polymeerien, esimerkiksi sellofaanin ja dinitratoidun nitroselluloosan perushaaraan. Tämä patentti ei käsittele hiilen rikastamista.

Edelleen jo monia vuosia on tiedetty, että hienojakoisia hiiliosasia voidaan sekoittaa määrätyissä valvontaolo-suhteissa huolellisesti valituilla nestemäisillä hi i-livetypolttoaineilla hiilen pinnan kastelemiseksi edullisesti veteenliukenemattomalla polttoainefraktiolla vesiseoksessa. Tämä menetelmä tunnetaan yleisesti nimellä "palloagglo-meraatio". Yhteenvetoraportit palloagglomeraatiomenetelmästä osoittavat selvästi, että hiilivetynesteen ominaispaino, sen alkuperä ja kemiallinen ja fyysinen laatu sekä sekoituksen luonne liittyvät kaikki toisiinsa. Toimintamuuttujät näyttävät olevan ratkaisevia tekijöitä ja muodostavat todelliset esteet yhtenäiselle toiminnalle. Tässä menetelmässä käytetyt hiiliosaset on edeltäkäsin murskattu hienoksi jauheeksi, eli pienempään kuin noin 200 tyler-seulakoon ja usein ne on lämpökuivattu. Saadulla tuotteella on myös lyhyt varastointi-ikä ja sitä on vaikeata käyttää poltt imessa.

Edelleen aikaisemmin tunnetaan yleensä laitteita ja menetelmiä louhitun hiilen pienentämiseksi eri osaskokoihin esimerkiksi murskaamalla, jauhamalla ja hienontamalla joko kuivassa tai märässä tilassa. Selonteko näistä menetelmistä on esitetty julkasussa Coal Age, tammikuu 1978, sivut 66 -83.

Esillä olevaan keksintöön liittyvän tekniikan tason perusteella on selvää, että yrityksiä on tehty hiilen saattamiseksi entistä paremmaksi ja taloudellisemmaksi energianlähteeksi.

On esitetty järjestelmiä hiilen rikastamiseksi esimerkiksi 4 74728 murskaamalla hiili pienikokoisiksi osasiksi ja pesemällä nämä osaset tuhkan ja jäännösaineiden poistamiseksi. Edelleen on kehitetty järjestelmiä hiiliosasten sekoittamiseksi polttoöljyyn käytettäväksi polttimissa, jolloin hyväksi on käytetty hiilen alhaisia kustannuksia ja helposti käytettävissä olevia hiilivaroja. Kaikissa näissä järjestelmissä on haittapuolia, jotka ovat estäneet niiden laajan käytön.

Laajimmassa mielessään esillä oleva keksintö kohdistuu rikastettuun hiilituotteeseen, jolla on vähin tuhka- ja rikkipitoisuus. Tunnusomaista tälle tuotteelle on se, että hiili on sekä hydrofobinen että öljyfiilinen ja on hiukkasmaisessa muodossa, joiden hiukkasten pinnoilla on päällyskerros, joka on orgaanisen tyydyttymättömän monomeerin polymeeri.

Rajoitetummassa ja tarkennetussa mielessä hiukkasmainen hiili päällystetään keksinnön mukaisesti liukenemttomalla hiilivety-polttoaineella, jo orgaaninen tyydyttymätön monomeeri on veteenliukenematon rasvahappo, jolla on seuraava rakenne 0

II

R - C - OH

jossa R on tyydyttymätön osa, joka sisältää ainakin 8 hiili-atomia. Edelleen keksinnön mukaisesti rikastettuun hiilituot-teeseen kuuluu pieni määrä veteenliukenematonta hiilivety-polttoöljyä; hiukkasmainen hiili on seulakokoa 295 - 76 μτα ja hiilivetypolttoaine on polttoöljyä n:o 1.

Edelleen keksinnön mukaisesti saadaan aikaan rikastettu hiili-öljyseos, joka muodostuu rikastetusta hiukkasmaisesta hiilestä ja hiilivetyöljystä jatkuvana faasina, jolloin hiukkasmainen hiili on suspendoitu hiilivetyyn. Hiili- 5 74728 öljyseosta käsitellään suolaa muodostavalla yhdisteellä ja saatu seos on stabiili, geelimäinen ja tiksotrooppinen.

Tarkemmin sanoen keksinnön mukaisessa hiili-öljyseoksessa on noin 50 painoprosenttia hiiltä perustuen seoksen kokonaispainoon.

Edelleen keksinnön mukaisesti saadaan aikaan menetelmä hiilen rikastamiseksi, jossa hydrofobinen öljyfiilinen polymeeripinta muodostetaan kemiallisesti hiukkasmaiselle hiilelle, jolloin vedellä kostutettu tuhka erotetaan poly-meeripinnalla varustetuista käsitellyistä hiilihiukkasista poistamalla vedellä kostutettu tuhkafaasi, ja hydrofobinen ja Öljyfiilinen hiilifaasi otetaan talteen.

Menetelmälle on tunnusomaista se, että saatu hydrofobinen ja öljyfiilinen hiilifaasi käsitellään sekoitusvyöhykkeessä, jossa hiilifaasi ja pesuvesifaasi sekoitetaan keskenään korkeassa leikkausvoimavyöhykkeessä hiilifaasin ja pesu-vesifaasin pienten pisaroiden tehokkaaksi sekoittamiseksi, jonka jälkeen seos poistetaan sekoitusvyöhykkeestä leikkaus-paineen alaisena niin, että se törmää pesuveden massan yläpintaa vastaan ja tunkeutuu sen sisään, jolloin tuhka-hiukkaset joita hiilifaasi vielä sisältää, joutuu läheiseen kosketukseen veden kanssa niin, että vedellä kostutettu tuhka vapautuu ja siityy vesifaasiin ja poistuu sen mukana, jolloin hydrofobinen hiilimassa kelluu vesifaasin päällä ja erotetaan siitä ja fysikaalisesti estetty vesi poistetaan hiilifaasista mekaanisesti jolloin rikastettua "kuivaa” hiilituotetta otetaan talteen.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan 6 74728 aikaan rikastettu vesipakoinen ja öljyhakuinen hiilituote, jonka vesipitoisuus on suhteellisen vähäinen ja joka voidaan edelleen kuivata huomattavassa määrin käyttämättä lämpöenergiaa. Hiilen tuhkapitoisuus vähenee erittäin alhaiseksi ja läsnäolevat mineraalirikkiyhdisteet poistuvat. Lopullisessa hiilituotteesa on parantunut BTU-pitoisuus ja sitä voidaan polttaa kiinteänä tai yhdistettynä polttoöljyyn, jolloin muodostuu hiilen ja polttoöljyn seos, joka muodostaa hyvin palavan polttoaineen. Tämän jälkeen voidaan käyttää aikalimetalli- ja maa-alkali-metalli-ioneja hiili-öljyseoksen muuttamiseksi tikso-trooppiseksi geelimäiseksi polttoaineeksi, jolla on erinomainen dispersiostabiliteetti. Tiksotrooppisia virtaavia polttoaineita voidaan käyttää lämpöenergialähteinä. Haluttaessa kuiva hiilituote voidaan dispergoida uudelleen vesipitoisiin järjestelmiin nestemäisen ja vesipitoisen hii1 ilietteen pumppaamiseksi putkijohtojen ja vastaavien läpi.

Keksinnön mukaista menetelmää hiilen rikastamiseksi voidaan käyttää hiilen hiukkaskoon pienentämisen aikana. Käsiteltäviä aineita ovat esimerkiksi seuraavat: Lajittelematon raaka-malmi, jätekasat, hiilenkäsittelyjalosteet ja vastaavat. Yleensä hiili suspendoidaan veteen tai kastellaan riittävästi vedellä nestevirran aikaansaamiseksi rikastuskäsittelyä varten.

Edelleen keksinnön mukaisesti toimii hiilivetypolttoaine-fraktio yhdessä veden kanssa kemiallisen haaroituspolyme-rointireaktion kantoaineena, jossa reaktiossa tyydyttymätön monomeeri reagoi hiilen pintaan saattaen alunperin vedellä kastellut hiilipinnat muuttumaan kemiallisesti kovalenssi-sitomalla polymeroitavat monomeerit käsiteltävän hiilen pintoihin. Hiilipinnat kastuvat edullisesti veteenliuke-nemattomilla hiilivetypolttoaineilla, joita ovat esimerkiksi alifaattinen tai aromaattinen polttoaine, raskaat poltto- 7 74728 öljyt, kerosiinit ja vastaavat.

Keksinnön tarkoitukseen laajalti ottaen edulliset orgaaniset tyydyttymättömät monomeerit käsittävät polymeroituvat orgaaniset monomeerit, joissa on ainakin yksi tyydyttymätön ryhmä, joka käsittää sellaiset monomeerit, jotka ovat nestemäisiä huoneen lämpötiloissa. Tähän luetteloon kuuluu esimerkiksi oleiini tai öljyhappo, naftaleenihappo, kasvisie-menöljyn rasvahappo, tyydyttymätön rasvahappo, metyyli-ja etyylimetakrylaatti, metyyli- ja etyyliakrylaatti, akrylonitriili, vinyyliasetaatti, styreeni, krakkaus-gasoliini, disyklopentadieeni, koksausgasoliini, poly-meerigasoliini, soijaöljy, risiiniöljy, venezuelalainen raaka- ja bunkkeriöljy, mäntyöljy, maissiöljy ja muita tekniikan tasossa esitettyjä monomeerejä.

Keksinnössä käytettäväksi sovitetut orgaaniset tyydytty-mättömät monomeerit ovat edullisesti veteenliukenemattomia orgaanisia happoja, joilla on yleinen rakennekaava 0 li

R - C -OH

jossa R on enemmän kuin noin 8 hiiliatomia kooltaan ja edullisesti tyydyttymätön. Erinomaisia tuloksia on saatu käyttämällä puuhioketeollisuuden johdannaista mäntyöljyä ja maissiöljyä, joka käsittää useiden rasvahappojen ja tyydyttymättömien kasvisiemenöljyrasvahappojen glyseridit. Näiden materiaalien karboksyyliosa ei ole välttämätön, mutta se on erityisen edullinen, kuten jäljempänä havaitaan.

Yllä kuvatut lisäaineet voidaan lisätä prosessin alkuvaiheissa esimerkiksi jauhettaessa raakahiiltä seulakokoon 48 - 200 mesh, 0,1 - 79 mikronia tai vieläkin hienommaksi.

On edullista lisätä vapaaradikaalipolymerointikatalyytti hiilen lopullisen jauhamisen loppuvaiheessa tai sen jälkeen.

8 74728

Se voi kuitenkin olla läsnä ja sitä voidaan lisätä missä vaiheessa tahansa hiilen hienontamisjakson aikana (eli silloin, kun hiili hienonnetaan seulakokoon 48 - 200 mesh) yhdessä yllä kuvattujen jäljellä olevien kemiallisten haaroituslisäaineiden kanssa.

Kemiallinen haaroitusreaktio tapahtuu vesipitoisessa väliaineessa yllä kuvattujen reagoivien aineiden läsnäollessa. Peroksidikatalyytti (orgaaninen peroksidi, happi, ilma, vetyperoksidi) lisätään kuvattuun veteenliukenemat-tomaan tyydyttymättömään orgaaniseen happoon ja vapaan radikaalin muodostavan katalyytin metalli-initiaattoriin.

Orgaaninen tyydyttymätön monomeeri levittyy hiiliosasten päälle. Rajoittumatta mihinkään teoriaan tai mekanismiin voidaan todeta, että titraus- ja uuttokokeet ovat osoittaneet, että orgaaninen tyydyttymätön monomeeri kiinnittyy tai haaroittuu kemiallisesti hiilen pintaan. Monomeerin lisäpolymerointi johtaa siihen, että hiili tulee päällystetyksi tyydyttymättömän monomeerin polymeerillä. Monomeerin oikean valinnan ansiosta hiili muuttuu vesipakoiseksi ja öljyhakuiseksi ja voidaan välittömästi puhdistaa ja ottaa talteen. Hienojakoiset vesipakoiset tai hydrofobiset osaset höytälöityvät ja kelluvat vedenpinnalla. Suoritettaessa kastelua ja veden laskeutuessa säilyy suurempi prosenttimäärä alkuperäisessä hiilessä läsnäolevaa tuhkaa vesihakuisena tai hydrofiilisena pinnastaan, se laskeutuu ja pyrkii säilymään dispergoituneena veteen ja voidaan pumpata pois höytälöityneen hiilen alta tuhkan erottamiseksi ja poistamiseksi edelleen ja veden talteenottamiseksi ja uudelleenkierrättämiseksi.

Haluttaessa voidaan käyttää kalkkia tuhkan poistumisen edesauttamiseksi vesifaasista. On kuitenkin todettu edulliseksi ja sopivaksi siirtää kaikkien kemiallsten haa-roituskomponenttien lisäys siihen asti, kunnes hiilen 9 74728 osaskoko on hienonnettu lopullisessa jauhatusvaiheessa. Käytännössä vapaaradikaalinen polymerointikatalyytti tulee käytetyksi tehokkaammin hyväksi, kun sen lisäys lykätään siihen asti, kunnes kaikki muut lisäainekomponentit (metalli-ioni ja polymeroituva monomeeri) on päästetty maksimidispersioasteeseen lopullisessa, hienoksi jauhetussa ja vedellä kastellussa hiililietteessä.

Kun kemiallinen haaroitusreaktio on saatettu loppuun peroksidikäsittelyllä, tällä hetkellä vesipakoiset ja öljyhakuiset rikastetut hiiliosaset höytälöityvät ja nousevat nestemäisen massan pintaan. Edelleen vesihakuisena säilyvä tuhka pyrkii laskeutumaan ja se poistetaan vesi-faasissa.

Talteenotettu höytälöitynyt vesipakoinen hiili dispergoidaan uudelleen lietteenä uuteen pesuveteen hyvin sekoittaen. Aluksi havaittiin edulliseksi saada aikaan vesipakoisten hiiliosasten tarvittava dispersio vesipesuvaiheisiin käyttämällä voimakkaasti murskaavia keskipakokiertopumppuja. On kuitenkin havaittu, että mikäli hiili-öljy-vesihöytäleet hajotetaan tehokkaammin voimakkaamalla jauhannalla, höytälöityneiden tai floukkuloituneiden hiiliosasten (joissa on lisää tuhkaa) väleissä tai saumoissa oleva vesi tulee tehokkaampaan pesuvesikosketukseen ja entistä suurempi osa kokonaistuhkapitoisuudesta poistuu talteen-otetusta hydrofobisesta hiiliosaskonglomeraatista.

Tuhkaa on saatu poistetuksi entistä tehokkaammin pesuvaiheen aikana turvautumalla laitteisiin, jotka kehittävät suuria nestenopeuksia ja voimakkaan jauhannan tai hierron. Tämä on saatu aikaan tehokkaammin heittämällä tai linkoamalla hiili-öljy-vesiflokkulaatit uuteen pesuveteen sumutuspaineen alaisena suihkusuuttimen läpi, jolloin muodostuu pieniä pisaroita hetkellisesti ilmaan, mutta jotka suuntautuvat voimakkaasti uuden pesuvesimassan sisään ja sen pintaan.

10 74728 Tällöin järjestelmään tulee jonkin verran ilmaa. Tämä parannus on esitetty parhaassa muodossaan tämän hakemuksen edullisen suoritusmuodon tuhkanpoistovaiheessa.

Sen jälkeen, kun hiiliflokkulaatit on useita kertoja vesitetty, voimakkaasti hienonnettu ja dispergoitu uudelleen ja siten poistettu tuhka edelleen vapautettu vesifaasiin, saatetaan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa hiili toiseen haaroituspolymerointivaiheeseen käyttämällä kemiallista haaroitusreagenssiseosta, johon kuuluu tyydy ttymättömät RC“ -OH-hapot (mäntyöljyrasvahapot), vetyperoksidi, veteenliukeneva kuparisuola, polttoöljy ja vesi samalla tavoin kuin niitä käytettiin prosessissa aikaisemmin. Vaikkakin toinen haaroituspolymerointivaihe on edullinen, ei se kuitenkaan ole ehdottoman välttämätön. Tämän jälkeen voidaan käsitelty hiili ottaa talteen käytettäväksi "kuivana" polttoaineena, jolloin hiili on rikastettu siten, että on muodostunut kuiva hiilituote, joka sisältää pienen määrän vettä, pienen määrän polttoöljyä ja jolla on entistä parempi BTU-pitoisuus.

Tästä vaiheesta lähtien voidaan valmistaa sakeutumaton, nestemäinen, pumpattava, varastoitava ja nestemäinen hiili-öljyseos (C.O.M.). Ei ole välttämätöntä suorittaa toista haaroituspolymerointivaihetta. Tämä on kuitenkin edullista keksintöä käytännössä toteutettaessa. Voidaan myös järjestää mukaan vain pieni, mutta tehokas lisämäärä vapaata rasvahappoa (RC^-OH-happoa), jossa R-ryhmä voidaan mahdollisesti saattaa tyydyttymättömäksi samassa aika-vaiheessa kuin välittömästi yllä esitetyssä edullisessa toteutuksessa.

Talteenotettu pesty hydrofobinen hiili, joka on vapautettu suurimmasta osasta alunperin läsnäolevaa tuhkaa, kuivataan edelleen hyvin alhaisiin vesipitoisuuksiin yksinomaan mekaanisesti, kuten esimerkiksi linkoamalla, paine- tai tyhjösuodattamalla jne., jolloin vältetään lämpöenergian Λ 74728 n olennainen käyttö jäljellä olevan veden poistamiseksi, mikä on tärkeätä, koska tämä lämpöenergia vaatisi koko hiilimassan kalliiksi tulevaa lämmitystä. Koska käsitelty hiili on nyt vesipakoinen eli hydrofobinen ja puolestaan öljyhakuinen tai öljyllä kasteltu, vesi poistuu entistä helpommin.

Tässä vaiheessa käsitelty hiili on valinnaisesti valmis muodostamaan nestemäisen hiili-öljyseoksen (C.O.M.). Tarvittaessa sekoitetaan lisää polttoöljyjä käsiteltyyn "kuivaan" hiileen halutussa suhteessa. Edullinen suhde on painosuhde noin 1:1.

Kaksi lisäkäsittelymenetelmää on valittavissa. Mikäli kemiallisessa haaroitusvaiheessa käytetään RC“^-0H On havaittu, että RC^-OH-lisäysten vetyyn (ja joissain tapauksissa kemiallisessa haaroituksessa) johdettavissa olevan happaman vetyionin muuttaminen metalli-ioniksi, jotka ovat esimerkiksi natrium, kalium, kalsium (alkali-ja maa-alkalimetallit), jotka ympäröivät rikastettujen hiiliosasten pintoja, mahdollistaa hiilen helpon dispersion useimman asteisiin polttoöljyihin, jolloin saadaan geeli tai rakenne, joka hidastaa saostumista lähes rajattomasti. "Tippapiste" (lämpötila, jossa geelirakenne sallii nestemäisen hiili-öljypolttoaineen vapaan virtauksen) on ohjattavissa ja valvottavissa metalli-ionin valinnalla. Muutkin metalli-ionit voivat myös olla hyödynnettävissä yksinään tai seoksena "tippapisteen" säätämiseksi.

Keksinnön mukaisilla hiilellä jatketuilla nestemäisillä polttoöljytuotteilla on ainutlaatuiset ominaisuudet.

Niihin kuuluu tiksotrooppisuus, joka antaa polttoöljyksi jatketulle hiilelle entistä paremman geelimäisen vis-kositeettirakenteen. Kun neste on lepotilassa tai "tippapisteensä" alapuolella, on geelirakenne ehjä. Kuitenkin sekoitettaessa tai hämmennettäessä massaa esimerkiksi 12 74728 kiertopumpulla tai sekoittamalla tai lämmittämällä "tippapisteen" yläpuolelle saadaan tuotteen rakenne rikottua, ja neste virtaa normaalisti, mutta ei ole tyypiltään newtonmaista. "Tippapiste" lämpötilaan on myös vaikutettu metalli-ionin valinnalla.

Tällöin jauhemaisen hiilen monikäyttöisyys paranee, energiapitoisuus nousee, epäedullinen tuhka saadaan poistetuksi ja mahdollisuus käyttää hiiltä huomattavasti aikaisempaa laajemmin nestemäisenä polttoaineena mahdollistaa raakaöljyn lisäsäästön.

Voidaan olettaa, että fluidisoitu versio, jossa eriasteiset polttoöljyt ovat kantoaineita, muodostuu merkitykseltään erittäin tärkeäksi keksinnön mukaisena nesteytettynä hiili-öljytuotteena.

Keksinnöllä muutetaan kemiallisesti hiiliosasten pintaa siten, että ne sekä hylkivät vettä että pyrkivät liittymään fluidisoivaan nestemäiseen polttoaineeseen, johon hiiliosaset dispergoituvat. Tämä kemiallinen pintareaktio suoritetaan pääasiallisesti vedessä. Tuhkapitoisuuden vähentäminen (mineraalirikin pääasiallinen lähde hiilessä) on erittäin tärkeätä hyväksyttävän hiilen aikaansaamiseksi. Hiilessä oleva tuhka on läsnä erittäin hienossa muodossa jaettaessa hiiltä edelleen. Hiilen pintakäsittely antaa voimakkaasti öljyhakuisen tuotteen. Edullisesti vapaasti jaettu tuhka pysyy vesihakuisena eli hydrofiilisena, jolloin hiilen ja tuhkan selektiivinen erottaminen helpottuu.

Menetelmän vesipesuvaihe on erityisen tärkeä. Mitä täydellisempi tuhkan erottuminen vesifaasina, sitä täydellisempi rikastetun hiilen talteenotto vettähylkivänä "öljyfaasina" voidaan saada aikaan huomioimalla veden laatu vesifaasissa ja saattamalla pesuvaiheisiin uudet prosessirajoitukset, jolloin pesuvesi ja talteenotettava hiili sekoittuvat 13 74728 tarkasti voimakkaasti jauhautuen. Tämä voimakas jauhautuminen voidaan kehittää sekoitusletkun suuttimessa yli ilmanpaineen olevissa paineissa. Normaalisti hydrofobiset hiiliosaset tulevat voimakkaasti kosketukseen pesuveden kanssa voimakkaasti jauhavan suuttimen yhden tai useamman aukon kautta, joka suutin syöttää ilmaa sekä suuttimen läpikulkevaan kanavaan että sisällyttää sitä pesuvesikylvyn ilman ja veden rajakohtiin osuessaan tähän kylpyyn. Yllä kuvatuilla menetelmän muunnosmuodoilla voidaan tuhka ottaa talteen entistä täydellisemmin. Tämä pesuvaiheen parannus on esitetty tässä hakemuksessa tarkoituksena esittää paras toimintatapa.

Seuraavassa keksintöä on selvitetty tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuviot IA ja IB esittävät yhdessä yksityiskohtaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää.

Kuviot 2A ja 2B esittävät yhdessä yksityiskohtaisesti parasta tällä hetkellä tunnettua suoritustapaa keksinnön toteuttamiseksi.

Kuvioiden IA ja IB mukaisesti kaivoksesta saatavaa raa-kahiiltä pienennetään tavanomaisilla kaivostoiminnoilla kooltaan suhteellisen yhtenäisiksi osasiksi, kuten yllä on esitetty. Yhtä hyvin voidaan käyttää kaivosten jäte-lammikoista talteenotettuja hienojakoisia aineksia. Mikäli käytetään suurehkoa + 2,3 cm kokoa lähtöpisteenä, hydro-valssimurskain hienontaa hiilen karkeaksi vesilietteeksi, jonka osaskoko on noin 0,623 cm.

Sen jälkeen, kun tämä vesipitoinen hiililiete on hienonnettu alle 0,623 cm olevaan osaskokoon, siihen lisätään kemiallista haaroitusreagenssiseosta, joka saattaa sisältää, mutta 14 74728 ei välttämättä sisällä vapaata radikaalipolymerointi-katalyyttiä. On havaittu, että vetyperoksidi ^2^2 on tyydyttävä tähän tarkoitukseen. Muita lisättäviä komponentteja ovat: polymeroituva veteenliukenematon monomeeri, edullisesti RC^-OH-happo, jossa R on enemmän kuin noin 8 hiiliatomia ja tyydyttymätön; reagoiva metalli-ioni-asemakatalyytti-initiaattorisuola; pieni määrä valittua polttoöljyä.

Karkeassa hiililietteessä on nyt läsnä yllä mainittua kemiallista haaroitusreagenssiseosta ja liete hienonnetaan edelleen seulakokoon noin 48 - 200 mesh tai vieläkin hienommaksi. Tässä vaiheessa, eli hienojauhatusvaiheessa lisätään edullisesti peroksidikatalyytti.

Hiili muuttuu erittäin hydrofobiseksi kemiallisen haaroituksen tapahtuessa. Jauhannan päättyessä tällä hetkellä hydrofobinen hiili flokkuloituu ja erottuu vesifaasista ja siis myllyn panoksen loppuosasta. Huomattavasti tuhkaa erottuu tässä vaiheessa vesifaasissa, Kelluva flokkuloitunut hydrofobinen hiili otetaan talteen (seulaa voidaan edullisesti käyttää flokkuloituneen hiilen erottamiseksi ja talteenottamiseksi) ja ohjataan useiden pesuvaiheiden läpi, joissa voimakas sekoitus nopeakäyttöisillä sekoit-timilla sekä yllä kuvattu hydrofobisen hiili-vesi-pesudispersion voimakas jauhautuminen vapauttaa lisätuhkaa vesifaasiin, joka tuhka poistuu vesifaasissa. Vedellä kasteltu tuhkasuspensio otetaan talteen laskeutumissäilöihin ja lähetetään jätteeksi. Prosessivesi kierrätetään uudelleen ja käytetään uudelleen. Lisää tuhkaa ja rikkiä voidaan poistaa haaroitetusta hiili-öljykonglomeraatista sarjalla vastavirtaisia vesipesuvaiheita.

Kemiallisesti haaroitettu jauhemainen hiili (suurin osa raakahiilessä alunperin läsnäolleesta tuhkasta poistettuna) kuivataan erittäin alhaiseen vesimäärään linkoamalla.

is 74728

Ennen kemiallista haaroitusta on hiilen vesipitoisuus prosessissa noin 22 - 28 %. Hiilen haaroituspolymeroinnin ja täydellisen rikastamisen jälkeen voi haaroitetun pestyn tuotteen vesipitoisuus olla noin 6-12 painoprosenttia.

Saatu "kuiva" rikastuskäsitelty hiilimassa voidaan käyttää välittömästi "kuivana hiilituotteena" polttoaineeksi lisäämättä edelleen polttoöljyä. Kuitenkin on yllä kuvatulla tavalla edullista sekoittaa lisää riittävä määrä polttoöljyä rikastettuun hiileen hiili-öljyseoksen muodostamiseksi.

Tämän jälkeen mekaanisesti kuivattu hiili ("kuiva" rikastettu ja käsitelty hiili) siirretään hiili-öljydispersio-esisekoittimeen; lisätään lisää RC“®-OH-happoa. Lisätty happo voi olla samaa kuin kemiallisessa haaroitusvaiheessa käytetty tyydyttymätön happo. Hapon ei kuitenkaan tarvitse olla tyydyttymätöntä. Voidaan käyttää myös tyydytettyjä RC“^-0H-happoja, kuten esimerkiksi steariinihappoa ja sekä raakojen että jalostettujen nafteenihappojen sarjaa, jotka viimeksi mainitut on saatu jalostamalla raakaöljyjä. Tässä vaiheessa hiili-öljyseokseen lisätään vesiliukoinen alkalihydroksidimetalli. Tämä neutraloi vapaat rasvahappo-hydrogeenit, joita on hydrofobisilla hiiliosasilla ja niiden ympärillä.

Hiili-öljyseoksen muodostaminen voidaan suorittaa jatkuvasti tai panoksittain esimerkiksi maalinhiertolaitteissa, joissa käytetään raskaita mutta pieniä hiertoelimiä dispersion hiertämiseksi tiksotrooppiseksi, ei-saostuvaksi polttoainetuotteeksi lisäämällä edelleen metalli-ioniläh-dettä, kuten esimerkiksi kalsiumhydroksidia maa-alkalime-tallisuolan tai saippuan muodostamiseksi. Muitakin me-tallisaippuoita voidaan käyttää, kuten yllä on esitetty.

Seuraavassa tarkastellaan yksityiskohtaisemmin piirustusten kuvioita 2A ja 2B. Yhdessä seuraavan keksinnön selityksen 16 74728 kanssa kuviot 2A ja 2B laajentavat ja esittävät parasta suoritustapaa.

Tavanomaisilla hiilenlouhinnan talteenotto- ja rikastus-menetelmillä käytettäessä louhittua hiiltä tai työstettäessä uudelleen hiilen taltenottolammikoista saatuja louhinta-jätteitä tai kiinteitä jätteitä, alkaa esillä oleva menetelmä tavanomaisesti aikaansaadulla osasmaisella hiilellä, jonka koko on hienonnettu noin 0,623 cm:iin. Kaikesta kaupallisesti hienonnetusta tai murskatusta hiilestä näyttää 30 - 60 % muodostuvan liian hienoksi kaupalliseen käyttöön. Hienot "hukkahiiliainekset" ovat erinomaisia raakahiilen lähteitä esillä olevassa keksinnössä.

Hiili syötetään kuula- tai tankomyllyyn tai johonkin muuhun jauhatus- tai hienonnuslaitteistoon. Vesi käsitellään edullisesti natriumpyrofosfaatilla ja/tai jollain muilla orgaanisilla ja epäorgaanisilla vedenkäsittelymateriaaleilla. Nämä materiaalit toimivat dispergoivina aineina.

Tunnetusti ei ole mitään estettä sille, että suuri prosenttimäärä märkäjauhatustuotteesta on seulakooltaan pienempi kuin 200 mesh, mutta on edullista olla käyttämättä suurta prosenttimäärää, jonka seulakoko on yli 48 mesh.

Tankomyllystä lähtevä vesiliete johdetaan lajittelijan läpi ja kaikki osaset, joiden seulakoko on yli noin 48 mesh palautetaan takaisin hienonnettavaksi edelleen.

Lajittelijasta lähtevä materiaali johdetaan tasoitussäiliöön, jossa vetelän hiilimassan tiheys säädetään. Myöhemmästä käsittelystä talteenotettu hieno hiili voidaan syöttää mukaan täällä. Haaroituspolymerointireaktio tapahtuu yleensä ennen ensimmäistä kolmesta vesipesuvaiheesta, joissa kemiallisia haaroitusreaktioaineita lisätään.

17 74728

Ollessaan valmis ja käyttökelpoinen aloittamaan haaroitus-toiminnan sisältää vesipitoinen kemiallinen haaroitus-reagenssiseos keksinnön mukaisesti noin 220 g mänty-öljyrasvahappoja, 45 kg nestemäistä veteenliukenematonta hiilivetyä (tavallisesti valitunasteista polttoöljyä), 450 g esimerkiksi kuparinitraattia. (Muitakin käyttökelpoisia metalli-ioneja tunnetaan, jotka muodostavat metalli-ionin initiaattoriasemia. Yleensä kustannukset estävät niiden käytön käytännössä.) Viimeinen olennainen ainesosa on vapaaradikaalikäsittelyperoksidikatalyytti, joka voi olla mikä tahansa tunnettu orgaaninen peroksidi tai epäorgaaninen peroksidi lisätään suoraan tai muodostetaan in situ ilmalla tai hapella, mutta joka tässä on edullisesti vetyperoksidi, muodostaa noin 450 - 250 g ^02 liuokseen, jossa on 30 λ ^02 ja yg 0/ vettä. Kemiallisen haaroitus-katalyyttipolymerointiseoksen määrä on esimerkkinä siitä, mitä tarvitaan käsiteltäessä noin 900 kg kuvattua, hienoksi jauhettua hiilituotetta (kuivana painona) vesilietteenä.

Käytännössä on havaittu edulliseksi, mutta ei välttämättömäksi lisätä vapaaradikaalipolymerointikatalyytin lisäpe-roksidi vasta heti sen jälkeen, kun liete on pumpattu tasoitussäiliöstä.

Kemiallinen haaroittuminen tapahtuu erittäin nopeasti hienoksi jauhetun vesipitoisen hiililietteen poistuessa tasoitussäiliöstä ja sekoittuessa perusteellisesti yllä kuvattuun kemialliseen haaroitus- tai polymerointiseokseen. Tämä reagoivien aineiden seos 11 pumpataan hiililietteen purkausputkeen 12 ja ohjataan in line sekoittimeen 13 jonkin verran paineisena. Reaktio tapahtuu nopeasti.

Tässä vaiheessa käsitellyt hiilipinnat muodostuvat voimakkaammin öljyhakuisiksi ja vesipakoisiksi kuin aikaisemmin eikä vesifaasi kastele niitä enää.

18 74728 Käsitellyn vesipakoisen hiilen virta kastellaan polymeerillä ja paineisella polttoöljyllä yhdessä mukana olevan vesifaasin kanssa ja syötetään tehohiertosuuttimen D läpi, jossa virran nopeus ja hiertovoimat hajottavat flokkuloivan hiilen ja pesuveden lietteen pieniksi pisaroiksi, jotka menevät pesusäiliössä 1 olevan ilmajakopinnan läpi ja törmäävät alaspäin ja suihkuavat voimakkaasti ensimmäiseen pesusäiliöön 1 kerättyyn jatkuvaan vesifaasimassaan.

Suuttimessa D kehittyneet voimakkaat hiertovoimat ja dispergoituneiden osasten voimakas työntyminen vesifaasin pintaan hajottavat hiili-öljy-vesihiutaleet kastellen siten tuhkan vedellä ja vapauttaen sen hiilihiutaleiden välisistä saumoista sekä hajottavat hiilihiutaleet siten, että tällä tavoin vesifaasille alttiiksi tulleet tuhkapinnat irtoavat hiilihiukkasista ja työntyvät vesifaasimassaan. Hienojakoiset hiiliosaset, joiden pintoja ympäröi polymeeri ja polttoöljy, sisältävät nyt myös ilmaa, jota on sorboitu mukaan sumutetuista hiukkasista, jotka ovat tulleet suut-timesta ja muodostuneet suuttimen hiertovaikutuksista. Yhteisvaikutus käsiteltyyn hiileen ottaen mukaan myös kemiallisen haaroituksen ja polttoöljyn sekä sorboidun ilman on sellainen, että flokkuloidun hiilen näennäistiheys pienenee ja se nousee veden pintaan erottaen flokkuloidun hiilen ylöspäin pesusäiliössä 1 olevasta pääasiallisesta vesimassasta saattaen sen sitten ylivirtaamaan sivulla olevaan kokoojasäiliöön IA.

Edelleen hydrofiilinen tuhka säilyy edelleen vesifaasimassassa, pyrkii laskeutumaan alaspäin pesusäiliössä 1 painovoiman vaikutuksesta ja vedetään ulos tuhka-vesivirran 14 mukana astian pohjasta. Pieni määrä hienoa hiiltä, joka kenties ei ole täysin erottunut, siirretään vesifaasin mukana (poistettu tuhka-vesiainesosa) hienon hiilen talteenotto-asemaan 15 (kts. kuvio 2B).

19 74728

On merkittävää tarkastella uudelleen niitä eri fyysisiä ilmiöitä, joita tapahtuu kussakin pesuvaiheessa parantaen toiminnan tehoa ja hyötysuhdetta.

Ohjattaessa hydrofobinen polymeeri-öljypintainen hiili-vesiliete suuttimen D läpi ei-haluttu mineraalituhka, joka sisältää suuren prosenttimäärän epäedullista mineraalirikkiä ja inerttejä palamattomia aineksia, sekoittuu perusteellisesti veteen. Tämä tuhka on edullisesti vedellä kasteltu ja pyrkii työntymään vesifaasiin ja pysymään märkänä sen kastelemana. Hienojakoisen hiilihiutale-vesilietteen kulku suuttimen ja ilmatilan läpi ja törmääminen pintaan tapahtuvat kaikki voimakkaiden hiertovoimien vaikutuksen alaisena, jolloin järjestelmä sorboi ilmaa, joka tulee suljetuksi hiilihiutaleeseen.

Itse hiilihiutaleen tiheys on pienempi kuin hiilen johtuen sen pinnassa olevasta kemiallisesti polymeroidusta orgaanisesta kerroksesta, joka on vähemmän tiheä kuin vesi, edelleen tämä johtuu läsnäolevasta polttoöljystä, joka on sorboitu öljyhakuiseen ja vesipakoiseen hiilihiukkaseen ja lisäksi se johtuu hiutaleeseen sorboidusta ilmasta.

Tällöin hiilihiutaleen tiheys muodostuu pienemmäksi kuin veden ja koska se hylkii vettä, se nousee nopeasti läsnäolevan veden pinnalle johtuen lisääntyneestä hydrofobi-suudestaan. Toisaalta tuhka säilyy hydrofiilisena ja itse asiassa käsitellyt hiilipinnat hylkivät sitä, jolloin se edullisesti työntyy vesifaasiin. Tuhkan tiheys on suurempi kuin veden ja se pyrkii painumaan tai laskeutumaan alas vesimassan läpi. Vaikkakaan tässä ei haluta sitoutua mihinkään teoriaan, ovat yllä kuvatut tekijät esimerkkejä erinomaisesta ja hyvinkin täydellisestä paljon rikkiä sisältävän hydrofiilisen tuhkan erottamisesta haaroituspoly-meroidusta hydrofobisesta hiilestä sekä edelleen ne ovat esimerkkejä entistä paremmasta hiilen talteensaamisesta. Hiilipitoisuuden vähentäminen poistaa useimmat tämänhet- 20 74728 kisistä esteistä hiilen käytölle polttoaineena.

Paitsi, että yllä kuvatulla tekniikalla saadaan tuhka poistetuksi entistä paremmin käsitellystä hiilituotteesta, niin sen lisäksi mukaan vangittu ilma ja aikaisempaa vesipakoisemmat ja öljyhakuisemmat hiilipinnat parantavat merkittävästi rikastetun ja käsitellyn hiilen talteenoton hyötysuhdetta.

Ensimmäisen pesun pesuprosessi toistetaan olennaisesti vastavirtapesujärjestelmässä, jolloin hiili muuttuu progressiivisesti puhtaammaksi kulkiessaan peräkkäisesti pesusäiliöiden 1, 2 ja 3 ylivirtausten ja talteenottojen läpi samalla kun puhtaaseen pesuveteen kuormittuu progressiivisesti vesiliukoisia ja vettyneitä kiinteitä epäpuhtauksia, jotka ovat tulleet vedetyiksi pesuveteen kierrätettäessä puhdistettua vettä vesikiertoputkesta A toiseen pestyyn hiutaleen talteenottosäiliöön IB vesi-kiertoputken 16 kautta. Säiliöön IB tuleva uusi tai kierrätetty, käsitelty pesuvesi dispergoituu hiutaleeseen ja saatu liete poistetaan pumpulla 17 säiliön pohjasta yhdessä toisen pestyn, säiliöstä IB tulevan ylivirtaus-hiutaleen kanssa in line sekoittimen 18 kautta pesusäiliöön 3 hiertosuutinelimen S läpi.

Erotettu tuhkapesuvesi poistetaan pesusäiliöstä 3 säiliön pohjasta ja pumpataan vastavirtaan ensiksi pestyn aineksen säiliöön IA, josta se puolestaan pumpataan säiliöön IA kerätyn ylivirtaushiutaleen mukana in line sekoittimen ja suuttimen E kautta pesusäiliöön 2. Tuhkapesuvesi, joka sisältää hiiliosasia, jotka eivät flokkuloituneet ja ylivirraneet säiliöön IB, poistuvat putken 19 kautta vesisäiliön 2 pohjaosasta ja työntyvät väkisin hienon hiilen talteenottoputkeen B-l, jonka kautta talteenotettu hiili kerätään sarjaan hiilen talteenotossa 15 olevia säiliöitä, joihin muussa tapauksessa hukkaanmenevä hieno 2i 74728 hiili otetaan talteen. Pieniä määriä hiukkasmaista hiiltä sisältävä, perusteellisesti sekoitettu tuhka-vesisuspensio erotetaan pesuveden talteenottojärjestelmässä ohjaamalla se laskeutus- tai selkeytys- ja lajittelulaitteen läpi ja lopuksi lingon läpi, jossa runsastuhkaiset ja vähävetiset kiinteät hiukkaset otetaan talteen ja lingotaan pois prosessista. Suspendoiduista kiinteistä hiukkasista vapautettu pesuvesi käsitellään edelleen kohdassa 20 talteenotetun veden tilan valvomiseksi ennen sen uudelleen-kierrätystä. Puhdas käsitelty prosessivesi kierrätetään uudelleen alkuperäisen vesipitoisen hiililietteen valmistamiseksi ja tällaista toista vedenvalmistusta saatetaan tarvita kokonaisprosessissa silloin, kun materiaalivirta on tasapainossa.

Pesty hiiliflokkulaatti tai hiilihiutale tulee viimeiseen pesuvaiheeseen säiliöstä IB. In line sekoittimesta 18 flokkulaattivesiliete siirtyy paineen alaisena hierto-suuttimen F läpi. Veden ja hiilihiukkasten seos sumutetaan jälleen ja kerätään pesusäiliöön 3. Nopeus ja suuttimien D, E ja F kautta tapahtuva voimakas hierto mahdollistavat sen, että pesuvesi saavuttaa kaiken aikaisemmin hiili-flokkulaatin välisaumoihin juuttuneen tuhkan auttaen siten kussakin pesuvaiheessa vapauttamaan tuhkaa veteen ja poistaen yhä enemmän hiilessä olevia reagoivia tuhka-epäpuhtauksia. Pesusäiliöissä 1, 2 ja 3 kehitetty massiivinen vesifaasi kelluttaa flokkuloituneen hiili-öljy-ilmamassan pesusäiliösarjän 1, 2 ja 3 yläosaan ja saattaa hiiliflok-kulaatin ylivirtaamaan peräkkäisesti kokoojasäiliöihin IA, IB ja 1C. Hienon flokkulaatin ylivirtaus säiliöstä 3 säiliöön 1C siirtää pestyn flokkulaatin vesipitoisena virtauksena mekaaniseen kuivauslaitteeseen putken C kautta.

Tässä vaiheessa rikastettu, haaroitettu, puhdas hiililiete on huomattavan täydellisesti kuiva tarvitsematta käyttää lämpöenergiaa. Tässä on esitetty linko, joka on eräs edullinen mekaaninen laite tähän tarkoitukseen. Voidaan 22 74728 myös huomata, että prosessin tässä vaiheessa "kuiva" talteenotettu hiilituote ei tarvitse veden lämpöhaihdutusta johtuen siitä, että veden vetovoima on vähentynyt suurten hiili-öljypintojen ja mekaanisesta kuivausvaiheesta tal-teenotetussa flokkuloidussa "kuivassa" hiilessä olevan näiden suurten pintojen väliin fyysisesti jääneen veden välillä.

Kuivaa hydrofobista ja puhdistettua hiiltä voidaan edullisesti käyttää tässä vaiheessa energiapitoisena ja vähän rikkiä sisältävänä polttoaineena, jota voidaan kutsua nimityksellä tuote I. Tätä polttoainetta voidaan käyttää suoraan lämmitykseen.

Esillä olevan keksinnön pääasiallinen käytännön tarkoitus on kuitenkin saada aikaan nestemäinen polttoaine, jota voidaan helposti pumpata veteen, mutta jolla on sellainen Teologinen laatu, että muodostuu tiksotrooppinen neste.

Tiksotrooppinen neste on sellainen, jolla on "rakenne" tai joka pyrkii muuttumaan viskoosiseksi ja geelimäiseksi seistessään liikkumattomana, mutta jonka viskositeetti vähenee ja "rakenne" tai geeli heikkenee huomattavasti ja nopeasti silloin, kun tiksotrooppinen neste saatetaan hiertojännitysten alaiseksi esimerkiksi sekoittamalla ja pumppaamalla tai lämmittämällä se yli "tippapisteen".

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa mekaanisen vedenpoiston jälkeen kuljettimelta tuleva kuiva, rikastettu hiilituote I sekoitetaan polttoöljymäärään (painosuhde eismerkiksi 1:1), joka polttoöljy on edullisesti lämmitetty viskositeetin vähentämiseksi silloin, kun polttoöljy on raskasta viskositeettiastetta, jolloin sekoitus tapahtuu esisekoitussäilöissä pumpattavan nesteseoksen muodostamiseksi jälleen.

Edullinen vaihtoehtoinen toimintatapa on ohjata esisekoitus- 23 7 4 7 2 8 säiliöissä oleva polttoaine-öljy-hiiliseos uuteen haa-roituspolymerointivaiheeseen, joka tapahtuu samalla tavoin kuin ensimmäinen haaroituspolymerointi mutta varsinaisen reaktion jälkeen. Tässä tapauksessa käytetään RC-^-OH-happoja, jotka ovat esimerkiksi mäntyöljyrasvahappoja, oleiinihappo jne. Kuitenkin menetelmän vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa on sallittavaa ja hyväksyttävää käyttää RC -OH-happoa, joka on tyydytetty (mikäli ei ole tarvetta kehittää toista reagoivaa haaroitusprosessia). Tässä jälkimmäisessä vaihtoehdossa ei lisättyyn tyydytettyyn tai tyydyttymättömään rasvahappolisäykseen tarvitse ottaa mukaan peroksidi- ja metalli-ioni-initiaattoria. Esimerkkejä tähän vaihtoehtoon ovat nafteenihapot.

Polymeeripintaisen haaroitetun hiilen, polttoöljyn ja RC" -OH-hapon ei-nestemäinen seos neutraloidaan olennaisesti vesiliukoisella alkalimetallilla ja öljy-hiilipolttoainetta sisältävä fluidisoitu hiukkasaines pumpataan in line sekoittimen läpi. Esimerkiksi kalsiumhydroksidiliuoksesta saatuja maa-alkalimetalli-ioneja lisätään virtaan siinä määrin, että ne ainakin osittain reagoivat kaksoishajotus-reaktioihin alkalimetallilla aikaisemmin neutraloidun happo-osan maa-alkalimetallisaippuoiden tai suolojen muodostamiseksi. Muitakin metalli-ioneja voidaan tässä vaiheessa valita lopputuotteen II "tippapisteen" modi-fioimiseksi tai säätämiseksi, joka lopputuote on nesteytetty hiili-öljyseos (C.O.M.).

Tämän jälkeen nestemäinen hiili-öljymassa ohjataan edelleen tehohiertokäsittelyyn, joka tapahtuu tehohiertojauhinlait-teessa, jollaista käytetään pigmenttien dispergoimiseksi öljyihin maalituotteiden valmistamiseksi.

Nestemäinen puhdas hiili-öljypolttoaineseos ei pyri millään tavoin sakkautumaan tai laskeutumaan ja se saadaan varastoitavasta talteen, jolloin muodostuu nestemäinen suurenergia- 24 74728 lähde moniin käyttötarkoituksiin.

Taulukko I esittää joitakin esillä olevan keksinnön mukaisia tuotteita käsitteleviä tietoja.

TAULUKKO I

Mentelmän vertailu nykyisiin hintoihin

Materiaali BTU/n:o $/MBTU $/tonni (1) N:o 2 polttoöljy V 19,5K 4,77: 186,00 (2) Raakaöljy* 15,7K 4,40 138,00 (3) N:o 6 polttoöljy 17,OK 3,65 124,00 (4) Hiili ROM 10,5 ,95 20,00 (5) Hiili (Deliberate Ben) 12,5 1,60 40,00 (6) Hiili (Elaborate Ben) 13,5 2,69 70,00 (7) Keksinnön mukainen tuote 13,5 1,38 37,38 (8) 7 + n:o 2 polttoöljy 16,5 2,85 94,00 (9) 7 + n:o 6 polttoöljy 15,0 2,53 76,00 * Raakaöljylle laskettu hinnaksi $ 20,00 tynnyri.

Seuraavat esimerkit valaisevat edelleen keksintöä.

Esimerkki I

2000 g lllinois'in n:o 6 hiiltä, jonka tuhkapitoisuus oli 5,35 %, jauhettiin noin 0,625 cm kokoisiksi kappaleiksi ja edelleen seulakokoon noin 48 - 200 mesh hydromurs-kainvalssijauhantayksikössä vesipitoiseksi nestemäiseksi lietteeksi, jossa oli nestefaasia noin 5 % kokonaispoltto-öljymäärästä ja noin 65 % vettä. Kiinteät hiilihiukkaset muodostavat noin 30 % nestemäisestä kokonaismassasta.

Alkuvaiheessa olevassa jauhatuskuormauksessa lisättiin yllä mainittuun jauhatussatsiin tai annokseen kemiallista haaroituspolymerointiseosta, jossa oli 500 mg mäntyöljyä, 25 7 4 7 2 8 100 g polttoöljyä ja 2 - 1/2 g natriumpyrofosfaattia.

Ennen myllyn tai jauhimen purkamista lisättiin 1 - 1/2 g (30 % vet^ess3) ja polymeerin haaroituspolymerointi suoritettiin hiilipintaan loppuun. Vesiliete poistettiin lyhyen ajan kuluttua tämän jälkeen myllystä, siirrettiin laskeutumisastiaan ja hydrofobinen haaroitettu hiili otettiin talteen poistamalla se vesifaasin pinnasta, jossa se kellui. Vesifaasi sisälsi hydrofobista tuhkaa, joka laskettiin pois. Kaikissa käsittelyvaiheissa käytetty vesi oli lämpötilaltaan 30 - 40°C.

Sen jälkeen, kun oli suoritettu useita uudelleendisper-gointeja uuteen pehmennettyyn pesuveteen ja talteenottoja siitä, otettiin talteen agglomeroitu haaroitettu hiili. BUchner'in suppilossa suoritetun suodatuksen jälkeen vesipitoisuus oli noin 15 %. Normaalisti ilman haaroitus-vaihetta käsitelty hiili sisältää 20 - 50 % vettä hienonnettuna samaan seulakokoon. Pesu voi olla tehokas jopa 20°C:ssa, mutta on edullista käyttää ainakin 30°C vesilämpötilaa. Vesi sisältää edullisesti fosfaattikäsit-telyainetta.

Talteenotettu, mekaanisesti kuivattu, puhdistettu ja käsitelty hiiliaggregaatti sekoitettiin öljyyn ja lisäksi 60 mg:aan mäntyöljyä. Perusteellisen sekoituksen jälkeen saatettiin kaustinen sooda, joka vastasi seoksen happoarvoa, reagoimaan mäntyöljyn vapaiden karboksyyliryhmien kanssa.

Useiden kuukausien seisotuksen jälkeen ei havaittu lainkaan nestemäisen h.iilipolttoaineseoksen laskeutumista.

Esimerkki II

Suoritettiin sarja ajoja, jotka olivat samanlaisia kuin esimerkissä I muuten, mutta mäntyöljyn (happojen) poly- meroitavien monomeerien sarjan kyseisest grammamäärät 26 7 4 7 2 8 korvattiin seuraavasti: a) styreenimonomeerit b) metyy-limetakrylaatti, c) metakryy1ihappo, d) oleiinihappo, e) disyklopentadieeni, f) dodekyylimetakrylaatti, g) oktadieeni 1, 7, h) 2, 2, 4 trimetyylipenteeni -1, i) glysidyylimetakrylaatti ja j) soijaöljyrasvahappoja. Jauhetun, käsitellyn hiilen pinnan kemiallinen haaroitus muutettiin vastaavasti voimakkaasti hydrofobiseksi ja käsiteltiin esimerkin 1 tapaisesti. Kummassakin tapauksessa kuivauksen jälkeen sekoitettiin talteenotettuun hiili-aggregaattiin sama määrä mäntyöljyä (happoja). Happamuus neutraloitiin emäksellä ja vastaavia nestemäisiä poltto-ainesuspensioita valmistettiin. Kaikilla oli tiksotrooppinen ominaisuus, joka riippui metalli-ionista, joka oli valittu syrjäyttämään alunperin lisätyn alkalimetallihydroksidin natriumioni. Laskeumaa ei havaittu useiden viikkojen tutkimuksen jälkeen riippumatta valitusta polymeroituvasta monomeerista.

Esimerkki III

Esimerkki suoritettiin esimerkin I tapaan paitsi, että 2 g butyyliperoksidia käytettiin haaroituspolymerointi-vaiheessa tilalta. Vesi käsiteltiin 2 g:lla Triton X-100:lla ja 25 g natriumpyrofosfaattia oli läsnä alkuperäisessä lietevedeesä. Vesifaasissa oleva tuhka suodatettiin pois sen jälkeen, kun se oli käsitelty kalkilla. Tuhkapitoisuus väheni noin 4,28 ?i:sta noin 1,9 Ä: iin viiden erillisen pesun jälkeen, joissa vettä käsiteltiin myös samoilla käsittelyaineilla. Haaroituspolymeroinnissa käytetty mäntyöljy (hapot) sekä käsittelyn jälkeen lisätty mäntyöljy neutraloitiin ensiksi kaustisella soodalla ja myöhemmin käsiteltiin vastaavalla määrällä vesiliukoista maa-alkalimetallia (kalsiumhydroksidi). Talteenotettu mekaanisesti kuivattu puhdas hiili-öljytuote pelksitettiin edelleen polttoöljyllä juoksevaan viskositeettiin. Järjestelmän viskositeetti tai Teologia osoitti, että se oli tyypiltään tiksotrooppinen ja geelimäinen, josta syystä 27 74728 ei ollut odotettavissa mitään laskeutumista aineksen seisoessa.

Esimerkki IV

Alkuvaiheessa arvioitiin luultavasti edulliseksi lisätä mukaan kemialliset haaroituskomponentit ennenkuin hiili oli hienonnettu seulakokoon 48mesh hienojauhatustekniikoilla, joihin haarituskomponentteihin kuului RC"^-0H tyydyttymät-tömät monomeerihapot (mäntyöljy), metalli-ioni-initiaat-torikatalyytti, joka aloittaa vapaan radikaalin muodostumisen peroksidista sekä peroksidista vapaa radikaalipolymerointi-katalyytti.

Lisäysaikojen tutkimus osoitti, että edullisempi tuhkan poistuminen ja hiilen talteenotto saadaan aikaan pelkistämällä tai hienontamalla hiili ensin pienemmäksi kuin seulakoko 48 käsitellyssä vesilietteessä. Tämän jälkeen lisätään mukaan vapaan radikaaliperoksidikatalyytin metalli-initiaattori, polttoöljy ja veteenliukenematon polymeroitava monomeeri. Vapaaradikaalikatalyytti lisätään vasta heti sen jälkeen, kun jauhatusvaiheet on suoritettu loppuun ja ennen pesuvaiheiden talteenottoa. Tähän hetkeen asti viivytetään monomeerin varsinaista polymerointihaa-roitusta.

Seuraava toimenpide esittää parasta toimintatapaa ja toteutusta, joka tällä hetkellä tunnetaan.

Hiili hienonnetaan seulakokoon 200 mesh (suunnilleen) käsitellyssä vesilietteessä (natriumtetrapyrofosfaatti ).

2000 g hiiltä on myllyssä. Myllyn sisältöön lisätään 1/2 g mäntyöljyhappoja, 100 g polttoöljyä ja 1 g metalliini t iaattor ia (Cu kuparinitraattina). Panosta tai annosta pidetään 30°C lämpötilassa. Juuri kun jauhatus on tarkoitus keskeyttää, lisätään sekaan 1,64 g ^2^2' hyllyn sisältö 28 74728 pumpataan tehohiertokeskipakoispumpulla vastaanottoastiaan, joka on varustettu nopealla sekoittimella. Hiili-vesiliete pidetään dispergoidussa tilassa vastaanottoastiassa noin 10 minuutin ajan ja pumpataan sen jälkeen suuressa paineessa hienon suihkusuuttimen läpi, jossa voimakkaat hiertovoimat sumuttavat lietteen hienoiksi pisaroiksi. Ilmalla sumucstut pisarat suunnataan käsitellyn pesuveden sisältävän astian pintaan, jossa tuhka eroaa veteen ja tässä vaiheessa ilmastetut hiiliosaset nousevat kelluen pintaan ja ne otetaan talteen sekä tyhjösuodatetaan tai lingotaan. Alkuperäinen tuhkapitoisuus oli A,45 % ja käsitellyn puhtaan hiilituotteen tuhkapitoisuus oli 1,50 %. Edelleen havaittiin, mettä 1905 g puhdasta hiiltä saatiin talteen, mikä tarkoitti yli noin 95 % hiilen talteensaantia.

Aikaisemmin kemiallisessa haaroituksessa ja yleensä poly-merointimenetelmissä käytetyt monomeerit vaativat painetta, koska ne ovat kaasumaisia. Kuitenkin keksinnön tarkoituksia silmälläpitäen ovat menetelmän kokonaistaloudelliset tekijät äärimmäisen tärkeitä, joten tässä yhteydessä käytetään ainoastaan monomeerejä, jotka ovat nestemäisiä huoneen lämpötilassa. Lisäksi jotkut tekniikan tasoon liittyvät monomeerit kykenevät muodostamaan jauhemaisen hiilen korkeisiin pintoihin hydrofobisen pinnan, mutta eivät ole luonteeltaan yhtä öljyhakuisia kuin toiset. Keksinnön tarkoituksesta johtuen voidaan esimerkkeinä kemiallisessa haaroitus- ja polymerointivaiheessa mainita metyyli- ja etyylimetakrylaatti, metyyli- ja etyyliakry-laatti, akrylonitriili, vinyyliasetaatti ja styreeni.

Kemiallisessa haaroitusvaiheessa voidaan menestyksellisesti käyttää tyydyttymätontä monomeeria, j~ka on nestemäinen huoneen lämpötiloissa ja jossa ei ole polaarista karboksyy-liradikaalia. Esimerkkejä monomeereista, jotka on todettu tehokkaiksi hiilen kemiallisessa haaroituksessa, ovat: styreeni, krakkausgasoliini, disyklopentadieeni, koksiga- 29 74728 soliini, polymeerigasoliini, joita kaikkia on saatavissa eri jalostusprosesseista.

Edullista käytännössä on kuitenkin tutkimustemme perusteella käyttää tyydyttymätöntä veteenliukenematonta monomeerista orgaanista happoa, jonka yleisrakenne on RC“^-0H, jossa R on tyydyttymätön ja siinä on ainakin noin 8 hiiliatomia hiilivetyosassa. Taloudellisesti kiehtova ja erittäin tehokas on mäntyöljy, joka on hyvinkin tunnettu sivutuote paperiteollisuudessa ja jota on saatavissa eri puhtaus-asteina. Eräässä asteessa on yleensä yli 95 % oleiinihappoa, jolloin suurin osa lopusta aineksesta on hartsihappoja. Käyttökelpoisia ovat kaikki tyydyttymättömät rasvahapot, joita saadaan kasvisöljyistä, esimerkiksi soijaöljystä jne. Samoin käyttökelpoisia ovat dehydratoidut risiiniöljyn rasvahapot, vaikkakin ne ovat suhteellisen kalliita.

Sen jälkeen, kun kemiallinen haaroitusvaihe on suoritettu loppuun ja tavallisesti kaiken vesipesun jälkeen on edullista käyttää lisää RC“^-0H. Kaikkia yllä kuvattuja tyydyttymät-tömiä pitkäketjuisia orgaanisia happoja voidaan käyttää. Sekundäärisessä käytössä, mikäli toista haaroituspolyme-rointia ei suoriteta, on myös sopivaa laajentaa käyttökelpoisten orgaanisten RC" -OH-happojen luokkaa käsittelemään ne, joissa R on tyydyttynyt ja tämä luokka on erityisesti avoin käsittäen sekä hyvin jalostetun nafteenihapon että useita varsin ainutlaatuisia nafteenihappolähteitä, esimerkiksi venezuelalaiset raakatuotteet ja tiettyjä bunk-keripolttoaineita, joiden tiedetään sisältävän monia nafteenihappofraktioita. Hartsihapot ovat myös käyttökelpoisia.

Nafteenihappo voi myös olla reagoiva resonanssi-ilmiön välityksellä ja sen reaktiokyky voi olla olennaisesti yhtä suuri kuin tyydyttymättömien RC”^-0H-happojen haaroi tusva iheessa . Vaikka alkuvaiheen kokeet osoittavat jonkin verran reaktiokykyä huolimatta siitä, että naf- 30 74728 teenihapot ovat tyydytettyjä, eivät nämä viimeksi mainitut hapot ole vielä saavuttaneet täysin käyttökelpoista asemaa kemiallisessa haaroitusvaiheessa.

USA-patentei8sa 4,033,852 ja 3,376,168, Horowitz, on esitetty reaktiokykyisiä metalli-ioniasemakatalyytti-initiaattorisuoloja, joista on käyttökelpoisiksi mainittu: hopeanitraatti, hopeaperkloraatti, hopea-asetaatti ja muut jalometalli-ionit käsittävät platinan ja kullan.

Nikkeli ja kupari on myös mainittu hyödyllisiksi aloitusvaiheessa vapaan radikaalin kehittämiseksi peroksidi-katalyytistä reagoivien polymeroitavien monomeerien haa-roittumisen kiihdyttämiseksi tällä tavoin esimuodostettujen polymeerien perushaaroihin. Näitä metalli-initiaattori-ioneja käytetään veteenliukenevien suolojensa muodossa.

Tässä yhteydessä pidämme edullisena käyttää kupari-ionia tällä hetkellä menetelmäämme parhaiten sopivana toimintamuotona. Voidaan kuitenkin todeta, että on olemassa todisteita siitä, että varsin suuri määrä muitakin tunnettuja katalyyttisesti aktiiveja metalleja on käytettävissä esillä olevan keksinnön tarkoitusten saavuttamiseksi. Mahdollisesti arvokkaita ovat Fe, Zn, As, Sb, Sn ja Cd, mutta niiden mainitseminen ei rajoita keksintöä. Tällöin siis termi metalli-ionikatalyytti-initiaattori käsittää kaikki katalyyttisesti aktiiviset metallisuolat, joita voidaan käyttää polymeroituvasti aktiivisten metalli-ioniasemien muodostamiseksi jauhemaisen hiilen pintoihin.

Käytetty prosessivesi on edullisesti lämpötilassa 30 - 40°C. Mikäli lämpötila ylittää tämän yleisesti ottaen optimialueen, on havaittu, että vaikkakaan hiiltä ei häviä, niin tuhkan poistuminen vähenee. Mikäli lämpötila on tämän alueen alapuolella, on seurauksena se, että paitsi, että tuhkan poistuminen muodostuu epätäydel-lisemmak^i, niin lisäksi hiilen talteensaanti menetelmässä vähenee. Pesu voidaan suorittaa alemmissa lämpötiloissa, 31 74728 mutta noin 30°C:ssa on havaittu yleistä paranemista.

On saatu aikaan noin 95 % hiilen talteensaanti vähennettäessä vesipitoisuustyhjösuodatuksella noin 12 painoprosenttiin. Veden käsittely on havaittu hyödylliseksi.

Keksinnön mukaisen kemiallisesti haaroitetun hiilen Soxhlet-uutto osoittaa hyvin vähän vapaata öljyä poistuneen (lukuunottamatta polttoöljymenetelmän lisäyksiä). Tuotteen I mukaisen hiilen happoarvo todettiin olennaisesti samaksi kuin RC" -OH-happo, jota käytettiin sekä haaroitusvaiheessa tai vaiheissa että myöhemmissä RC”^-OH-lisäyksissä tyydyttyneenä tai tyydyttymättömänä R-ryhmässä.

Aikoinaan kemiallinen haaroitusvaihe aktivoitiin käyttämällä orgaanisia peroksideja, joita normaalisti käytetään vapaissa radikaalipolymerointireaktioissa. Havaittiin kuitenkin, että vetyperoksidi oli sille sopiva ja hyödyllinen substituutti tuodessaan mukaan toiminnan taloudellisuuden. Käytettäessä ^02 on havaittu, että hiilen talteensaanti tehostuu.

Haaramonomeeripolymerointilisäysvaiheessa näyttää siltä, että käytettäessä noin 5 % polttoöljyä katalyytissä saadaan aikaan entistä parempi hiilen talteenotto ja samoin opti-miarvo. Toiminnan kannalta ei ole ratkaisevaa, onko polttoöljyä hieman yli tai ali 5 Ä.

Veden käsittely vaihtelee tunnetusti käytettävissä olevan veden mukaan. Joissain tapauksissa saattaa zeoliitti-tai permutiittivesikäsittely olla edullinen. Muut veden-käsittelymenetelmät ovat erikoisalaa ja ne voivat osoittautua edullisiksi verrattuna käsittelyyn ainoastaan tunnetuilla fosfaattilisäaineilla, jollainen on esimerkiksi tetra-natriumpyrofosfaatti. Joissain tapauksissa voi osoittautua erittäin arvokkaaksi lisätä anionisten, ei-ionisten ja kationisten luokkien orgaanisia, pinta-aktiivisia lisä- 32 7 4 7 2 8 aineita. Tässäkin tapauksessa niiden käytön taloudellisuus punnittuna vasten tuhkanpoiston ja hiilen talteensaannin etuja voi hyvinkin tarkasti riippua käsiteltävästä hiilestä ja käsittelyveden lähteestä.

Koska prosessivesi voidaan ottaa talteen kierrätettynä takaisin tuhkan laskeutumisaltaista, voidaan alkuperäisiä vesikustannuksia säästää huomattavasti.

Hiilen talteenottoa voidaan parantaa lisäämällä kaksi-vaiheisesti kemiallisia haaroituslisäaineita. Ts. haluttaessa voidaan käsittelyn aikana suorittaa hienojakoisella hiilellä kaksi täydellistä ja erillistä haarapolymerointireaktioseos-lisäystä ja reaktiota. Aikaisempi toiminta on osoittanut tämän edulliseksi. Joissain koekäytöissä on saatu aikaan noin 66 % luokkaa oleva tuhkan väheneminen (1,5 % jäännöstuh kaa hiilituotteissa).

Esimerkeissä esitetty kemiallisten haaroituslisäaineiden kokonaismäärä on tyydyttävä ja toiminnan kannalta riittävä. Epäilemättä voidaan toiminnan kannalta laajaltakin vaihdella modifikaatioita sekä reagoivien aineiden suhteessa että niiden suhteessa käsiteltävän hiilen painoon. Rajoittavat tekijät modifioidaan luonnollisesti taloudellisten laitosten kokemusten osoittamien säästöjen ja taloudellisten näkökohtien mukaisesti.

Hiilen koon pienentämiseksi valmistetussa hiililietteessä ovat hiilen ja veden prosenttiluvut muuttuvia riippuen jälleen käytetyistä jauhatusmenetelmistä sekä luonnollisesti hiilen ja veden alkuperästä. Hiilen jauhatusalan ammattimies kykenee helposti määrittämään nämä suhteet tietyille olosuhteille.

Yllättävä etu on havaittu talteenotetun öljykäsitellyn ja haaroitetun hiiliflokkulaatin suhteellisen pienessä vesipitoisuudessa ja siinä mielessä, että vesi on suh- 33 74728 teellisen helppo poistaa puhtaasti mekaanisesti, kuten esimerkiksi lingolla, painesuodatuksella jne., jotka mekaaniset laitteet on sovellettu jatkuvaan prosessiin. Lämpöenergiaa ei tarvita vedenpoistoon ja kuivaukseen. Tässäkin tapauksessa keksinnön mukaisen menetelmän edut heijastuvat suhteellisen pieninä pääomakustannuksina (arviolta 2/3 aikaisempien hiilenrikastuslaitosten kustannuksista) laitoksen ja laitoksen toiminnan kustannusten kannalta.

Fluidisoidun hiilen muodostamiseksi voidaan käyttää kaiken-asteisia polttoöljyjä, jopa n:o 6 polttoöljyä, mikä on erittäin herkästi muuttuva seos.

Se seikka, että hiilen louhinnassa tavallisesti seulakokoon 28 mesh jauhettu hiili jättää jälkeensä noin 40 % alkuperäisestä hiilestä hienompana seulakokona, jota jäljellä olevaa määrää ei nykyään voida hyödyntää kaupallisesti, antaa mahdollisuuden käyttää hyväksi näitä louhintajätteitä. Hiilen jäätymistä pakkasessa ei esitettyjen kuivattujen ja kiinteiden hiilituotteiden I tai II kohdalla tapahdu sekä siitä syystä, että varastoitaessa ei ole läsnä vettä että johtuen myös tuotteen kuljettamisesta "kuivassa" tilassa. Keksinnön mukaisessa fluidisoidussa tiksotroop-pisessa muodossa (tuote II) tuote voidaan siirtää pumppaamalla .

Hiilen häviö pesuvaiheiden aikana on ollut noin 10 % luokkaa. Tähän mennessä saadut kokemukset osoittavat, että keksinnön mukainen menetelmä parantaa (vähentää) raaka-ainehukkaa.

Käytettäessä joitain polttoöljyjä nesteytetyn tuotteen II valmistamiseksi on edullista lämmittää komponentit yhdessä esisekoittimessa. Yleisesti ottaen lämpötilat 65 - 107°C on havaittu hyödyllisiksi.

34 74728 Käsittelyssä on hukattu hyvin vähän vettä ja lopputuotteissa hävinnyt vesi korvataan tavallisesti luonnostaan hiilessä läsnäolevassa tai aikaisemmasta käsittelystä jääneellä vedellä. Tudte II sisältää ainoastaan noin 6 % vettä ja kuiva puhdas hiilituote I sisältää yleensä korkeintaan noin 12 % vettä.

Koska vesi kierrätetään, ainoa jätetuote menetelmästä on lingottu tai keskipakoiskäsitelty tuhka. Kuivauksessa ei käytetä lämpöenergiaa, josta syystä menetelmä on ympäristöystävällinen.

Claims (33)

35 7 4 7 2 8

1. Rikastettu hiilituote, jolla on alhainen tuhka- ja rikkipitoisuus, tunnettu siitä, että hiili on sekä hydrofobinen että öljyfiilinen ja on hiukkasmaisessa muodossa, joiden hiukkasten pinnoilla on päällyskerros, joka on orgaanisen tyydyttyinättömän monomeerin polymeeri.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että rikastettu hiili on kuivaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että se sisältää pienen määrän veteen liukenematonta nestemäistä hiilivetypolttooljyä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että veteeniiukenematonta hiilivetypolttoöljyä on 0,1 - 10 paino-% hiilen painosta.

5. Patenttivaatimuksen 1 ja 3 - 4 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että sen vesipitoisuus on 6 - 20 paino-%, edullisesti 6-12 paino-%.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen hiili-tuote, tunnettu siitä, että hiiliosasten koko on 295 - 76 pm tai pienempi.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen hiili-tuote, tunnettu siitä, että mainittu orgaaninen tyydyttymätön monomeeri on veteenliukenematon rasvahappo, jolla on seuraava kemiallinen rakenne O II R - C - OH 36 7472 8 jossa R on tyydyttymätön ryhmä, joka sisältää ainakin 8 hiili-atomia.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että orgaaninen tyydyttymätön monomeeri on öljyhappo, naftaleenihappo, kasvisperäinen siemenrasvahappo, tyydyttymätön rasvahappo tai disyklopentadieeni.

9. Patenttivaatimuksen 3-8 mukainen hiilivety, tunnet-t u siitä, että veteen liukenematon hiilivetypolttoaine on n:o 2 tai 6 polttoöljyä.

10. Patenttivaatimuksen 1-9 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että hiiliosaset on suspendoitu nestemäiseen hiilivetyyn, joka muodostaa jatkuvan faasin siinä oleville hiiliosasille.

11. Patenttivaatimuksen 1-10 mukainen hiilituote, tunnettu siitä, että hiiliosasten pinnat on päällystetty mainitun polymeerin suoloilla.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen hiilituote, tunnet-t u siitä, että alkali- ja maa-alkalimetalli-ionit muodostavat polymeerin suolat.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen hiilituote, tunnet-t u siitä, että hiili-öljyseos sisältä noin 50 paino-% hiiltä seoksen kokonaispainosta.

14. Menetelmä rikastetun hiilituotteen valmistamiseksi, jossa hydrofobinen öljyfiilinen polymeeripinta muodostetaan kemiallisesti hiukkasmaiselle hiilelle, jolloin vedellä kostutettu tuhka erotetaan polymeeripinnalla varustetuista käsitellyistä hiilihiukkasista poistamalla vedellä kostutettu tuhkafaasi, ja 37 74728 hydrofobinen ja öljyfiilinen hiilifaasi otetaan talteen, tunnettu siitä, että saatu hydrofobinen ja öljyfiilinen hiilifaasi käsitellään sekoitusvyöhykkeessä (7a), jossa hiili-faasi ja pesuvesifaasi sekoitetaan keskenään korkeassa leik-kausvoimavyöhykkeessä hiilifaasin ja pesuvesifaasin pienten pisaroiden tehokkaaksi sekoittamiseksi, jonka jälkeen seos poistetaan sekoitusvyöhykkeestä (7a) leikkauspaineen alaisena niin, että se törmää pesuveden (7b, 7c) massan yläpintaa vastaan ja tunkeutuu sen sisään, jolloin tuhkahiukkaset joita hiilifaasi vielä sisältää, joutuu läheiseen kosketukseen veden kanssa niin, että vedellä kostutettu tuhka vapautuu ja siityy vesifaasiin ja poistuu (8) sen mukana, jolloin hydrofobinen hiilimassa kelluu vesifaasin päällä ja erotetaan siitä ja fysikaalisesti estetty vesi poistetaan (12) hiilifaasista mekaanisesti jolloin rikastettua "kuivaa" hiilituotetta otetaan talteen (13).

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesilietteeseen (2) syötetään (3) polttoöljyä.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kemiallinen käsittely käsittää vesi-lietteessä (2) olevien hiiliosasten saattamisen yhteen reagens-siseoksen (3) kanssa, johon seokseen kuuluu vapaaradikaali-polymerointikatalyytti, vapaaradikaalikatalyytti-initiaattori; polttoöljy? ainetta, joka on tai johon kuuluu orgaaninen tyydyttymätön monomeeri.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vapaaradikaalipolymerointikatalyyttina käytetään orgaanista tai epäorgaanista peroksidia, edullisesti vetyperoksidia, bentsoyyliperoksidia, happea tai ilmaa.

18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vapaaradikaalikatalyytti-initiaattorina 38 74 72 8 käytetään aktiivista metalli-ionia, edullisesti kupari-, rauta-, sinkki-, atseeni-, antimoni-, tina- tai kadmiumionia.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kemiallinen käsittely suoritetaan lämpötilassa 30 - 40°C.

20. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiili käsitellään vesilietteessä aineella joka on tai johon kuuluu veteeniiukenemattoman rasvahapon, jonka kaava on 0 ti R - C - OH jossa R on tyydyttyinätön osa, joka sisältää ainakin 8 hiili-atomia, vesiliete.

21. Patenttivaatimuksen 14 - 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiili käsitellään aineella, joka on öljyhappo, naftaleenihappo, kasvisiemenöljyn rasvahappo, tyydyttymätön rasvahappo, mäntyöljy, maissiöljy, disyklo-pentadieeni, polymeeribensiini, soijapapuöljy, risiiniöljy, Venezuelan raaka- tai bunkkeröljy.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrofobinen ja öljyfiilinen hiili erotetaan (6) vesivirrassa olevista tuhka- ja rikkiepäpuhtauk-sista käyttämällä vaahdotustekniikkaa, jossa muodostetaan öljypitoinen vaahtofaasi, johon hydrofobinen ja öljyfiilinen hiili dispergoidaan ja että mainittu öljypitoinen vaahtofaasi kuoritaan vesivirrasta hiilen erottamiseksi rikki- ja tuhka-epäpuhtauksista.

23. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vesivirtaan lisätään lisäainetta tuhkan 39 7 4 7 2 8 irrottamisen tehostamiseksi hiukkasmaisesta hiilestä, jolloin lisäaineena käytetään natriumpyrofosfaattia, kalkkia tai orgaanisia pinta-aktiivisia aineita.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotettu hydrofovinen ja öljy-fiilinen hiili kuivataan (12) vesipitoisuuteen 6 - 12 %.

25. Patenttivaatimuksen 15 - 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi poistetaan mekaanisesti pestystä hiili-öljyfaasista linkoamalla (12) tai suodattamalla.

26. Patenttivaatimuksen 24 tai 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivattu hiili syötetään öljyvirtaan hiili-öljyseoksen (15) muodostamiseksi ja että metalli-ionien lähtöaine, edullisesti natriummhydroksidiliete, lisätään (17) hiili/öljyseokseen (15).

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiukkasmainen hiili hiili-öljyseoksessa hiiliosaset saatetaan edelleen kemialliseen oksastuskäsittelyyn.

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aluksi talteenotettuun hydrofobiseen "kuivaan" hiili-öljyseokseen (13), josta on mekaanisesti poistettu vesi ja tuhka, sekoitetaan lisää nestemäistä hiilivetypolttoainetta (14) ja veteen liukenemattomia RC*°-OH-happoja (16), joissa R on tyydyttyinätön hiilivetyryhmä, jossa on yli 8 hiiliatomia, haarapolymerointimetalli-ioni-initiaattori ja peroksidikata-lyytti toisen haarapolymeroinnin, jolloin pintamuunnetussa hiiliöljyseoksessa läsnäolevat happoioniryhmät muuttuvat metalli-ioniksi ja talteen saadaan (19) pumpattava nestemäinen hiili-öljytuote, jolla on tiksotrooppisia reologisia ominaisuuksia. 40 7 4 7 2 8

29. Patenttivaatimuksen 14 - 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että talteenotettuun (13) hydrofobiseen "kuivaan" hiili-öljyyn, josta on mekaanisesti poistettu vesi ja tuhka, sekoitetaan lisää nestemäistä hiilivetypolttoainetta (14) ja lisää veteenliukenemattomia RC=0-OH-happoja, joissa R:n yli 8 hiiliatomia sisältävä hiilivetyryhmä ei ole välttämättä tyydyttymätön, jolloin pintamodifioidussa hiili-öljy-seoksessa läsnäolevat happoioniryhmät muutetaan metalli-ioniksi ja pumpattavaksi hiili-öljytuotteeksi (19), joka on laskeutumaton.

30. Patenttivaatimuksen 14 - 29 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesifaasi esikäsitellään vedenkäsittely-menetelmällä ennen käyttöä: a) vesifaasi käsitellään natriumpyrofosfaatilla, b) vesifaasi käsitellään sekä orgaanisella että epäorgaanisella pinta-aktiivisella aineella tai c) vesifaasi viedään ioninvaihtovesipehmenninaineen läpi.

31. Patenttivaatimuksen 29 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veteen liukenemattomat RC*0-OH-hapot ovat valtaosaltaan nafteenihappoja tai valtaosaltaan luonnostaan läsnä runsaasti nafteenihappoa sisältävässä venezuelalaisessa raakaöljyssä.

32. Patenttivaatimuksen 14 - 31 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiukkasmainen hiili käsittä hienojakoista ainetta kaivosten jätelammikoista tai käytäviltä.

33. Laite juoksevan nestemäisen hiili-öljyseoksen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu hiilen jauhatuselimet (21) hiilen hiukkaskoon pienentämiseksi lukemaan alle 40 mesh vesipitoisessa kantoaineessa hiilivesilietteen muodostamiseksi, elimet (49), joilla syötetään mitattuja määriä 41 74728 kemiallisia reagoivia aineita ja aiheutetaan polymerointi-reaktio vesilietteessä oleviin hiliosasiin polymerointireaktio-vyöhykkeessä (27); pumppaus- ja sekoituselimet haaroitettujen hydrofobisten hiilihiukkasten eroamisen estämiseksi vesifaa-sista paineolosuhteissa; suutinpaineen laukaisuelimet paineisen hiili-vesilietteen johtamiseksi suurella nopeudella ja hier-rolla veteen ja vesimassan pintaan talteenotto- ja erotus-elimissä (28a, 28b, 28c), jotka ympäröivissä paineissa tehokkaasti ottavat talteen ja erottavat veden kostuttaman tuhka-faasin (29) käsitellystä hiilestä, joka virtaa vesimassassa; siirtoelimet talteenotetun hiilen kuljettamiseksi mekaanisiin kuivauselimiin (41), ylimääräisen veden poistamiseksi siirretystä hiilestä ja voimakkaasti hiertävät dispergointielimet (48), joilla käsitelty talteenotettu hiili dispergoidaan tiettyyn määrään polttoöljyyn (43), jota on riittävä määrä laskeutumattoman nestemäisen polttoainetuotteen valmistamiseksi . 42 74728