NL8302401A - Werkwijze voor de benutting van een koolsuspensie door sferische agglomeratie. - Google Patents

Description

* N/31.556-Kp/Pf/cs - 1 - < - *

Werkwijze voor de benutting van een koolsuspensie door sferische agglomeratie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een agglomeraat met goede mechanische en ver-brandingstechnische eigenschappen uit een waterige koolsuspensie onder toepassing van een bindmiddel.

5 Er zijn reeds werkwijzen bekend, waarmee waterige koolsuspensies, die in sterke mate het milieu verontreinigen en opslagproblemen veroorzaken, geschikt worden gemaakt voor verdere verwerking.

Zo worden in talloze octrooipublicaties ( ü.S.

10 4.234.320, DE 29 51, GB 2.024.250 A, DE 27 53 628, Ü.S.

4.126.426, BE 874.315) in algemene zin de benutting van kool-suspensies en meer in het bijzonder de agglomeratie daarvan behandeld.

De eerste trap van ieder van de genoemde werkwijzen 15 is het vermengen van de waterige koolsuspensie met een zogenaamd bindmiddel; het laatste is doorgaans een vloeibare koolwaterstof. De vermenging kan mechanisch (bijvoorbeeld met een schroefmenginrichting), door ultrasone energie of langs hydro-dynamische weg, waarbij vloeistoffasenmet grote onderlinge 20 verschillen in snelheid in contact worden gebracht, worden uitgevoerd. Als resultaat van de vermenging kleven de korrels aan de in water geëmulgeerde olie en vormen deze een agglome-maat met een eenvoudig filtreerbare deeltjesgrootte. In het algemeen is het gunstiger de menging uit te voeren bij hogere 25 temperaturen. Sommige werkwijzen (bijvoorbeeld Amerikaans oc-trooischrift 4.234.320) stellen voor de agglomeratie in twee trappen uit te voeren.

Volgens het Amerikaanse octrooischrift No. 4.234.320 wordt de waterige suspensie van de vaste stof vermengd met de 30 als bindmiddel gebruikte koolwaterstof onder heftig roeren, wordt het gevormde agglomeraat van het water en de niet-ge-agglomereerde korrels afgescheiden, waarna het agglomeraat gebracht wordt in een menginrichting die water bevat, waarvan de temperatuur hoger is dan het verwekingspunt van het bindmiddel.

35 In deze menginrichting wordt nog meer bindmiddel toegevoegd, 8302401 ' ' ï - 2 - waarna het zo verkregen agglomeraat, dat een betere kwaliteit heeft dan het voorgaande, wordt afgescheiden door een percus-siescheidingsinrichting van het hete water, dat in de werkwijze wordt teruggevoerd.

5 De werkwijze volgens het Amerikaanse octrooischrift

No. 4.126.426 wijkt in hoofdzaak van de voorgaande oplossing af doordat voorafgaande aan agglomeratie de koolsuspensie wordt gescheiden in twee fracties met uiteenlopende korrel-grootte. De fractie met de geringere korrelgrootte (beneden 10 0,1 mm) wordt vermengd met het bindmiddel en geagglomereerd, gescheiden, waarna de fractie met grotere korrelgrootte - die eenvoudiger kan worden behandeld - na ontwatering aan het agglomeraat wordt toegevoegd. In dit geval worden eveneens vloeibare koolwaterstoffen gebruikt als bindmiddel. De werk-15 wijze is doeltreffender bij hogere temperaturen.

Volgens het Belgische octrooischrift No. 874.315 wordt de roerbewerking die tot de agglomeratie leidt, uitgevoerd langs hydrodynamische weg: de vloeibare koolwaterstof wordt gemengd bij dë stromende koolsuspensie, de agglomeratie 20 na het roeren en de scheiding worden in een filtercentrifuge uitgevoerd. Volgens deze werkwijze is het doelmatig een waterige emulsie van de koolwaterstof te bereiden voordat deze met de koolsuspensie wordt vermengd.

Exacte gegevens betreffende mengverhoudingen en vis-25 cositeit kunnen worden gevonden in het Britse octrooischrift 2.024.250, volgens welk de agglomeratie wordt voorafgegaan door flotering ter concentrering van de droge stof. Een groot voordeel van deze werkwijze schijnt het lage olieverbruik te zijn.

30 Volgens het Duitse octrooischrift No. 2.753.628 wordt de agglomeratie uitgevoerd met een waterige olie-emulsie. Na de afscheiding wordt de werkwijze herhaald met het niet-geagglo-mereerde achterblijfsel.Een olie met hoog kookpunt werd gebruikt en de doelmatigheid wordt verhoogd door toevoeging van 35 oppervlakactieve middelen. De scheiding uit het achterblijfsel en het water wordt uitgevoerd op een schudzeef, waarna het agglomeraat wordt gezuiverd door te wassen uit het achterblijfsel .

8302401 - 3 - *

Op basis van bovengenoemde octrooischriften zijn de belangrijkste aspecten van de bekende werkwijzen als volgt: 1. De waterige koolsuspensie wordt vermengd met een vloeibare koolwaterstof als bindmiddel, zodat de deeltjes een 5 filtreerbaar agglomeraat vormen. De mengmethodes zijn verschillend: mechanische, hydrodynamische, en ultrasone methodes zijn beschreven.

2. De agglomeratie is effectiever indien de temperatuur van het systeem hoger is.

10 3. De gebruikte koolwaterstoffen zijn in hoofdzaak uiteenlopende vloeibare fracties van ruwe olie en van koolstof destillatieproducten .

4. Indien noodzakelijk wordt het product verder mechanisch en/of thermisch gedroogd.

15 Bij de bekende werkwijzen vereist de menging van de koolsuspensie met de agglomererende stoffen en de verwarming van het mengsel altijd twee aparte technologische trappen, waardoor de duur van de werkwijze en het beslag op de apparatuur aanzienlijk worden verhoogd.

20 Het doel van de uitvinding is deze tekortkomingen van de bekende technologieën op te heffen en op economische wijze een brandstof te verschaffen met een goede verbrandings- . waarde en een laag asgehalte.

Als resultaat van onze experimenten kon een werkwijze 25 worden uitgewerkt, waarbij de menging en de verwarming kunnen worden uitgevoerd in een enkele trap met behulp van damp die in de koolsuspensie wordt geleid.

Het nadeel van de bekende technologieën, waarbij verschillende vloeibare koolwaterstoffen werden gebruikt voor de 30 agglomeratie, berust op het feit, dat het product niet eenvoudig gehanteerd kon worden en dat in het algemeen de ver-brandingswaarde van de verkregen stof te wensen overliet.

Bij onze proeven werd waargenomen dat indien aan de als bindmiddel gebruikte stookolie of teerolie een geringe 35 hoeveelheid (1 tot 10%) zwarte pek wordt toegevoegd of ruwe teer wordt gebruikt die 50% zwarte pek kan bevatten, de fil-treerbaarheid, de mechanische sterkte en de scheidbaarheid van het achterbiljfsel van het product aanzienlijk worden ver- 8302401 - ' > - 4 - beterd, het asgehalte wordt verlaagd en de verbrandingswaarde ervan wordt verhoogd.

Bovendien hebben wij gevonden, dat het effect van de damp in aanzienlijke mate wordt verhoogd, wanneer deze wordt 5 vermengd met lucht, omdat op deze wijze de doelmatigheid van de menging wordt verbeterd.

Het is gunstig een oppervlakactieve stof toe te voegen aan de koolsuspensie. Zowel ionogene als niet-ionogene middelen kunnen worden gebruikt.

10 Gevonden werd tevens dat de toevoeging van een ge ringe hoeveelheid poedervormige kool (met een laag gehalte aan achterblijfseis) en, respectievelijk, agglomeraat dat als product is verkregen, aan het mengsel van koolsuspensie en olie een betere scheiding van het achterbiljfsel bevordert van de 15 deeltjes en tegelijkertijd de mechanische eigenschappen van het gevormde agglomeraat verbetert.

Dienovereenkomstig heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor de benutting van koolsuspensies door sfe-rische agglomeratie met het kenmerk, dat de koolsuspensie 20 wordt vermengd met stookolie of teerolie, die 1-10%, bij voorkeur 2-4%, zwarte pek bevat, of met ruwe teer, eventueel te zamen met poedervormige kool of een gereed agglomeraat en bij voorkeur met 0,01-1,0% ionogene of niet-ionogene oppervlakactieve stof, betrokken op het vaste-stofgehalte van de kool-25 suspensie, en deze wordt geagglomereerd met damp met een overdruk van tenminste 0,02 MPa en, desgewenst met tegelijkertijd ingevoerde lucht, vervolgens het agglomeraat wordt afgescheiden van het achterblijfsel en het vochtgehalte ervan wordt verlaagd.

30 Indien een koolsuspensie wordt verwerkt die gevormd was bij de raffinage van voor verkooksing geschikte kool, kan met behulp van de uitvinding het asgehalte zelfs beneden 12% worden verlaagd en kan het zo verkregen agglomeraat zelfs ook voor verkooksing geschikt worden gemaakt. Dit feit is van 35 groot belang voor de energiebedrijven.

Het wezen van de werkwijze wordt in algemene zin weergegeven in het bijgaande blokschema (fig. 1): 8302401 - 5 - € ·’

De koolsuspensie, die ca. 30% droge stof en ca. 35-40% achterbiljfsel, betrokken op de droge stof, bevat wordt vanuit een bezinkingshouder 1 met behulp van een suspensiepomp 13 door een warmtewisselaar 4 geleid in een voormengbak 5. In de 5 mengbak 5 kunnen poedervormige kool en, respectievelijk, agglomeraat desgewenst uit de reservoirs 3 resp. 21 worden bijgemengd. De koolsuspensie wordt geagglomereerd in een mengreac-tor 6 die in werking wordt gezet door de (tangentiële) invoer van damp, door uit een reservoir 2 via een pomp 12 ruwe teer 10 of, respectievelijk, stookolie of teerolie, die in de warmtewisselaar 4 zijn voorwerwarmd en 3% zwarte pek bevatten. Het is dienstig de olie door versproeiing met de damp in de meng-reactor te brengen. Het in de mengreactor 6 gevormde agglomeraat en de daarbij zich afscheidende suspensie van achterbiljf-15 seis worden wederom door de warmtewisselaar 4 geleid en vervolgens in een tegenstroomscheidingsinrichting 7, waarvan het bodemproduct een met olie gevormd koolagglomeraat is en het topproduct het als een dunne suspensie te verwijderen achterbil jfsel is. Het de scheidingsinrichting 7 verlatende agglo-20 meraat wordt ontwaterd door een mechanische scheidingsinrich-ting 9 en met het transportsysteem 10 naar de plaats van gebruik of opslag gestuurd. De de scheidingsinrichting 7 verlatende achterblijfselstroom wordt in menginrichting 8 vermengd met een uitvlokmiddel, en vervolgens naar een bezinkings-25 bak 11 gestuurd, van waaruit het bezonken achterblijfsel, dat ca. 40% vochtigheid bevat, door een pomp 15 naar een droogin-richting wordt getransporteerd. Het bovenlangs afstromende water, dat vrijwel vrij is van gesuspendeerde deeltjes, wordt via kraan 19 en pomp 14 gedeeltelijk gebruikt voor de voeding 30 van de scheidingsinrichting 7, en gedeeltelijk wordt het teruggevoerd via kraan 17 in de koolwasser.

Het bij scheidingsinrichting 9 vrijkomende filtraat wordt via kraan 18 in dezelfde watercirculatie geleid.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt nader toe-35 gelicht met behulp van de volgende voorbeelden zonder dat deze de beschermingsomvang beperken.

8302401 - o - * *

Voorbeeld I

Een koolsuspensie met een droge-stofgehalte van 250 g/1 en met een onverbrandbaar residu van 35% werd met een snelheid van 4 1/min door een warmtewisselaar geleid naar een 5 agglomeratiemenginrichting. Stookolie bevattende 3% zwarte pek (licht zwavelhoudende stookolie F60/130) werd met een snelheid van 100 g/min aan de tot 50-60°C voorverwarmde koolsuspensie toegevoegd. De viscositeit van de stookolie was 5,2 E° bij 70°C, het verwekingspunt van de erin opgeloste 10 zwarte pek bedroeg 85-96°C. De intensieve menging van de koolsuspensie en de toegevoegde olie werd bewerkstelligd door tan-gentiële directe invoering van damp. De olie werd tegelijkertijd met de damp versproeid. De druk van de voor het mengen gebruikte verzadigde waterstoom was 0,1 MPa. Het in de meng-15 inrichting gewarmde agglomeraat en de zich daarbij afscheidende suspensie van achterblijfseis werden via een warmtewisselaar naar een tegenstroomscheidingsinrichting geleid, waarvan het bodemproduct het met olie gevormde koolagglomeraat was en het achterbiljfsel als topproduct werd verwijderd in de vorm van 20 een dunne suspensie. Het agglomeraat uit de scheidingsinrich-ting werd ontwaterd door een vacuumfilter en getransporteerd naar de plaats van gebruik of opslag door middel van een transportsysteem. De hoeveelheid gevormd agglomeraat bedroeg 0,95 tot 1,0 kg/min, terwijl de samenstelling ervan als volgt 25 was: watergehalte 9% gehalte aan vaste stof 80% oliegehalte 11% onverbrandbaar residu 17%.

30 Het uit de scheidingsinrichting tredende achterbiljf- sel werd vermengd in de menginrichting met een uitvlokmiddel, en vervolgens in een bezinkingsbak, van waaruit het bezonken achterbiljfsel met een vochtgehalte van 40% naar een droogin-richting werd gevoerd.

35 De hoeveelheid aan achterblijfseis, die wordt ge vormd, bedroeg 420-450 g/min, terwijl het vochtgehalte daarvan opliep tot 40-42%.

Het oliegehalte van de 170-180 g gedroogd achterbil jfsel bedroeg 1,2-1,3%, terwijl het gemeten koolstofge- 8302401 * — *7 — W ar halte 3-4% was, en het onverbrandbare residu 87-89% bedroeg.

Het bij de bezinkingsbak vrijkomende water dat vrijwel vrij is van gesuspendeerde deeltjes en het bij de scheidingsinrichting verkregen filtraat werden in de waterstroom van het systeem 5 teruggevoerd.

Voorbeeld II

De werkwijze is identiek met die welke in voorbeeld I is beschreven, maar in plaats van de stookolie met 3% zwarte pek werd dezelfde hoeveelheid teerolie bevattende 10% zwarte 10 pek gebruikt en werd 0,1% natriumzout van dodecylsulfonzuur, betrokken op het vaste-stofgehalte van de koolsuspensie, toegevoegd.

De hoeveelheid gevormd agglomeraat bedroeg 1050 kg, terwijl dit de volgende samenstelling had: 15 watergehalte 9,5% gehalte aan vaste stoffen 80 % oliegehalte 10,5% onverbrandbaar residu 17 %.

De hoeveelheid gevormd achterbiljfsel bedroeg 450 g, 20 dat een watergehalte had van 43%.

Voorbeeld III

De werkwijze is in wezen identiek aan die welke is beschreven in voorbeeld I, met dien verstande, dat in de voor-menginrichting een eerder bereid agglomeraat werd ·. toegevoegd 25 aan de uitgangskoolsuspensie.

De hoeveelheid toegevoegd agglomeraat bedroeg 60 g/ min, en had de volgende samenstelling: gehalte aan vaste stoffen 75 % oliegehalte 16 % 30 watergehalte 8,2% onverbrandbaar residu 12,4%.

%

De hoeveelheid gevormd agglomeraat bedroeg 1,10 kg/ min en dit had de volgende samenstelling: watergehalte 9 % 35 oliegehalte 16 % gehalte aan vaste stoffen 75 % onverbrandbaar residu 13,5%.

8302401 * - 8 -

De hoeveelheid gevormd achterbiljfsel bedroeg 480 g, en dit had een watergehalte van 43-44%.

Het oliegehalte van de droge stoffen was 1,3%, het gemeten C-gehalte bedroeg 4,0%, en de hoeveelheid onverbrand-5 baar residu was 88%.

Voorbeeld IV

De werkwijze is identiek aan die welke is beschreven in voorbeeld I, met dien verstande dat de uitgangskoolsuspen-j sie een lager (25%) asgehalte had en dat een centrifuge werd ge-10 bruikt voor de ontwatering.

De hoeveelheid gevormd agglomeraat bedroeg 1050 kg, en dit agglomeraat had de volgende samenstelling: watergehalte 10% oliegehalte 10% 15 gehalte aan vaste stoffen 80% onverbrandbaar residu 10%.

Indien de uitgangskool geschikt is voor de bereiding van hoogovencokes, is het gevormde agglomeraat tevens van cokes-kwaliteit.

20 De hoeveelheid verwijderd achterbiljfsel bedroeg 380 g, waarvan het watergehalte 41% was.1,2-1,3% van het droge-stofgehalte was olie, het koolstofgehalte van het ver-brandbare gedeelte bedroeg 3,5-4,0%, en het onverbrandbare residu was 91-91,5%.

25 8302401

Claims (4)

1. Werkwijze voor de benutting van koolsuspensies door sferische agglomeratie, met het kenmerk, dat de koolsuspensie wordt vermengd met stookolie of teerolie bevattende 1-10%, bij voorkeur 2-4%, zwarte pek of met ruwe teer, 5 eventueel te zamen met poedervormige kool of een gereed agglomeraat en bij voorkeur met 0,01-1,0% ionogene of niet-ionogene oppervlakactieve stof, betrokken op hetvaste-stofgehalte van de koolsuspensie, en deze geagglomereerd wordt met damp met een overdruk van tenminste 0,02 MPa en, desgewenst, met tege-10 lijkertijd toegevoerde lucht, waarop het agglomeraat wordt afgescheiden van het achterblijfsel, en zijn vochtgehalte wordt verlaagd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de damp tangentieel in het systeem wordt geleid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de olie met behulp van de damp in de koolsuspensie wordt versproeid.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3 voor de be reiding van een te verkooksen product, met het ke-n-20 m e r k, dat een koolsuspensie, die bij de raffinering van cokeskolen is gevormd, wordt gebruikt als uitgangsproduct. 8302401