NO150563B - Fremgangsmaate ved fremstilling av et kull/olje/vannbrennstoff - Google Patents

Description

I US-patent nr. 3.941.552 er beskrevet en fremgangsmåte hvor en blanding av vann/olje/kull underkastes en intens lydbehandling tilstrekkelig til å forårsake en kavitasjon og derved stabilisere blandingen som kan lagres eller føres gjennom rør og utnyttes som et brennstoff.

Det er også kjent en fremgangsmåte for foredling av kull ved at dette i pulverform blandes med vann og J^ydbehandle blandingen for å redusere kullpartiklenes størrelse, idet det er antatt at partiklene utsettes for et bombardement forårsaket av kavitasjon. Under denne prosess vil pyritter og aske løsne fra kullpartiklene og ved utøvelse av fremgangsmåten separeres og utføres med vannet.

Ved utøvelse av oppfinnelsen ifølge US-patent nr. 3.941.552 vil sluttproduktet enkelte ganger ha et grått utseende og ut-vise en tilsynelatende ustabilitet idet den vandige fase eller i det minste en del av denne separeres fra blandingen. Selv om en meget nøye proporsjonering av vann/olje/kull-bestanddelene i blandingen kunne elliminere denne tilsynelatende ustabilitet er det ikke alltid mulig i en kontinuerlig produksjon av brennstoff å foreta en slik nøyaktig avveining, særlig hvis det er ønskelig å forandre blanderekkefølgen for bestanddelene.

Det som tilsynelatende skjedde var at i det separerte brennstoffprodukt bestående av kull og olje som naturlige er-lyofobe eller vannavstøtende, virket oljen som et bro-middel som fuktet kullet og når blandingen ble utsatt for omrøring ville olje og kull ha en tendens til å agglomerere og avstøte vannet. Når vann/kull/olje-blandingen var lydbehandlet ble det funnet at når vann separerte ut fra den agglomererte masse inneholdt det en stor del aske.

Separeringen av aske fra blandingen er naturligvis ønskelig og ut fra den ovenfor omtalte erfaring ble det bestemt å modi-, fisere prosessen for foredling av kullpartikler og innbefatte en grovmaling etterfulgt av skumfIotasjon eller annen separasjonsmetode, etterfulgt av våtmaling til en mindre og jevn størrelse, etterfulgt av lydbehandling som deretter etterfølges av et agglomereringstrinn for å fjerne blandingen av aske og vann før fremstilling av det ønskede produkt avsluttes.

Det har vist seg at prosessen hvis denne modifiseres på en passende måte som vil innbefatte lydbehandling i de forskjellige trinn, som fremmer reduksjon av partikkelstørrelse og foredling av kull og agglomerering av materialene kan prosessen anvendes for et bredere formål med hensyn til separering av faststoffer fra et væskesuspenderingsmedium ved lydbehandling og agglomerering.

En fremgangsmåte for separering av faststoffer ved agglomerering er vist i US-patent nr. 3.268.071. Fremgangsmåten i henhold til dette patent er for agglomerering og separering av blandinger av to forskjellige fysikalsk separate partikk^-elformige faststoffer omfattende eksempelvis metaller og mineraler fra en vandig suspensjonsvæske hvor en av faststof-fene er hydrofob og den andre er hydrofil i forhold til den suspenderende væske. En brobindende væske tilsettes blandingen i bærevæsken, hvilken brobindende væske fortrinnsvis fukter kun de hydrofobe faststoffer til å gi en film over de fuktede hydrofobe faststoffer. Den erholdte blanding blir deretter underkastet mekanisk agitasjon og turbulente betingelser for å flokkulére de fuktede hydrofobe faststoffer og for å kompaktere det resulterende flokkulat til sfæriske agglomerater med større densitet enn de for bærevæsken. Agglomeratene blir deretter separert fra den gjenværende suspensjon ved siling.

I henhold til kanadisk patent nr. 1.020.880 anvendes "mikro-agglomerering" som en fremgangsmåte for fortrengning av en væskebærer fra en blanding av et pulverformig materiale og væskebæreren. I henhold til denne fremgangsmåte hvori en blanding inneholdende partikler med en overflate som til dels er motstandsdyktig mot fukting av en agglomererende væske og innbefatter at til en slik blanding tilsettes, for å fortrenge en betydelig mengde av væskebæreren, en agglomererende væske i et angitt forhold i forhold til faststoffet i blandingen, deretter omrøre blandingen inneholdende den agglomererende væske i en blandeanordning inntil det pulverformige materialet er mikroagglomerert fra blandingen hvoretter separeres mikroagglomeratene fra bærevæsken.

I henhold til kanadisk patent nr. 1.039. 059J angis en fremgangsmåte for separering av uorganisk materiale fra kull ved at dette i pulverform i suspensjon i en flytende hydrokarbonolje iblandes en vandig agglomererende væske som er u-blandbar med den flytende hydrokarbonolje, hvoretter suspensjonen iblandes et. pulverformig materiale med en hydrofil overflate og omrøre suspensjonen med. den vandige agglomererende væske og det pulverformige materialet for å agglomerere de uorganiske pulverformige materialer i suspensjonen ved hjelp av det pulverformige materialet med den hydrofile overflate, mens i det minste hoveddelen av det pulverformige karbon forblir dispergert i den flytende hydrokarbonolje, hvoretter det uorganiske materialet separeres fra i det minste hoveddelen av den flytende hydrokarbonolje og det pulveriserte kull.

I henhold til den ovenfor nevnte kjente teknikk er den van-lige suspenderingsvæske vann og den brobindende eller fukt-ende væske er en organisk sådan som fortrinnsvis er uopp-løselig i vann og i forhold til bærevæsken utviser en høy grenseflatespenning. Typiske brodannende midler er benzen, og alifatiske hydrokarbonoppløsningsmidler så som "Vårsol", parafin, petroleumssmøreolje, flytende klorert difenyl, brenselsolje og kombinasjoner av disse. Naturligvis kan bærevæsken omfatte en organisk væske, i hvilket tilfelle vann vil være det foretrukne brodannende middel selv om glyserol, formamidfenol, hydroksylerte organiske væsker eller andre væsker som i det vesentlige er uoppløselige i bæremediet også er foreslått.

Det bør bemerkes at i henhold til de kjente fremgangsmåter blandes bærevæsken, det pulverformige materialet som skal agglomereres og den agglomereringsfremmende væske inntil agglomerering finner sted hvoretter bærevæsken separeres fra.

I henhold til foreliggende oppfinnelse fremstilles brennstoffet ved å fremstille en oppslemming av vann og kullpartikler hvortil vedhefter aske og pyritter, lydbehandle oppslemmingen med tilstrekkelig intensitet til å forårsake kavitasjon og bryte av fra kullpartiklene aske og pyritter og derved redusere kullpartiklenes størrelse, tilsette en relativt liten mengde olje, fortrinnsvis mindre enn 5 vekt-% regnet på kullpartiklene til den lydbehandlede oppslemming og derved forårsake sfærisk agglomerering av olje- og kull-ande lene av blandingen og separere vann, samt aske og pyritter som er brutt fra kullpartiklene, lydbehandle oppslemmingen og oljeblandingen for å fremme den sfæriske agglomereringsprosess ved å fremskynde denne, sile fra vann og ikke-agglomererte partikler av aske og pyritter fra kullpartiklene men etterlate en vannrest og deretter tilsette "olje til den agglomererte formasse til å gi et stabilt brennstoff av kull/olje/vann omfattende 10-20 vekt-% vann, 30-40 vekt-% olje og 50 vekt-% kull, og at den agglomererte "masse og oljeblanding eventuelt lydbehandles for ytterligere å stabilisere kull/olje/vannbrennstoffet og for å separere vann som vil migrere til utsiden av massen.

Som et første eventualtrinn ved utføring av foreliggende oppfinnelse males en sats av kullminekull til en partikkel-størrelse i området 20 - 60 mesh, hvilket er tilstrekkelig til å frigjøre hovedandelen av forurensningene. Vann blir deretter t!ilsatt til å gi en oppslemning inneholdende 10 - 60 vekt-% vann, hvoretter blandingen underkastes en konven-sjonell separasjonsprosess så som skumfIotasjon for å fjerne hovedandelen av forurensningene. Dette betyr at mindre energi er nødvendig for å male selve kullet og måleutstyret er utsatt for mindre slitasje da de abrasive partikler er fjernet. Ytterligere ved å behandle dette grovmalte produkt så oppstår det praktisk talt ikke tap av små partikler som er lite egnet for konvensjonelle separasjonsmetoder i et væskemedium, men er velegnet for den i det etterfølgende beskrevne fremgangsmåte.

Ved foreliggende fremgangsmåte slik den anvendes ved fremstilling av kull/olje/vann-brennstoff hvor det er ønsket at sluttproduktet omfatter 50 vekt-% kull, 3( j) - 40 vekt-% olje og 10 - 20 vekt-% vann så omfatter fremgangsmåten først å blande en oppslemning av partikkelformig kull og vann idet kullet utgjør ca. 1/3 av vekten av den vandige blanding. Blandingen blir deretter lydbehandlet for å bryte løs aske og pyritter fra kull og olje tilsettes som et brodannende middel. Lydbehandling av denne blanding forårsaker at kull og olje agglomererer hvoretter den erholdte blanding siles for å separere aske og vann fra den agglomererte masse. Olje tilsettes deretter til den agglomererte masse som frem-deles inneholder noe vann i den grad dette er ønsket i sluttproduktet.

Avhengig av prosentandelen av vann i det agglomererte kull så vil den avsluttende lydbehandling eller bestråling som det også kalles av brennstoffet Ved kavitasjonsbehandling forårsake at noe fritt vann vil bløde ut av den ferdige blanding og det er funnet at vanninnholdet har en tendens til å migrere til utsiden av blandingen. Med andre ord hvis blandingen transporteres gjennom en rørledning vil det være et vannlag mellom blandingen og de indre vegger av røret, hvilket fremmer passasje av den tiksotrope væske gjennom rør-et.

Mengden av vann som er tilbake i det agglomererte kull kan nøye justeres ved mengden av.oljetypen som innføres i den sfæriske agglomereringsprosess like etter at kull/vannblandingen er bestrålt og når blandingen skal ytterligere bestråles etter innføring av olje som agglomererende medium. Det er bemerket at kravene med hensyn til oljemengde i blandingen for agglomeratet er mindre når bestråling anvendes i forhold til de kjente fremgangsmåter i henhold til hvilke: 30 vekt-% eller mere olje anvendes i agglomereringstrinnene.

Ved fremgangsmåten som skal beskrives synes 10 vekt-% olje

å være tilfredsstillende. Fordelene er naturligvis at jo mindre olje som anvendes i agglomereringstrinnet desto bill-igere er fremgangsmåten. Ytterligere ved lydbestråling kan prosentandelen av faststoffet i væsken være meget .høyere hvilket forklarer fordelen ved anvendelse av lydbehandling under fremstillingen.

Fig. viser et strømningsdiagram for foreliggende fremgangsmåte .

Spesielt og under henvisning til fig. er oppfinnelsen ut-øvet ved fremstilling av kull/olje/vann-blandinger.

Kull kan først grovmales og vann tilsettes og under initial

separasjon av forurensninger med vann utføres ved skumflota-sjon. Imidlertid kan andre konvensjonelle separasjonsmetoder anvendes. Den rensede kull/vann-oppslemning blir deretter underkastet en maleoperasjon hvorved kullet nedmales til en partikkelstørrelse i området 100 - 300 mesh. Hvis dette trinn eventuelt ikke utføres kan bærevæsken, i dette til-fellet vann, innmates fra en vanntilførsel til en beholder og blandes med kull i pulverform som fortrinnsvis har en typisk partikkelstørrelse på 50 - 100 Jim eller mindre selv om større partikkelstørrelser opptil 200 um kan anvendes. Blandingen omfatter fortrinnsvis 6 0 vekt-% vann og 40 vekt-% kull. Blandingen kan omrøres ved hjelp av en propell som i tegningen er vist stiplet hvoretter oppslemningen pumpes til en ultralydreaktor av den type som er vist i US-patent-ene 3.941.552, 3,715.104 og 3.749.318. Oppslemningen utsettes for lydbehandling, d.v.s. en lydbehandling med en intensitet tilstxekkelig til å forårsake kavitasjon og i en tid tilstrekkelig til å redusere partikkelstørrelsen for det pulverformige kull ytterligere som følge av at pyritter og aske brytes av fra kullet. Til denne oppslemning kan agglomereringsmediet tilsettes, men i den foretrukne "on line"-prosess så pumpes oppslemningen til en beholder hvor en relativt liten mengde agglomereringsmedium, i dette tilfell-

et 1-3 vekt-% beregnet på kullet tilsettes oppslemningen. Oppslemningen med agglomereringsmediet agiteres og i henhold til oppfinnelsen lydbehandles den igjen, med en tilstrekkelig intensitet til å forårsake kavitasjon.

Agglomereringstrinnet påvirkes sterkt i gunstig retning ved lydbehandling ved at den skjer raskere og mindre agglomerer-ingsmiddel må anvendes enn hvis en mindre intens agitasjon anvendes på blandingen.

Den derav erholdte blanding etter lydbehandling av vann/kull-oppslemningen og agglomereringsoljemediet omfatter den agglomererte masse av karbon og olje og en blanding av vann og aske som er lyofilt i forhold til agglomereringsmediet men ikke til vann. Blandingen siles deretter slik at vann og aske siles ut og den agglomererte masse av kull og olje gjen-vinnes.

Det avsilte vann/aske kan føres oppstrøms via et separerings-trinn hvor aske og vann separeres hvoretter vannet returner-, es som vanntilførsel til den opprinnelige beholder.

Den agglomererte masse vil imidlertid inneholde en liten mengde vann, hvilket er helt akseptabelt med hensyn til de ønskelige egenskaper for det ønskede sluttprodukt, d.v.s.

et kull/olje/vann-brennstoff inneholdende 10 - 20 vekt-% vann. Til den agglomererte masse tilsettes olje tilstrekkelig til å gi et blandet kull/olje/vann-produkt bestående av 50 vekt-% kull, 30 - 40 vekt-% olje og 10 - 20 vekt-% vann. Kull/olje/vann^-blandingen kan deretter omrøres eller lydbehandles på nytt og deretter ført gjennom rør til lager eller anvendt som et brennstoff. Lydbehandling på dette punkt i prosessen vil føre til at vann separerer og vil migrere til utsiden av massen og således forsterke "flyte"-egenskapene for brennstoffet gjennom en rørledning.

Det er utført mange laboratorieforsøk med hensyn til andelene av bestanddelene som skal anvendes i den ovenfor beskrevne fremgangsmåte. Ytterligere er det utført forsøk med å utr-_nytte olje nr. 2 og olje nr. 6 både ved agglomerering og i det avsluttende trinn i en serie (med nr. 2 i en og nr. 6 i den andre) med varierende resultater hos sluttproduktet med hensyn til viskositet og tiksotropi.

I et forsøk var hensikten å bestemme hvor vidt sfærisk agglomerering ville skje under anvendelse av olje nr. 2 i _agglomereringstrinnet. I dette forsøk ble 100 g kull med en partikkelstørrelse på ca. 70 ;im blandet med 200 g vann i en blandeanordning. Den resulterende oppslemning ble bestrålt d.v.s. lydbehandlet. Til den erholdte lydbehandlede oppslemning ble først tilsatt 2 g olje nr. 2 og deretter ble blandingen igjen bestrålet. Agglomerering synes;.ikke å finne sted. To eller flere gram olje nr. 2 ble tilsatt og den resulterende blanding.;igjen bestrålt. Ingen sfærisk agglomerering synes å finne sted. Til slutt ble ytterligere <_2>lg, i alt 6 g av olje nr..2 tilsatt og den resulterende blanding ble bestrålt og agglomerering fant sted. Denne blanding ble ført gjennom en sil hvor vann og aske som var "skilt fra kullet, ble separert. Til den agglomererte masse ble tilsatt 40 g olje nr. 6 og blandingen aggitert. Det er-hpldte sluttprodukt utviste gode tiksotropiske egenskaper.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et kull/olje/vann-brennstoff, karakterisert ved å fremstille en oppslemning av vann og kullpartikler hvortil vedhefter aske og pyritter, lydbehandle oppslemningen med tilstrekkelig intensitet til å forårsake kavitasjon og bryte av fra kullpartiklene aske og pyritter og derved redusere kullpartiklenes størrelse, tilsette en relativt liten mengde olje, fortrinnsvis mindre enn 5 vekt-% regnet på kullpartiklene til den lydbehandlede oppslemning og derved forårsake sfærisk agglomerering av olje- og kullandelene av blandingen og separere vann, samt aske og pyritter som er brutt fra kullpartiklene, lydbehandle oppslemningen og oljeblandingen for å fremme den sfæriske agglomereringsprosess ved å frem--; skynde denne, sile fra vann og ikke-agglomererte partikler [ av aske og pyritter fra kullpartiklene, men etterlate en yannj-rest og deretter tilsette olje til den agglomererte for-j masse til å gi et stabilt brennstoff av kull/ol j e/Ir ann om- j fattende 10-20 vekt-% vann, 30-40 vekt-% olje og 50 vektf% j kull, og at den agglomererte masse og oljeblanding eventuelt1 ; lydbehandles for ytterligere å stabilisere kull/olje/vann-jbrennstoffet og for å separere vann som vil migrere til utsiden av massen.

'2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en sats av kullminekull først grovmales til 20 - 60 mesh for å frigjøre forurensninger derfra, tilsette vann til å gi en oppslemning som deretter underkastes en separasjonsprosess hvor vannet og forurensninger separeres fra kullpartiklene, tilsette vann til kullpartiklene og underkaste den erholdte oppslemning en ytterligere malning for å bringe partikkelstørrelsen til 100 - 300 mesh, hvoretter oppslemningen lydbehandles.