NO821998L - DISPERSION FUEL AND PROCEDURE FOR PREPARING THIS - Google Patents
DISPERSION FUEL AND PROCEDURE FOR PREPARING THISInfo
- Publication number
- NO821998L NO821998L NO821998A NO821998A NO821998L NO 821998 L NO821998 L NO 821998L NO 821998 A NO821998 A NO 821998A NO 821998 A NO821998 A NO 821998A NO 821998 L NO821998 L NO 821998L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- weight
- oil
- water
- fuel
- dispersion
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 70
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 48
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 claims description 45
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 33
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 32
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 13
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 8
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 7
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 claims 2
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical class NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 31
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 12
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 11
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 9
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 7
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 5
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 5
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 4
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- -1 fatty acid salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 3
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- ZYBWTEQKHIADDQ-UHFFFAOYSA-N ethanol;methanol Chemical compound OC.CCO ZYBWTEQKHIADDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012053 oil suspension Substances 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 1
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 description 1
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOTAEASRCGCJDN-UHFFFAOYSA-N [C].CO Chemical compound [C].CO QOTAEASRCGCJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000010742 number 1 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010747 number 6 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
- C10L1/324—Dispersions containing coal, oil and water
Description
Teknisk områdeTechnical area
Foreliggende oppfinnelse angår en ny type flytende brennstoff/innbefattende en dispersjon av faste partikler i flytende fase, samt en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt brennstoff. The present invention relates to a new type of liquid fuel/including a dispersion of solid particles in the liquid phase, as well as a method for producing such a fuel.
Teknikkens standState of the art
I forbindelse med knapphet og prisøkninger på olje har stadig mer økende interesse rettet seg mot alternative energikilder som kan omformes til brennstoff som erstatter olje. Blant tenkbare sådanne er faste fossile brennstoff såsom skifer, tory, brunkull samt steinkull. Også carbonholdige fornybare energikilder fra planteriket er tenkbare såsom ved, treayfall, alger og tang, såvel som dyrket biomasse i form a<y>halm, or pg selje. De fornybare energikilder er som regel mere vannholdige og vanskeligere å oppdele enn de fossile. Man prøver således på å prosjektere og anlegge store kraftverk og mobile oljekonsumerende anlegg for kon-vertering til forskjellige former av de ovenfor angitte erstatningsbrennstoff. Nuværende brennovner, gassforenings-anlegg<p>g øvrige f<p>rbrenningsutstyr tilpasses til disse nye brennstoff. In connection with the scarcity and price increases of oil, ever-increasing interest has focused on alternative energy sources that can be transformed into fuel that replaces oil. Among conceivable such are solid fossil fuels such as shale, tory, lignite and hard coal. Carbon-containing renewable energy sources from the plant kingdom are also conceivable, such as wood, tree fall, algae and seaweed, as well as cultivated biomass in the form of straw, or willow. The renewable energy sources are usually more water-rich and more difficult to split than the fossil ones. Attempts are thus being made to design and construct large power plants and mobile oil-consuming facilities for conversion into different forms of the above-mentioned substitute fuels. Current incinerators, gas association systems<p>and other pre-combustion equipment are adapted to these new fuels.
Pr<p>blemet med å erstatte oljen er imidlertid av stor betydning i forbindelse med mindre anlegg for energiproduk-sjon der kostnadene og miljøproblemene med håndtering av f.eks. skifer, torv, ved og steinkull ved fyring med faste brennstoff er vanskelig å mestre. Det finnes derfor et behov for å kunne anvende faste brennstoff på samme måte som flytende brennstoff av oljetype. En rekke forslag om såkalte flytende brennstoff bestående av partikulært brennbart materiale i en suspensjon eller dispersjon har fremkommet, og blant disse kan man skille mellom tre hovedtyper: vannbårne systemer, oljebårne systemer og methanolbårne systemer. The problem of replacing the oil is, however, of great importance in connection with smaller facilities for energy production where the costs and environmental problems of handling e.g. slate, peat, wood and coal when firing with solid fuel is difficult to master. There is therefore a need to be able to use solid fuel in the same way as oil-type liquid fuel. A number of proposals for so-called liquid fuel consisting of particulate combustible material in a suspension or dispersion have emerged, and among these one can distinguish between three main types: water-borne systems, oil-borne systems and methanol-borne systems.
Kull-oljeblandinger har åpenbart lenge vært nærliggende, og deres anvendbarhet kan lett innses av fagmannen. I slike blandinger drøyer man ut oljen ved innblanding av finkornet, brennbart, partikkelformet materiale, såsom ved, torv og kullpulver. Dette innebærer imidlertid problemer ved at man må finmale de faste materialbestanddelene og fjerne hoved-sakelig alt vann samt deretter fukte de tørre partikler med olje. Deretter må en homogen dispersjon av partiklene i oljen oppnås. Et ytterligere problem oppstår når man an-vender steinkull som ikke kan renses under fremstilling av en oljesuspensjon. Coal-oil mixtures have obviously been around for a long time, and their applicability can be readily realized by those skilled in the art. In such mixtures, the oil is extracted by mixing in fine-grained, combustible, particulate material, such as wood, peat and coal powder. However, this entails problems in that one must finely grind the solid material components and remove essentially all water and then moisten the dry particles with oil. A homogeneous dispersion of the particles in the oil must then be achieved. A further problem arises when hard coal is used which cannot be cleaned during the production of an oil suspension.
Visse av disse problemer kan løses ved at oljen byttes ut mot methanol. Methanol øker imidlertid prisen på slutt-produktet, ettersom minst 30 vekt% vil måtte utgjøres av methanol, og spesielt ettersom methanol vanligvis fremstilles fra de carbonholdige råvarer eller olje med en termisk virkningsgrad på bare 50%. Some of these problems can be solved by replacing the oil with methanol. Methanol, however, increases the price of the end product, as at least 30% by weight will have to be made up of methanol, and especially as methanol is usually produced from carbon-containing raw materials or oil with a thermal efficiency of only 50%.
Man har derfor også utarbeidet såkalte vannbårne, flytende, carbonholdige brennstoff. Et typisk slikt er basert på finmalt steinkull, vann og tensider. Fordelen er at man ved maling og rensing gjennom flotasjon erholder et vann-holdig kullprodukt som kan utnyttes uten at vannet behøver fullstendig å fjernes. Det er imidlertid et problem å fremstille stabile suspensjoner som muliggjør anvendelse av det flytende brennstoff uten at altfor omfattende forholdsregler kreves for å lagre og transportere suspensjoner for at disse ikke skal separeres. Når det gjelder de naturlig mer vannholdige fornybare energiråvarer, innebærer suspensjonen i vann til flyte- eller pumpbarhet et for forbrenning eller forgasning uegnet høyt vanninnhold som senker virknings-graden ved termisk energiomvandling. So-called water-borne, liquid, carbon-containing fuels have therefore also been prepared. A typical one is based on finely ground coal, water and surfactants. The advantage is that by grinding and cleaning through flotation, a water-containing coal product is obtained that can be used without the water having to be completely removed. It is, however, a problem to produce stable suspensions which enable the use of the liquid fuel without overly extensive precautions being required to store and transport suspensions so that they do not separate. When it comes to the naturally more water-containing renewable energy raw materials, the suspension in water for flowability or pumpability implies a high water content unsuitable for combustion or gasification, which lowers the efficiency of thermal energy conversion.
Beskrivelse av oppfinnelsenDescription of the invention
Det har nå vist seg at man kan fremstille særdeles stabile pg lett brennbare dispersjonsbrennstoff ved å sus-pendere vannholdige, finkornede, carbonholdige, brennbare partikler i en væske av spesiell sammensetning. Denne væske kan hensiktsmessig befinne seg i en tilstand av en såkalt mikroemulsjon. Brennstoffet skal fortrinnsvis til mer enn 5Q vekt% utgjøres av faste finmalte, carbonholdige, brennbare partikler, og dets væskefase utgjøres til mer enn 50 yekt% av vann, 5-30 vekt% olje og opptil 5 vekt% emulgeringsmiddel. Innholdet av finmalte, carbonholdige, brennbare partikler skal være så høyt som mulig, og den nedre grense på 50 vekt% er ikke kritisk. Angjeldende brennstoff kan fremstilles fra et flertall fossile og fornybare energiråvarer ved egnet prosessutforming, hvilket vil bli nærmere eksemplifisert nedenfor. It has now been shown that it is possible to produce particularly stable and highly flammable dispersion fuels by suspending water-containing, fine-grained, carbon-containing, combustible particles in a liquid of a special composition. This liquid can conveniently be in a state of a so-called microemulsion. The fuel should preferably consist of more than 50% by weight of solid finely ground, carbonaceous, combustible particles, and its liquid phase should consist of more than 50% by weight of water, 5-30% by weight of oil and up to 5% by weight of emulsifier. The content of finely ground, carbonaceous, combustible particles must be as high as possible, and the lower limit of 50% by weight is not critical. The fuel in question can be produced from a majority of fossil and renewable energy raw materials by suitable process design, which will be further exemplified below.
En emulsjon består av væsker med en liten innbyrdes løselighet der den ene væsken er finfordelt i den andre. An emulsion consists of liquids with a low mutual solubility where one liquid is finely divided in the other.
Når den finfordelte væske forekommer som meget små dråperWhen the finely divided liquid occurs as very small droplets
av størrelsesorden 3-100 nm i den andre væske, pleier emulsjonen å bli kalt mikroemulsjon. Mikroemulsjoner er stabile ved definerte fysikalske betingelser og er, hvis væskene er gjennomskinnelige, helt klare væsker. Mikroemulsjoner inneholder vanlige tensider for å muliggjøre spontan dannelse av tilstrekkelig små, stabile væskepartikler. En mikroemulsjon eksisterer innen visse temperaturintervaller og er av og til avhengig av pH-verdien i fasene. Hvis mengden av den finfordelte fase øker, vil via en mellomtilstand begge faser bli omvandlet slik at den finfordelte fase vil utgjøre den fase i hvilken den andre er emulgert. of the order of 3-100 nm in the second liquid, the emulsion is usually called a microemulsion. Microemulsions are stable under defined physical conditions and, if the liquids are translucent, are completely clear liquids. Microemulsions contain common surfactants to enable the spontaneous formation of sufficiently small, stable liquid particles. A microemulsion exists within certain temperature ranges and is sometimes dependent on the pH value of the phases. If the quantity of the finely divided phase increases, via an intermediate state both phases will be transformed so that the finely divided phase will constitute the phase in which the other is emulsified.
En mikroemulsjon kan hensiktsmessig.stabiliseres med fettsyresalter i kombinasjon med alkoholer eller aminer med 4- 9 carbonatomer. En optimal kombinasjon overflateaktivt middel som fettsyresalter og samvirkende overflateaktivt middel muliggjør dannelse av stabile mikroemulsjoner med høyere vanninnhold (Gillberg og Friberg ACS - Symposium & E<y>aporation Combustion of Fueldroplets, San Francisco, august 1976). Alkoholene kan være en- eller to-verdige. Representativt IVA-eksempel på slike alkoholer er pentanol, hexanol og heptanol samt også toverdige alkoholer som hexandiol. Også aminer og aminoalkoholer kan anvendes. A microemulsion can suitably be stabilized with fatty acid salts in combination with alcohols or amines with 4-9 carbon atoms. An optimal combination of surfactants such as fatty acid salts and interacting surfactants enables the formation of stable microemulsions with a higher water content (Gillberg and Friberg ACS - Symposium & E<y>aporation Combustion of Fueldroplets, San Francisco, August 1976). The alcohols can be mono- or dihydric. Representative IVA examples of such alcohols are pentanol, hexanol and heptanol as well as dihydric alcohols such as hexanediol. Also amines and amino alcohols can be used.
Mikroemulsjoner fremstilles ved at eksempelvis olje<p>pontant dispergeres i vann ved hjelp av tensider. Ved<y>isse konsentrasjoner dannes spontant klare, transparente løsninger ved tilsetning av en alkohol eller et amin med Microemulsions are produced by, for example, oil<p>pontaneously dispersing in water with the help of surfactants. At these concentrations, clear, transparent solutions are spontaneously formed when an alcohol or an amine is added
5- 7 eller flere carbonatomer med de emulgerende dråper av størrelsesorden 8-80 nm. I tekniske prosesser kreves derved ingen spesiell omrøring for oppnåelse av en emulgert tilstand. Imidlertid kan en viss omrøring av og til kreves for 5-7 or more carbon atoms with the emulsifying droplets of the order of 8-80 nm. In technical processes, no special stirring is thereby required to achieve an emulsified state. However, some stirring may occasionally be required
å bringe store mengder av forskjellige komponenter i intim kontakt. bringing large quantities of different components into intimate contact.
Det har nå vist seg at man kan fremstille særdeles for-delaktige dispersjonsbrennstoff,• der carbonholdige, brennbare partikler av eksempelvis skifer, brunkull, torv, tre-pulver og steinkull dispergeres i en mikroemulsjon bestående av mer enn 50 vekt% vann som sammenhengende fase og 5-30 vekt% tykk mineralolje og 5-30 vekt% alkohol av lavere type (med 1-5 carbonatomer) samt opptil 10 vekt% emulgeringsmiddel. It has now been shown that it is possible to produce particularly advantageous dispersion fuels, in which carbon-containing, combustible particles of, for example, shale, lignite, peat, wood powder and coal are dispersed in a microemulsion consisting of more than 50% by weight of water as a continuous phase and 5-30% by weight thick mineral oil and 5-30% by weight alcohol of a lower type (with 1-5 carbon atoms) and up to 10% by weight emulsifier.
Ved anvendelse av methanol eller ethanol enten hver for seg eller i harmonisk blanding i forbindelse med mineralolje er det mulig å tilveiebringe dispersjonsbrennstoff i mikroemulsjonsform, der oljefasen består av tykk fyringsolje. Innblanding av alkohol gjøres derved større jo høyere viskositet oljen har. Med tykk fyringsolje forstås tykke, tungtflytende fyringsoljer med viskositeter fra 5 cSt, fortrinnsvis høyere enn ca. 10 cSt ved 50°C og høyere, slik som fyringsfettsyresåper, carboxylsyrer med 4-8 carbonatomer, carboxylsyreestre med 4-8 carbonatomer. Som hjelpemiddel for mulgeringen kan også innbefattes ikke-ioniske emulgerings-midler, heriblant harmoniske blandinger av hydrocarboner innen kokepunktsintervallet 150-275°C. By using methanol or ethanol either separately or in a harmonious mixture in connection with mineral oil, it is possible to provide dispersion fuel in microemulsion form, where the oil phase consists of thick fuel oil. Incorporation of alcohol is thereby made greater the higher the viscosity of the oil. Thick fuel oil means thick, heavy-flowing fuel oils with viscosities from 5 cSt, preferably higher than approx. 10 cSt at 50°C and higher, such as fuel fatty acid soaps, carboxylic acids with 4-8 carbon atoms, carboxylic acid esters with 4-8 carbon atoms. Non-ionic emulsifiers, including harmonious mixtures of hydrocarbons within the boiling point range 150-275°C, can also be included as aids for the emulsification.
Det nye dispersjonsbrennstoffet innebærer at et høy-verdig, flytende brennstoff fremstilles med et mindre innhold olje hhv. vann og med anvendelse av tyngre fyringsolje og med mindre vann enn hva som tidligere har vært mulig. Det nye brennstoff egner seg for anvendelse i såvel.større som mindre ovner og anlegg og krever bare at temperaturen holdes innen det eksistensområde som foreligger for mikroemulsjonen (formuleringen bør kontrolleres). Ved nærvær av alkohol kan den nedre temperaturgrense ved hvilken mikroemulsjonen kan eksistere, senkes, hvilket er en vesentlig fordel, liksom risikoen for frysing ved lagring og transport vesentlig minskes. I andre tilfeller kan alkohol anvendt i tilbered-ningsprosessen fullt utnyttes som brennstoffkomponent. Endelig medfører nærvær av lavere alkoholer en uttørkning av fuktig, carbonholdig brennstoffmateriale i forbindelse med The new dispersion fuel means that a high-quality, liquid fuel is produced with a lower content of oil or water and with the use of heavier fuel oil and with less water than has previously been possible. The new fuel is suitable for use in both large and small furnaces and plants and only requires that the temperature be kept within the range of existence available for the microemulsion (the formulation should be checked). In the presence of alcohol, the lower temperature limit at which the microemulsion can exist can be lowered, which is a significant advantage, just as the risk of freezing during storage and transport is significantly reduced. In other cases, alcohol used in the preparation process can be fully utilized as a fuel component. Finally, the presence of lower alcohols results in a drying out of moist, carbonaceous fuel material in connection with
dets tilberedning til dispersjonen.its preparation into the dispersion.
Det nye dispersjonsbrennstoff fremstilles hensiktsmessig ved at man integrerer fremstillingen med de tilbered-nings- og rensemetoder som regelmessig er nødvendig ved be-arbeidelse og finfordeling av de berørte carbonholdige, brennbare energiråvarer. Derved kan brennstoffet fremstilles meget fordelaktig og økonomisk, og råvaren og andre prosess-ressurser kan optimalt utnyttes. Dispersjonsbrennstoff på mikroemulsjpnsbasis tillater at en helt ny klasse av brennstoff kan fremstilles, hvilke alle er pumpbare og innbyrdes blandbare og blandbare med olje, carbon-olje-suspensjoner, carbon-methanol-suspensjoner og earbon-vann-suspensjoner. The new dispersion fuel is produced appropriately by integrating the production with the preparation and cleaning methods that are regularly necessary for the processing and fine distribution of the affected carbon-containing, combustible energy raw materials. Thereby, the fuel can be produced very advantageously and economically, and the raw material and other process resources can be optimally utilised. Microemulsion-based dispersion fuels allow an entirely new class of fuel to be produced, all of which are pumpable and intermixable and miscible with oil, carbon-oil suspensions, carbon-methanol suspensions and carbon-water suspensions.
Best måte å gjennomføre oppfinnelsen på Best way to carry out the invention
Dispersjonsbrennstoffet basert på forskjellige carbonholdige, brennbare, faste råvarer og deres fremstilling vil bli nærmere beskrevet med et antall eksempler for å illustrere hva som ovenfor er beskrevet og for ytterligere å demonstrere bredden av oppfinnelsens anvendelighet. The dispersion fuel based on various carbonaceous, combustible, solid raw materials and their manufacture will be described in more detail with a number of examples to illustrate what has been described above and to further demonstrate the breadth of the invention's applicability.
Eksempel 1Example 1
Oljeskifer fra Mahogany-Zone, Colorado, U.S.A., ble underkastet finmaling i vann og kerogenanrikning ifølge svensk patentskrift 760364 6-6 og US patentskrift 4 176 042. Kerogenkonsentratet erholdt ved flotasjon og etterfølgende sfærisk oljeagglomerering ble underkastet fortykning og filtrering på filter. I et påfølgende filtreringssystem ble filterkaken tilsatt en mikroemulsjon bestående av 30 vekt% Vann, 15 vekt% tykk mineralolje (shalé oil) erholdt ved skiferpljeraffinering, 48 vekt% av en blanding av lavere alkoholer samt 6<y>ekt% emulgeringsmiddel bestående av ikke-ioniske hydrocarboner samt fettsyreaminer. Tilsetningen av fortrengende mikroemulsjon ble avbrutt da kerogen-mikro-emulsjonsdispersjonen hadde fått en sammensetning bestående av 60<y>ekt% fast kerogen i en væskefase av 40 vekt% mikroemuls jon med 55 vekt% vann, 17 vekt% tykk mineralolje, Oil shale from Mahogany-Zone, Colorado, U.S.A., was subjected to fine grinding in water and kerogen enrichment according to Swedish patent 760364 6-6 and US patent 4 176 042. The kerogen concentrate obtained by flotation and subsequent spherical oil agglomeration was subjected to thickening and filtration on filters. In a subsequent filtration system, a microemulsion consisting of 30% by weight water, 15% by weight of thick mineral oil (shale oil) obtained by shale oil refining, 48% by weight of a mixture of lower alcohols and 6<y>ect% emulsifier consisting of non- ionic hydrocarbons and fatty acid amines. The addition of displacing microemulsion was stopped when the kerogen microemulsion dispersion had obtained a composition consisting of 60<y>ect% solid kerogen in a liquid phase of 40% by weight microemulsion with 55% by weight water, 17% by weight thick mineral oil,
8 vekt% emulgeringsmiddel<p>g resten alk<p>h<p>l. Den erh<p>ldte ker<p>gendispersj<p>n ble pumpet inn i et anlegg f<p>r pyr<p>lyse ifølge svensk patentsøknad 7903283-5 hvorfra skiferolje og skifergass ble.fremstilt. 8% by weight emulsifier<p>g the rest alk<p>h<p>l. The obtained nuclear dispersion was pumped into a plant for pyrolysis according to Swedish patent application 7903283-5 from which shale oil and shale gas were produced.
Eksempel 2Example 2
Brunkull (lignitt) fra Powder River Basin med et fuktighetsinnhold på 30 vekt% vann ble underkastet våt finmaling i stangkvern og kulekvern i en væske bestående av mikroemulsjon av.vann, tyngre olje, lavere alkohol og emulgeringsmiddel. Malingen ble avbrutt da en partikkelstørrelse på mindre enn 100/um ble oppnådd. Gjennom ytterligere tilsetning av olje, alkohol og emulgeringsmiddel i reguler-bare proporsjoner ble dispersjonens endelige innhold til-passet til 65 yekt% lignittmateriale, 22 vekt% vann, 5 vekt% olje, 6 yekt% methanol og 2 vekt% emulgeringsmiddel. Alt beregnet på hele blandingens vekt. Den erholdte dispersjon hadde en viskositet på 470 cp og kunne pumpes til et varmekraftverk for der å erstatte den konvensjonelt anvendte fyringsolje nr. 6. Brown coal (lignite) from the Powder River Basin with a moisture content of 30% water by weight was subjected to wet grinding in a rod mill and a ball mill in a liquid consisting of a microemulsion of water, heavier oil, lower alcohol and emulsifier. Painting was stopped when a particle size of less than 100 µm was achieved. Through further addition of oil, alcohol and emulsifier in adjustable proportions, the final content of the dispersion was adjusted to 65 wt% lignite material, 22 wt% water, 5 wt% oil, 6 wt% methanol and 2 wt% emulsifier. All calculated for the entire weight of the mixture. The resulting dispersion had a viscosity of 470 cp and could be pumped to a thermal power plant to replace the conventionally used No. 6 fuel oil.
Eksempel 3Example 3
Petrokpks erholdt ved sluttraffinering av råolje ble underkastet finmaling i kulekverner i en mikroemulsjon bestående av 50 yekt% vann, 12 vekt% såkalt slopoil, 26 vekt% av en blanding av lettere alkoholer samt 4 vekt% emulgeringsmiddel til petrokoksens partikkelstørrelse passerte 90 yum. Den erholdte stabile dispersjon ble beregnet å kunne anvendes som, brennstoff for marint bruk. Petrokpks obtained by final refining of crude oil were subjected to fine grinding in ball mills in a microemulsion consisting of 50% by weight water, 12% by weight of so-called slopoil, 26% by weight of a mixture of lighter alcohols and 4% by weight of emulsifier until the particle size of the petrocoke exceeded 90 yum. The obtained stable dispersion was calculated to be usable as fuel for marine use.
Eksempel 4Example 4
Råtory ble forpresset og ay<y>annet med olje ifølge svensk patentansøkning 8101623-0. Til den erholdte torv-oljeblanding ble det tilsatt en blanding av vann, lavere alkohol og emulgeringsmiddel av kompletterende sammensetning for å oppnå en væskefase i form av mikroemulsjon med 51 vekt% vann, 29 yekt% olje, 16 yekt% lavere alkoholer og 4 vekt% emulgeringsmiddel. Mikroemulsjonen utgjorde 45 vekt% av dispersjonsbrennstoffet som var egnet for såvel direkte forbrenning i en fyrsentral for oljefyring og i forgasnings- Råtory was pre-pressed and treated with oil according to Swedish patent application 8101623-0. To the obtained peat-oil mixture was added a mixture of water, lower alcohol and emulsifier of complementary composition to obtain a liquid phase in the form of a microemulsion with 51% by weight water, 29% by weight oil, 16% by weight lower alcohols and 4% by weight emulsifier. The microemulsion made up 45% by weight of the dispersion fuel, which was suitable for both direct combustion in a boiler for oil firing and in gasification
reaktor for olje.reactor for oil.
Eksempel 5Example 5
Råtorv ble forpresset i vinkelpresse til et fuktighetsinnhold på 70 vekt% vann. Torvmassen ble deretter sammen med en mengde mikroemulsjon bestående av vann, fyringsolje, alkohol og emulgeringsmiddel ført til en filterpresse i hvilken tor<y>ens vanninnhold ble presset ut og erstattet med mikroemulsjon. Den erholdte filterkake ble tilsatt ytterligere mikroemulsjon slik at dens sammensetning ble lik den i eksempel 4. Det erholdte filtrat fikk passere et skikt av torvkoks på hvilket gjenværende organiske bestanddeler i vannet ble absorbert, hvoretter torvkoksen etter finmaling ble innblandet i angitte dispersjonsbrennstoff, som ble til-passet for et varmekraftverk bygget for oljebrennstoff. Raw peat was pre-pressed in an angle press to a moisture content of 70% water by weight. The peat mass was then taken together with a quantity of microemulsion consisting of water, fuel oil, alcohol and emulsifier to a filter press in which the peat's water content was squeezed out and replaced with microemulsion. Additional microemulsion was added to the resulting filter cake so that its composition was similar to that in example 4. The resulting filtrate was allowed to pass through a layer of peat coke on which the remaining organic components in the water were absorbed, after which the peat coke, after fine grinding, was mixed into specified dispersion fuel, which was -passed for a thermal power plant built for oil fuel.
Eksempel 6Example 6
Trekull som var fremstilt ved tørrdestillering av sukkerrør<y>ed (suger cane) på en plantasje i Mindanou (Filippinene) ble underkastet tørr finmaling i en kvern av kollergangtype (kulekvern - Raymondkvern). Det etter fin-sikting erholdte kullpulver ble dispergert i en mikroemuls jon bestående av 60 vekt% vann, 12 vekt% fyringsolje nr. 4, 24<y>ekt% av en blanding av lavere alkoholer, hvorav 75% methanol, samt 4 vekt% emulgeringsmiddel omfattende ammoniakknøytralisert tallfettsyre. Trekullpartiklene utgjorde 63 vekt% av dispersjonens masse og hadde en partikkel-størrelse på mindre enn 0,125 mm. Brenslet ble anvendt for fremstilling av carbonoxyd i en mobil apparatur. Charcoal produced by dry distillation of sugar cane (suger cane) on a plantation in Mindanou (Philippines) was subjected to dry fine grinding in a collier gang type mill (ball mill - Raymond mill). The coal powder obtained after fine sieving was dispersed in a microemulsion consisting of 60% by weight water, 12% by weight fuel oil no. 4, 24<y>ect% of a mixture of lower alcohols, of which 75% methanol, and 4% by weight emulsifier comprising ammonia neutralized tallow fatty acid. The charcoal particles made up 63% by weight of the mass of the dispersion and had a particle size of less than 0.125 mm. The fuel was used for the production of carbon dioxide in a mobile apparatus.
Eksempel 7Example 7
En blanding av ved fra dyrket or og selje samt bjørke-ved og barskogsavfall ble fliset og tørket til 50 vekt% fuktighetsinnhold. Flismassen ble matet sammen med methanol-ethanol avkjølt til -90°C til en kulekvern som arbeidet med keramiske kuler. Etter det første malingstrinnet ble massen såyel som væsken ført til et andre malingstrinn i hvilket malingskroppene ble utgjort av kullstykker med stykk- størrelse på mellom 20 og 70 mm. Massen ble i sin helhet malt til under 0,5 mm. Etter varmeveksling til en temperatur på +5°C med,ny methanol-ethanol og etter separering av hoveddelen av alkanolene på filteret, ble fibermassen tilsatt en blanding av vann, fyringsolje nr. 3, lavere alkoholer og emulgeringsmiddel for dannelse av en stabil dispersjon i mikroemulsjon.. Det ferdige brennstoff inneholdt 55 vekt% fast substans, 27 vekt% vann, 6 vekt% fyringsolje nr. 3, 9 vekt% alkoholer og 3 vekt% emulgeringsmiddel og. ble anvendt for å fremstille varmtvann i en fyringssentral i et fjern-varmeverk. A mixture of wood from cultivated alder and willow as well as birch wood and conifer waste was chipped and dried to 50% moisture content by weight. The chip mass was fed together with methanol-ethanol cooled to -90°C to a ball mill that worked with ceramic balls. After the first grinding step, the pulp and the liquid were taken to a second grinding step in which the grinding bodies were made up of pieces of coal with a piece size of between 20 and 70 mm. The pulp in its entirety was ground to less than 0.5 mm. After heat exchange to a temperature of +5°C with new methanol-ethanol and after separation of the main part of the alkanols on the filter, the fiber pulp was added to a mixture of water, fuel oil No. 3, lower alcohols and emulsifier to form a stable dispersion in microemulsion.. The finished fuel contained 55% by weight solid substance, 27% by weight water, 6% by weight fuel oil no. 3, 9% by weight alcohols and 3% by weight emulsifier and. was used to produce hot water in a central heating plant in a district heating plant.
Ek sempel 8Oak sample 8
Til et anlegg nær kysten for fremstilling av pulverisert dispersjonsbrennstoff på biomasse ifølge eksempel 4 ble tilført delvis blæretang (brunalge), dels halm som ble innmatet i det andre malingstrinn i eksempel 7. Innmat-ningen av tang og halm utgjorde 25 vekt% av vedmassen. Til-satsen av mikroemulsjon var lik den i eksempel 7, men mengdene av bestanddeler.ble variert med hensyn til vann-innholdet i tangen og halmen slik at sluttdispersjonen fikk sajnvme væskesainmensetning som i eksempel 7, hvoretter den ble anvendt til å fyre angitte fyrsentral. To a plant near the coast for the production of powdered dispersion fuel on biomass according to example 4, bladder seaweed (brown algae) was added, partly straw, which was fed into the second milling step in example 7. The input of seaweed and straw made up 25% by weight of the wood mass. The addition of microemulsion was similar to that in example 7, but the amounts of constituents were varied with respect to the water content of the seaweed and straw so that the final dispersion had the same liquid composition as in example 7, after which it was used to fire the specified boiler.
Eksempel 9Example 9
Kull fra gruve ble pulverisert ved våtmaling, og den dannede carbonoppslemming ble separert ved densitetsseparasjon, hensiktsmessig i vaskesykloner, i en lettere fraksjon som etter avvanning og eventuell ytterligere ned-maling ble anvendt for fremstilling av dispersjonsbrennstoff og en tyngre fraksjon som ytterligere ble malt og flottert. Coal from the mine was pulverized by wet grinding, and the carbon slurry formed was separated by density separation, suitably in washing cyclones, into a lighter fraction which, after dewatering and possible further grinding down, was used for the production of dispersion fuel and a heavier fraction which was further ground and floated .
Foruten konvensjonell våtmaling kan også dampsplitting og luting anvendes som forbehandling innen materialet ren-knuses for videre behandling. Fremgangsmåten er beskrevet i SE. A 7603646-6. Ved dampsplitting behandles materialet ved trykk med en væske under forhøyet temperatur, hvoretter trykket hurtig utjevnes med atmosfæren, hvorigjennom væske-mengder inntrengt i materialet hurtig fordampes og sprekker kornene i korngrensene. Som væske kan eksempelvis anvendes vann. Hvis svoveldioxyd finnes tilgjengelig, kan dette med fordel anvendes i flytende form eller oppløst i vann og etter anvendelse tilbakekondenseres og eventuelt resirkuleres. Etter dampsplitting kan materialet lutes slik at korngrensene ytterligere oppsmuldres og materialets videre finfordeling underlettes, eksempelvis med en kraftig sur lutningsvæske. Etter flotasjonen eller magnetseparasjonen for separering In addition to conventional wet painting, steam splitting and leaching can also be used as pre-treatment before the material is crushed cleanly for further processing. The procedure is described in SE. A 7603646-6. In steam splitting, the material is treated under pressure with a liquid under elevated temperature, after which the pressure is quickly equalized with the atmosphere, through which amounts of liquid penetrated into the material are quickly vaporized and the grains crack at the grain boundaries. For example, water can be used as a liquid. If sulfur dioxide is available, this can advantageously be used in liquid form or dissolved in water and after use condensed back and possibly recycled. After steam splitting, the material can be leached so that the grain boundaries are further crumbled and further fine distribution of the material is facilitated, for example with a strongly acidic leaching liquid. After the flotation or magnetic separation for separation
av inngående pyritt føres det svovelrensede finkornede steinkull til dispersjonsbrennstoffremstillingen. En forutgående ytterligere rensing kan skje ved oppdeling i forskjellige renhetsgrader med fIotasjon eller størrelsesgrader ved sorteringssikting, der i det sistnevnte tilfelle grovt materiale føres til et fIotasjonsanlegg innen fremstillingen av dispers^onsbrennstoffet. of incoming pyrite, the sulphur-cleaned fine-grained coal is fed to the dispersion fuel station. A prior further purification can take place by dividing into different degrees of purity with flotation or size grades by sorting sieving, where in the latter case coarse material is taken to a flotation plant during the production of the dispersion fuel.
For å ivareta finkornet materiale som passerer sykloner og filtere, kan dette tilbakeføres til et kullagglomererings-trinn og der agglomereres med olje, hvoretter agglomeratene avvannes og føres til en blander der vann, methanol og emulgeringsmiddel tilsettes og en mikroemulsjonsbase dannes. Denne mikroemulsjonsbase blandes med den finfordelte kullfase i egnede proporsjoner, dvs. at kullfasen utgjør mer enn 50 vekt% av dispersjonsbrennstoffets vekt. In order to safeguard fine-grained material that passes cyclones and filters, this can be returned to a coal agglomeration step and there agglomerated with oil, after which the agglomerates are dewatered and taken to a mixer where water, methanol and emulsifier are added and a microemulsion base is formed. This microemulsion base is mixed with the finely divided coal phase in suitable proportions, i.e. that the coal phase makes up more than 50% by weight of the dispersion fuel's weight.
I det foregående har kullfasen blitt beskrevet under henvisning til steinkull, men selvsagt kan en rekke Tcull-typer av annen karakter anvendes, slik som brunkull, torv, asfalt og sotprodukter. Også biologiske produkter som trekull og biomasse kan anvendes som fast, finkornet brennstoff. Det faste brennstoffets innhold av forurensninger i form av uorganiske salter og lignende vil selvsagt være tilstede i det ferdige dispersjonsbrennstoff, og ved anvendelse av dette må det selvsagt tas hensyn til nærvær av visse forurensninger. In the foregoing, the coal phase has been described with reference to hard coal, but of course a number of Tcull types of a different nature can be used, such as lignite, peat, asphalt and soot products. Biological products such as charcoal and biomass can also be used as solid, fine-grained fuel. The solid fuel's content of contaminants in the form of inorganic salts and the like will of course be present in the finished dispersion fuel, and when using this the presence of certain contaminants must of course be taken into account.
Oppfinnelsen vil videre bli beskrevet under henvisning til følgende eksempel hentet fra behandling av et bituminøst steinkull (dampkull) med konvensjonell sammensetning. Et slikt dampkull kan erholdes ved behandling av såkalt gruve-kull ved et vaskeanlegg og finnes tilgjengelig som bulkvare med en stykkstørrelse på under 40 til 50 mm. Fremstilling av brennstoffet som i det følgende vil bli beskrevet, kan gjøres enten i direkte tilslutning til den primære produk-sjon av dampkull eller på hvilket som helst sted i transport-kjeden frem til det endelige forbrukssted. The invention will further be described with reference to the following example taken from the treatment of a bituminous coal (steam coal) with a conventional composition. Such steam coal can be obtained by processing so-called mine coal at a washing plant and is available as a bulk product with a piece size of less than 40 to 50 mm. Production of the fuel that will be described in the following can be done either in direct connection with the primary production of steam coal or at any point in the transport chain up to the final point of consumption.
Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen tilføres kullet beregnet til brennstoffblandingen kontinu-erlig til et våtmalingsanlegg bestående av en stangkvern, According to a preferred embodiment of the invention, the coal intended for the fuel mixture is supplied continuously to a wet grinding plant consisting of a rod grinder,
i hvilken kullet nedmales til en kornstørrelse på maksimalt 3 til 5 mm. Det således pulveriserte kull avslammes for partikler som er mindre enn ca. lOOyum og avvannes i sentri-fuge og underkastes deretter en densitetsseparasjon i syklon med tungt medium på kjent måte. Ved denne separasjon oppdeles kullet i en lettere fraksjon med en separasjons-grense på 1,3, g/cm 3. Den lettere fraksjon med høyere carboninnhold og lavere askeinnhoid behandles for seg, mens den tyngre fraksjon over 1,3 g/cm 3 med lavere carboninnhold og høyere askeinnhoid behandles for seg som beskrevet i det etterfølgende. Den lettere fraksjon er av en slik renhet at den etter filtrering og ytterligere maling.direkte kan gå Videre til fremstilling av dispersjonsbrennstoff. Den tyngre fraksjon med høyere askeinnhoid og lavere carboninnhold underkastes en- ytterligere maling til en kornstørrelse på. mindre enn 0,1 mm i lukket krets med syklon. Fra en sorteringsanordning i kretsen føres kull-vannsuspensjonen til fIotasjonsrensing, der aske og pyritt fraskilles og et renset kull erholdes, som forenes med det finmalte kull fra den lettere fraksjon. in which the coal is ground down to a grain size of a maximum of 3 to 5 mm. The thus pulverized coal is de-sludged for particles that are smaller than approx. lOOyum and dewatered in a centrifuge and then subjected to a density separation in a cyclone with heavy medium in a known manner. During this separation, the coal is divided into a lighter fraction with a separation limit of 1.3 g/cm 3. The lighter fraction with a higher carbon content and lower ash content is treated separately, while the heavier fraction above 1.3 g/cm 3 with lower carbon content and higher ash content are treated separately as described below. The lighter fraction is of such a purity that, after filtration and further grinding, it can go directly to the production of dispersion fuel. The heavier fraction with a higher ash content and lower carbon content is subjected to further grinding to a grain size of less than 0.1 mm in closed circuit with cyclone. From a sorting device in the circuit, the coal-water suspension is taken to flotation purification, where ash and pyrite are separated and a purified coal is obtained, which is combined with the finely ground coal from the lighter fraction.
Kull-vannsuspensjonen føres til en fortykker der hoveddelen av vannet fraskilles og føres tilbake til prosessen. The coal-water suspension is fed to a thickener where the main part of the water is separated and fed back to the process.
Det fortykkede produkt føres til en ytterligere awann-ing på et filter arbeidende under trykk og med oppvarming for høyest mulig avseparering av vann. Det gjenværende vann i filterkaken fortrenges deretter med den valgte mikroemulsjonsbase i et ytterligere filtrerings- eller awannings-trinn, hvorved porevann i filterkaken byttes mot mikroemuls jonsbase. Etter bytte av yæskefase tilpasses kull-væskeblandingens innhold av fast gods og væske ved ytterligere justering av blandingens sammensetning ved hjelp av The thickened product is taken to further dewatering on a filter working under pressure and with heating for the highest possible separation of water. The remaining water in the filter cake is then displaced with the selected microemulsion base in a further filtration or dewatering step, whereby pore water in the filter cake is exchanged for microemulsion ion base. After changing the slurry phase, the content of solids and liquid in the coal-liquid mixture is adjusted by further adjusting the composition of the mixture using
tørt kull eller mere mikroemulsjonsbase.dry coal or more microemulsion base.
Ved fortrengning av vann med mikroemulsjon erholdes en væskeblanding av vann og emulsjonsreagens, hvilke forenes med det finkornede slam fraskilt fra den primære avslamming, og kullinnholdet bringes til å agglomerere ved egnet om-røring til kullagglomerater under samtidig separasjon av uønsket askemateriale og pyritt. Agglomeratene av kull og olje omrøres med en væske inneholdende overskudd av øvrige komponenter i mikroemulsjonssysternet for dispergering av aggregatene, hvoretter produktet forenes med den ferdige mikroemulsjonsbase. By displacing water with microemulsion, a liquid mixture of water and emulsion reagent is obtained, which are combined with the fine-grained sludge separated from the primary sludge, and the coal content is brought to agglomerate by suitable stirring into coal agglomerates while simultaneously separating unwanted ash material and pyrite. The agglomerates of coal and oil are stirred with a liquid containing an excess of other components in the microemulsion system to disperse the aggregates, after which the product is combined with the finished microemulsion base.
Den beskrevne prosess angir bare i hovedtrekk en ut-førelsesform av oppfinnelsen. Det er klart for fagmannen at den densitetsseparasjon som beskrives som innledende, i visse tilfelle kan sløyfes, hvorved kullet i sin helhet males til en størrelse på mindre enn lOO^um i en lukket krets med sorteringsanordning. I dette tilfelle er det spesielt hensiktsmessig å innføre et svovelfIotasjonstrinn i målekretsen for størst mulig separasjon av pyritt på tidligst mulig tids-punkt under behandlingen, som tidligere nevnt. Etter den gjennomførte maling kan suspensjonen av finmalt kull og vann føres til en hydrosyklon og avslammes. Den grovere fraksjon, dvs. fortrinnsvis større enn 20^um, underkastes kullflota-sjon, fortykning, filtrering og fortrengning av vannfasen med mikroemulsjon som ovenfor beskrevet, mens den finkornede del på mindre enn 20^um agglomereres med mikroemulsjon i overskudd fra fortrengningen av den grovere fraksjons væskefase og mikroemuisjonen omfattende lettere oljekomponenter. De erholdte brennstoffer egner seg spesielt for dieseldrift og mere avanserte forbrenningsmidler. Foruten å fremme dis-pers jonsegenskapene på brennstoffet kan overflateaktive midler velges med hensyn til nedsettelse av viskositeten i blandingen som tilveiebringes ved selektiv absorpsjon på mineraloverflåtene av ytterligere ioneaktive stoffer, eksempelvis såpe og fettsyre. The described process only indicates in outline an embodiment of the invention. It is clear to the person skilled in the art that the density separation described as initial can in certain cases be omitted, whereby the coal as a whole is ground to a size of less than 100 µm in a closed circuit with a sorting device. In this case, it is particularly appropriate to introduce a sulfur flotation step in the measurement circuit for the greatest possible separation of pyrite at the earliest possible time during the treatment, as previously mentioned. After grinding has been completed, the suspension of finely ground coal and water can be fed to a hydrocyclone and de-sludged. The coarser fraction, i.e. preferably larger than 20 µm, is subjected to carbon flotation, thickening, filtration and displacement of the water phase with microemulsion as described above, while the fine-grained part of less than 20 µm is agglomerated with microemulsion in excess from the displacement of the coarser fraction liquid phase and the microemulsion comprising lighter oil components. The fuels obtained are particularly suitable for diesel operation and more advanced fuels. In addition to promoting the dispersion properties of the fuel, surfactants can be chosen with regard to reducing the viscosity of the mixture, which is provided by selective absorption on the mineral surfaces of additional ion-active substances, for example soap and fatty acid.
Eksempel 10Example 10
Ved fremstilling av dispersjonsbrennstoff på kullbasis ifølge eksempel 9 ble det erholdt en rest av kullholdig materiale med 47 vekt% brennbar substans og 53 vekt% mineral-stoff. Resten ble fortykket og awannet på filter til et fuktighetsinnhold på 34 vekt% beregnet på hele vekten. I et ytterligere filtreringstrinn ble vannet fortrengt med en mikroemulsjon bestående av vann, fyringsolje nr. 5 som også inneholdt rester av organiske løsningsmidler, og en blanding av lavere alkoholer og emulgeringsmiddel. Den behandlede kullrest fikk derved et sluttelig væskeinnhold på 32 vekt%. Væsken besto av en mikroemulsjon av 51 vekt% vann, 16 vekt% fyringsolje, 21,9 vekt% alkoholer og 4 vekt% emulgeringsmiddel. Filtratet ble tilbakeført og anvendt for flota-sjonsformål ved kulltilberedningen nevnt i eksempel 9. Dispersjonen av kullrest ble pumpet til en forgasningsreaktor for fremstilling av middels syntesegass (ca. 300 btu/c.ft.) hvorigjennom dens energiinnhold kunne vel utnyttes. In the production of coal-based dispersion fuel according to example 9, a residue of coal-containing material with 47% by weight of combustible substance and 53% by weight of mineral matter was obtained. The residue was thickened and dewatered on a filter to a moisture content of 34% by weight calculated on the whole weight. In a further filtration step, the water was displaced with a microemulsion consisting of water, fuel oil No. 5 which also contained residues of organic solvents, and a mixture of lower alcohols and emulsifier. The treated coal residue thereby obtained a final liquid content of 32% by weight. The liquid consisted of a microemulsion of 51 wt% water, 16 wt% fuel oil, 21.9 wt% alcohols and 4 wt% emulsifier. The filtrate was returned and used for flotation purposes in the coal preparation mentioned in example 9. The dispersion of coal residue was pumped to a gasification reactor for the production of medium synthesis gas (approx. 300 btu/c.ft.) through which its energy content could be well utilised.
Eksempel 11Example 11
Ved behandling av en kullrest som beskrevet i eksempel 10, ble kullresten etter fortykning blandet med en vektmessig like stor torvmengde som ble overført til dispersjonsbrennstoff som beskrevet i eksempel 5. Tilsetningene av mikroemulsjon til fortrengningstrinnet og de innbyrdes mengder i denne ble variert med hensyn til det nye bland-ingsforhold, hvorved det.ble erholdt et dispersjonsbrennstoff med den væskesammensetning som er angitt i eksempel 10, bestående av 50% kullrest og 50% torv som fast fase. Som i eksempel 10 ble dispersjonsbrennstoffet ført ved pumpning til en forgasningsreaktor for fremstilling av middels syntesegass. When treating a coal residue as described in example 10, the coal residue after thickening was mixed with an equal amount of peat by weight which was transferred to dispersion fuel as described in example 5. The additions of microemulsion to the displacement step and the relative amounts in this were varied with regard to the new mixing conditions, whereby a dispersion fuel was obtained with the liquid composition indicated in example 10, consisting of 50% coal residue and 50% peat as solid phase. As in example 10, the dispersion fuel was pumped to a gasification reactor for the production of intermediate synthesis gas.
Eksempel 12Example 12
Bituminøst steinkull med høyt gassinnhold ble underkastet rensing for mineralbestanddeler og pyritt som beskrevet i eksempel 9, Det rensede kull ble ført til avvanning på filter og etterfølgende fortrengning med mikro emulsjon. Mellom fortyknings- og filtreringstrinnet ble massen iblandet 5 kg magnesiumpulver hvortil det ble tilsatt 2,5 kg aluminiumpulver som ble finmalt i en blanding av methanol og fyringsolje nr. 3. Det fremstilte dispersjonsbrennstoff 'bestående av ca. 67 vekt% kull innbefattende metallpulver, 3 vekt% fyringsolje nr. 3, 9 vekt% av en blanding av methanol, ethanol og propanol i like deler samt 4 vekt% emulgeringsmiddel såvel som 17 vekt% vann utgjorde en stabil dlspersjon. Pr. 100 kg dispersjon ble det oppløst Bituminous coal with a high gas content was subjected to purification for mineral constituents and pyrite as described in example 9. The purified coal was taken to dewatering on a filter and subsequent displacement with micro emulsion. Between the thickening and filtering step, the mass was mixed with 5 kg of magnesium powder, to which was added 2.5 kg of aluminum powder which was finely ground in a mixture of methanol and fuel oil No. 3. The produced dispersion fuel 'consisting of approx. 67% by weight of coal including metal powder, 3% by weight of fuel oil No. 3, 9% by weight of a mixture of methanol, ethanol and propanol in equal parts as well as 4% by weight of emulsifier as well as 17% by weight of water formed a stable dispersion. Per 100 kg dispersion was dissolved
20 kg ammoniumnitrat, og det erholdte dispersjonsbrennstoff ble anvendt som jetbrennstoff i fly*20 kg of ammonium nitrate, and the dispersion fuel obtained was used as jet fuel in aircraft*
Den ifølge oppfinnelsen beskrevne brennstoffblandingThe fuel mixture described according to the invention
og fremgangsmåten for fremstilling av denne tilveiebringer fremstilling av pumpbare oljelignende erstatningsbrennstoff for olje, av høy renhet og med egenskaper nær opp til olje. Med brenselblandingen erholdes det et brennstoff som hoved-sakelig har bedre egenskaper enn kjente suspensjons- og dispersjonsbrennstoff og som kan fremstilles med en relativt begrenset mengde olje av relativt lav kvalitet og for-^trinnsvis fra alkoholene methanol eller ethanol, som i sin tur kan fremstilles relativt enkelt. Sjansen for frysing av brennstoffet, som er et alvorlig problem i andre vannbaserte systemer, er betydelig redusert. Således er det fremstilt et brennstoff hvis fremstilling bare er avhengig av en olje i meget liten grad. and the method for producing this provides for the production of pumpable oil-like substitute fuel for oil, of high purity and with properties close to oil. With the fuel mixture, a fuel is obtained which mainly has better properties than known suspension and dispersion fuels and which can be produced with a relatively limited amount of oil of relatively low quality and preferably from the alcohols methanol or ethanol, which in turn can be produced relatively simple. The chance of the fuel freezing, which is a serious problem in other water-based systems, is significantly reduced. Thus, a fuel has been produced whose production only depends on oil to a very small extent.
Brennbarheten av brennstoffet, uttrykt som cetan-gradering, er større enn for andre vannbaserte kullbrennstoff. Antenneligheten av brennstoffet kan ytterligere økes ved tilsetning av aluminium eller magnesiumpulver. The flammability of the fuel, expressed as cetane rating, is greater than for other water-based coal fuels. The flammability of the fuel can be further increased by adding aluminum or magnesium powder.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8007305A SE443797B (en) | 1980-10-17 | 1980-10-17 | DISPERSION FUEL AND PROCEDURE FOR ITS PREPARATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO821998L true NO821998L (en) | 1982-06-16 |
Family
ID=20342016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO821998A NO821998L (en) | 1980-10-17 | 1982-06-16 | DISPERSION FUEL AND PROCEDURE FOR PREPARING THIS |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0051053A1 (en) |
JP (1) | JPS57501632A (en) |
CA (1) | CA1185792A (en) |
DK (1) | DK247882A (en) |
NO (1) | NO821998L (en) |
SE (1) | SE443797B (en) |
WO (1) | WO1982001376A1 (en) |
ZA (1) | ZA816900B (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2588012B1 (en) * | 1985-10-01 | 1988-01-08 | Sodecim | PROCESS FOR HOMOGENEIZING A MIXTURE OF AQUEOUS RESIDUAL LIQUIDS AND LIQUID OR SOLID FUELS |
US4780110A (en) * | 1987-07-14 | 1988-10-25 | Electric Fuels Corporation | Low sulfur and ash fuel composition |
US5478366A (en) * | 1994-09-28 | 1995-12-26 | The University Of British Columbia | Pumpable lignin fuel |
GB0703927D0 (en) * | 2007-03-01 | 2007-04-11 | Aldbury Technologists Ltd | Fuel |
RU2709497C1 (en) * | 2019-04-19 | 2019-12-18 | Галина Рашитовна Ергунова | Method of producing water-fuel mixture |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3996026A (en) * | 1975-08-27 | 1976-12-07 | Texaco Inc. | Process for feeding a high solids content solid fuel-water slurry to a gasifier |
US4046519A (en) * | 1975-10-31 | 1977-09-06 | Mobil Oil Corporation | Novel microemulsions |
US4187078A (en) * | 1976-10-13 | 1980-02-05 | Nippon Oil And Fats Company, Limited | Coal dispersing oil |
US4089657A (en) * | 1977-05-16 | 1978-05-16 | The Keller Corporation | Stabilized suspension of carbon in hydrocarbon fuel and method of preparation |
US4157242A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-05 | Energy And Minerals Research Co. | Thixotropic gel fuels and method of making the same |
FR2468402B2 (en) * | 1978-11-13 | 1983-11-04 | Elf Aquitaine | AQUEOUS MICROEMULSIONS OF ORGANIC SUBSTANCES |
-
1980
- 1980-10-17 SE SE8007305A patent/SE443797B/en not_active IP Right Cessation
-
1981
- 1981-10-05 CA CA000387246A patent/CA1185792A/en not_active Expired
- 1981-10-06 ZA ZA816900A patent/ZA816900B/en unknown
- 1981-10-13 WO PCT/SE1981/000298 patent/WO1982001376A1/en active Application Filing
- 1981-10-13 EP EP81850186A patent/EP0051053A1/en not_active Withdrawn
- 1981-10-13 JP JP56503269A patent/JPS57501632A/ja active Pending
-
1982
- 1982-06-02 DK DK247882A patent/DK247882A/en not_active Application Discontinuation
- 1982-06-16 NO NO821998A patent/NO821998L/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1982001376A1 (en) | 1982-04-29 |
DK247882A (en) | 1982-06-02 |
ZA816900B (en) | 1982-09-29 |
CA1185792A (en) | 1985-04-23 |
SE8007305L (en) | 1982-04-18 |
SE443797B (en) | 1986-03-10 |
JPS57501632A (en) | 1982-09-09 |
EP0051053A1 (en) | 1982-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1146894A (en) | Process for removal of sulfur and ash from coal | |
US5379902A (en) | Method for simultaneous use of a single additive for coal flotation, dewatering, and reconstitution | |
US4484928A (en) | Methods for processing coal | |
NO840052L (en) | PROCEDURE FOR PREPARING A SUSPENSION OF A POWDERED CARBON CONTAINING MATERIAL | |
US4284413A (en) | In-line method for the beneficiation of coal and the formation of a coal-in-oil combustible fuel therefrom | |
EP0259348A4 (en) | Process of affecting coal agglomeration time. | |
GB2141135A (en) | Preparation of deashed high solid concentration coal-water slurry | |
CA1134304A (en) | Deashing of coal by the oil agglomeration process | |
JPS59133295A (en) | Liquid fuel based on powdered solid fuel, petroleum residue and water, manufacture and application thereof in boiler or industrial furnace | |
US4133742A (en) | Separation of hydrocarbons from oil shales and tar sands | |
NO821998L (en) | DISPERSION FUEL AND PROCEDURE FOR PREPARING THIS | |
US4515602A (en) | Coal compositions | |
US4461627A (en) | Upgrading method of low-rank coal | |
CA1117884A (en) | In-line method for the beneficiation of coal and the formation of a coal-in-oil combustible fuel therefrom | |
CA1194304A (en) | Beneficiated coal, coal mixtures and processes for the production thereof | |
Trass | Characterization and preparation of biomass, oil shale and coal-based feedstocks | |
US5032146A (en) | Low-rank coal oil agglomeration | |
Boni et al. | Charcoal deashing by an oil agglomeration process: Effect of various operating parameters | |
US4217110A (en) | Process for preparing a suspension of particles in a hydrocarbon oil | |
US4695371A (en) | Nonaqueous coal cleaning process | |
JPS60212484A (en) | Pretreatment of coal for liquefaction | |
RU2268289C1 (en) | Method for production of water-carbon fuel composite | |
DE3224957A1 (en) | METHOD FOR CONVERTING CARBONATED SOLID MATERIAL INTO A MATERIAL WITH IMPROVED PROPERTIES | |
JPS60212483A (en) | Pretreatment of coal for liquefaction | |
CA1084268A (en) | Process for preparing a suspension of particles in a hydrocarbon oil |