PL111775B1 - Process for manufacturing the fuel containing powdered coal,water and dispersing agent - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia paliwa zawierajacego sproszkowany wegiel, wode i srodek dyspergujacy.Wynalazek w szczególnosci dotyczy sposobu wy¬ twarzania paliwa zawierajacego wegiel w mozli¬ wie czystej postaci, wychodzac z surowca weglo¬ wego, który oprócz wegla zawiera takze zanie¬ czyszczenia.Jak powszechnie wiadomo, wegiel kamienny, np. zawiera podobnie jak wiele innych surowców, zanieczyszczenia, które miedzy innymi zawieraja organicznie zwiazana siarke^ rózne siarczki metali i inne zanieczyszczenia metaliczne jak równiez czasteczki gleby i gliny. Zanieczyszczenia te wy¬ wieraja szkodliwy wplyw na srodowisko, i jesli wegiel kamienny stosuje sie jako paliwo, pozadane jest unikanie odprowadzania zanieczyszczen do srodowiska. Dawniej spalanie wegla bylo przepro¬ wadzane bez zadnego innego wstepnego oczyszcza¬ nia oprócz przemywania, tak ze konieczne bylo usuwanie zanieczyszczen z gazów odlotowych, co wymagalo duzych i kosztownych urzadzen do oczy¬ szczania. Bylo to jednym z powodów wzrostu zastosowania oleju jako zródla energii zamiast . 25 wegla.Poniewaz spalanie paliw cieklych, takich jak olej, wymagalo urzadzen do spalania o innej kon¬ strukcji w porównaniu z takimi do paliw stalych, wymiana na olejowe utrudniala powrót do paliw 30 10 15 20 stalych i nastepnie oslabiala znaczenie przydatnosci wegla w porównaniu do oleju.Jednakze poniewaz wegiel, a zwlaszcza wegiel kamienny stanowi znaczna rezerwe energii, jest wysoce pozadane usuniecie powyzszych wad, aby uzyskac wegiel o wiekszej przydatnosci w porów¬ naniu z paliwami cieklymi takimi jak olej.W celu usuniecia wad wegla w postaci paliwa stalego, sugerowano dawniej przeprowadzenie we¬ gla w paliwo ciekle przez rozdrobnienie na proszek i rozproszenie w odpowiednim cieklym nosniku, takim jak woda lub weglowodory. Dzieki temu wegiel stawal sie latwiejszy do operowania nim, a ponadto zostalo wyeliminowane ryzyko eksplozji lub samozaplonu, jak równiez klopoty srodowiska takie jak zanieczyszczenie towarzyszace obróbce stalych paliw weglowych.Przykladem znanych metod przemiany wegla w stan ciekly za pomoca dyspersji w srodowisku nos¬ nika, takiego jak woda, moze byc szwedzki opis patentowy nr 7613478-2.W przeciwienstwie do niniejszego wynalazku, paliwo, wg tego opisu, poddawane jest hydroter- micznej obróbce w celu usuniecia wody zwiazanej w paliwie, dodaje sie równiez znanych srodków powierzchniowo-czynnych do obrabianego paliwa w celu utworzenia zawiesiny.Nastepnie brytyjski opis patentowy nr 1469312 podaje metode transportowania wegla w postaci cieklej zawiesiny 1 równiez w tym patencie jest 111 7753 111 775 4 wzmianka o obróbce termicznej w celu usuniecia z wegla wody zwiazanej. Jest równiez wymienione, ze mozna dodawac zwykle srodki powierzchniowo- czynne jak anionowe sulfoniany alkiloarylowe.Dalej opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 3762887 podaje ciekle paliwo zawierajace czastecz¬ ki wegla i wode. Zgodnie z tym opisem nie do¬ daje sie srodka dyspergujacego.Jak opisano w stanie techniki, usunieto niektóre z wad wegla jako paliwa stalego, jednakze nig¬ dzie dotychczas nie oczyszczano wegla jako surow¬ ca. Jednakze najwyzsze znaczenie ma poczynienie wysilków w celu oczyszczania wegla jako surowca, poniewaz jednym z glównych powodów niestoso¬ wania wegla w wiekszej ilosci jako surowca do wytwarzania' energii, jest wlasnie ten, ze zawiera tak wiele zanieczyszczen, i jest nieodpowiedni ze wzgledu na srodowisko.Wedlug wynalazku, mozliwe jest wyeliminowa¬ nie wszystkich powyzej omówionych wad wegla jako paliwa. Tak wiec, wg wynalazku, wegiel przeprowadza sie w ciekle paliwo przez wytworze¬ nie zawiesiny w wodzie, dzieki czemu latwiej jest operowac weglem, zwlaszcza w transporcie i przy skladowaniu, a poza tym zostalo wyeliminowane ryzyko eksplozji i samozaplonu. Ponadto, surowiec weglowy jest oczyszczany, dzieki czemu koniecz¬ nosc stosowania kosztownych i ogromnych urza¬ dzen do oczyszczania gazów odlotowych zostala zmniejszona lub calkowicie zbedna, tak ze otrzy¬ muje sie paliwo, które jest nieszkodliwe dla sro¬ dowiska.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do zawiesiny, wyjsciowego surowca weglowego zawie¬ rajacego oprócz wegla równiez zanieczyszczenia dodaje sie srodek dyspergujacy, który dzieki se¬ lektywnej adsorpcji powoduje róznice ladunków czastek wegla i czastek zanieczyszczen i ta róznica ladunków jest wykorzystana do oddzielenia wegla.Wedlug wynalazku otrzymuje sie mieszanine za¬ wierajaca sproszkowany wegiel, wode i srodek dys¬ pergujacy, charakteryzujaca sie tym, ze srodek dys¬ pergujacy dzieki selektywnej adsorpcji powoduje róznice ladunków czastek wegla i czasteczek innych substancji. 45 Sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie pa¬ liwo zawierajace sproszkowany wegiel, wode i sro¬ dek dyspergujacy wychodzac z surowca weglowe¬ go zawierajacego zanieczyszczenia. Sposób ten po¬ lega na tym, ze surowiec miesza sie z woda, roz- 50 drabnia na proszek stosujac w trakcie lub po roz¬ drobnieniu srodek dyspergujacy, który dzieki selek¬ tywnej adsorpcji powoduje1 róznice ladunków cza¬ steczek wegla i czasteczek zanieczyszczen i ta róz¬ nica ladunków czastek jest wykorzystywana w 55 celu oddzielenia wegla od zanieczyszczen.Wynalazek jest przeprowadzany w szczególnosci zgodnie z charakterystyka podana w zastrzezeniach zaleznych.Jako przyklady korzystnych rodzajów srodków 60 dyspergujacych stosowanych wedlug wynalazku wy- mieinia sie polielektrolity i polifosforany. Konwen¬ cjonalnym srodkom powierzchniowo czynnym, ta¬ kim jak sulfoniany alkiloarylowe, brak jest jed¬ nak zdolnosci róznego adsorbowania czastek wegla 65 i czastek zanieczyszczen, dlatego takich srodków powierzchniowo-czynnych nie stosuje sie w spo¬ sobie wedlug wynalazku.W celu latwiejszego zrozumienia istoty wyna¬ lazku wytwarzanie mieszaniny cieklego sproszko¬ wanego wegla sposobem wedlug wynalazku jest opisane ponizej bardziej szczególowo.Wegiel kamienny odpowiedniego rodzaju miesza sie z woda i rozdrabnia do czastek o malych roz¬ miarach. Rozdrabnianie przeprowadza sie w mly¬ nie kulowym na mokro, biorac pod uwage zarówno ryzyko eksplozji jak i zuzycie energii. Poniewaz zanieczyszczenia towarzyszace surowcowi weglo¬ wemu musza byc pózniej dostepne, rozdrabnianie nalezy przeprowadzic do wielkosci czastek ponizej 100 ^m, korzystnie ponizej 50 ^m. Nastepnie, aby uzyskac mozliwie stala zawiesine wegla w wo¬ dzie, wielkosc czastek powinna byc mniejsza niz 40 urn. Wielkosc czastek ponizej 40 \im jest rów¬ niez odpowiednia ze wzgledu na spalanie, ponie¬ waz wówczas spalanie przebiega podobnie jak spalanie oleju. Jednakze nie jest korzystne pro¬ wadzenie zbyt wielkiego rozdrobnienia, poniewaz wymaga to znacznego zuzycia energii, oraz ponie¬ waz koloidalne czasteczki o wielkosci ponizej 1 ^im bardziej utrudniaja oczyszczanie.Zawartosc wegla w mieszaninie wegiel-woda w trakcie rozdrabniania jest doprowadzona do war¬ tosci okolo 1—20% wagowych, korzystnie okolo 10% wagowych.W celu rozproszenia wegla w wodzie dodaje sie srodka dyspergujacego. Srodek dyspergujacy moze byc dodawany po rozdrobnieniu na mokro, jednak¬ ze w celu ulatwienia operacji rozdrabniania ko¬ rzystnie jest dodawac go w trakcie rozdrabniania.Jak podano uprzednio, srodek dyspergujacy sto¬ sowany w sposobie wedlug wynalazku moze lado¬ wac czastki wegla i czastki zanieczyszczen w róz¬ ny sposób i stanowi go polielektrolit i polifosforan.Przykladami odpowiednich polielektrolitów sa sole metali alkalicznych i amonowe kwasów polikarbo- ksylowych takich jak np. kwasy poliakrylowe.Przykladami takich odpowiednich polielektrolitów sa srodki dyspergujace w postaci 40%-owych wodnych roztworów znajdujacych sie w handlu pod nazwa handlowa DISPEX, takie jak DISPEX A40 (sól amonowa kwasu polikarboksylowego), DISPEX N40 (sól sodowa kwasu polikarboksylowego) i DISPEX G40 (sól sodowa kwasu poliakrylowego). Sposród tych srodków Dispex A40 i G40 okazaly sie szcze¬ gólnie odpowiednie w srodku i sposobie wedlug wynalazku.Ilosc dodawanego srodka dyspergujacego zalezy od rodzaju zastosowanego srodka. Ogólnie mówiac, ilosc srodka dyspergujacego powinna byc wystar¬ czajaca do uzyskania maksymalnie stabilnej zawie¬ siny wegla. Na ogól ilosc srodka dyspergujacego powinna byc w granicach 0,02—4% wagowych w stosunku do ilosci wody. Nalezy tu dodac, ze za¬ wartosc ponizej 0,02% wagowych bedzie dawala trudno dostrzegalne efekty, natomiast zawartosc powyzej 4% wagowych jest nieekonomiczna. Ilosc optymalna dla poszczególnych przypadków moze byc z latwoscia ustalona przez kazdego fachowca z tej dziedziny. 10 15 20 25 30 35111 775 5 6 Jesli srodek dyspergujacy, jak wyzej, jest doda¬ wany podczas lub po rozdrobnieniu wegla (tj. przy zawartosci wegla okolo 10% wagowych) odpowied¬ nia ilosc srodka dyspergujacego lezy w granicach 0,04—0,4% wagowych, korzystnie okolo 0,12% wa¬ gowych.Jak podano uprzednio, srodek dyspergujacy cza¬ steczki stosowany w sposobie wedlug wynalazku, posiada zdolnosc ladowania elektrycznego czastek w mieszaninie wegiel-woda. Czastki wegla i czastki zanieczyszczen zostaja naladowane w róznym stop¬ niu. Wg wynalazku ta wlasciwosc zostala wyko rzystana w celu oddzielenia czastek zanieczyszczen od czastek wegla. Proces oddzielania na podstawie róznicy ladunków czastek moze byc polaczony i podwyzszony za pomoca konwencjonalnych me¬ tod oddzielania.W celu oczyszczenia mieszaniny wegiel-woda, rozcienczona mieszanine przepuszcza sie przez urza¬ dzenie do sedymentacji, na przyklad filtr warstwo¬ wy, gdzie mieszanine poddaje sie sedymentacji.Poniewaz czastki wegla posiadaja wiekszy ladunek niz czastki zanieczyszczen, te ostatnie osadzaja sie szybciej niz czastki wegla. W ten sposób mieszanina wegiel-woda jest oczyszczona z czastek zanieczysz¬ czen.Ponadto, poniewaz surowiec weglowy zawiera zanieczyszczenia magnetyczne w postaci np. siarki piryttowej, jest równiez dogodne zastosowanie od¬ dzielania magnetycznego. Te, znane jako takie ope¬ racje moga byc polaczone z sedymentacja i prze¬ prowadzane przed lub po sedymentacji.Przy zastosowaniu powyzej opisanej techniki selektywnego oddzielania, mozliwe jest usuniecie wiecej niz polowy siarki i innych zanieczyszczen.Tak wiec stosujac polaczenie selektywnej sedymen¬ tacji z oddzielaniem magnetycznym mozna usunac cala siarke pirytowa i zawartosc siarki obniza sie z 0,7% do 0,3%.Zamiast opisanej powyzej selektywnej sedymen¬ tacji, oddzielanie zanieczyszczen mozna przepro¬ wadzic za pomoca flotacji. Na podstawie nizszego ladunku czastek zanieczyszczen w porównaniu do czastek wegla, zanieczyszczenia wykazuja tendencje do tworzenia agregatów w wiekszej ilosci, a otrzy¬ mane agregaty moga nastepnie byc poddane flo¬ tacji.Inna alternatywna metoda przeprowadzania od¬ dzielania wegla od zanieczyszczen na podstawie ich róznego stopnia ladunku jest wykorzystanie ich róznej szybkosci migracji w polu elektrycz¬ nym. Jednakze z powodu duzej opornosci elektrycz¬ nej w cieczy, takie metody oddzielania wymagaja wzglednie duzej ilosci energii.W zwiazku z opisanym powyzej sposobem dys¬ pergowania i oczyszczania, oczyszczona mieszanina wegiel-woda jest odpowiednio zatezona, czesc wo¬ dy zostaje usunieta, tak, aby wzrosla zawartosc wegla w mieszaninie. Jesli mieszanine nalezy tran¬ sportowac np. przez pompowanie rurociagami, za¬ wartosc wegla okolo 40% wagowych jest najko¬ rzystniejsza ze wzgledu na lepkosc. Jednakze, jezeli mieszanina jest spalana bezposrednio, zawartosc wegla nalezy podwyzszyc do okolo 50—80% wago¬ wych korzystnie okolo 55—70% wagowych. Jesli przed spalaniem mieszanina ma byc skladowana^ zawartosc wegla moze byc podwyzszona pózniej, wówczas przed spalaniem mieszanine rozciencza sie woda do odpowiedniej ustalonej zawartosci 5 wegla.Woda, która usuwa sie w celu podwyzszenia za¬ wartosci wegla, zawiera pewna ilosc srodka dys¬ pergujacego i ze wzgledów ekonomicznych, moze byc zawracana do procesu jako dodatkowa woda 10 do rozdrobnienia na mokro, ewentualnie po stra¬ ceniu rozpuszczonych zanieczyszczen. Dzieki temu unika sie wypuszczenia srodka dyspergujacego, a jednoczesnie zmniejsza sie ilosc dodawanego swie¬ zego srodka. 15 Jak podano powyzej, zawartosc wody w mie¬ szaninie wegiel-woda moze byc regulowana przez usuwanie lub dodawanie wody. W celu skladowa¬ nia lub transportu luzem, zawartosc wody musi byc zmniejszona do minimum, a nastepnie mozliwe 20 jest podniesienie zawartosci wody ze wzgledu na transport rurociagami lub spalanie. Taka mozli¬ wosc dowolnego regulowania ilosci wody w mie¬ szaninie, czyni latwiejsze manipulowanie miesza¬ nina, jest ekonomicznie korzystne i daje inne istot- 25 ne korzysci. Jesli zawartosc wody w mieszaninie wzrasta przez dodanie wody, woda ta powinna zawierac srodek dyspergujacy, tak ze stezenie srodka dyspergujacego w mieszaninie utrzymuje sie na ogól bez zmian. 30 Ze wzgledów ekonomicznych, wszystkie powyzej opisane etapy wytwarzania mieszaniny wegiel- -woda przeprowadza sie w normalnej temperaturze otoczenia. Nie stwierdzono zadnego znaczenia wply¬ wu temperatury, jednym wymaganiem jest natu- 35 ralnie by ta temperatura byla powyzej tempera¬ tury zamarzania wody.Z drugiej strony stwierdzono pewien wplyw wartosci pH mieszaniny. Na ogól wartosc pH mie¬ szaniny moze wynosic okolo 5—10. Jednakze do- 40 datek alkaliów do pH okolo 7—10 wywoluje zau¬ wazalny efekt stabilizacji koncowej stezonej mie¬ szaniny wegiel-woda.Zastrzezenia patentowe 45 1. Sposób wytwarzania paliwa zawierajacego sproszkowany wegiel, wode i srodek dyspergujacy, znamienny tym, ze produkt wyjsciowy, którym jest wegiel zawierajacy zanieczyszczenia, miesza sie z woda, rozdrabnia na pyl i w trakcie lub po roz- 50 drabnianiu dodaje srodek dyspergujacy, po czym oddziela sie wegiel od zanieczyszczen, przez selek¬ tywna sedymentacje, flotacje lub poddanie dziala¬ niu pola elektrycznego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 55 jako srodek dyspergujacy stosuje sie polielektrolit. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako polielektrolit stosuje sie sól kwasu polikarbo- ksylowego. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze so jako polielektrolit stosuje sie poliakrylan. 5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze jako polielektrolit stosuje sie sól metalu alkalicz¬ nego lub amonowa kwasu polikarboksylowego. 6. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze es jako polielektrolit stosuje sie poliakrylan sodu.7 111 775 8 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako srodek dyspergujacy stosuje sie polifosforan. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze surowiec weglowy rozdrabnia sie na pyl o wiel¬ kosci czastek mniejszej niz okolo 100 ^im. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze surowiec weglowy rozdrabnia sie na pyl o wiel¬ kosci czastek mniejszej niz 50 [im. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze surowiec weglowy rozdrabnia sie na pyl o wiel¬ kosci czastek mniejszej niz 40 \im. 11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oddzielanie wegla od zanieczyszczen przeprowadza sie co najmniej jedna z metod takich jak sedy¬ mentacja, oddzielanie pod wplywem pola magne¬ tycznego, oddzielanie pod wplywem pola elektry¬ cznego i flotacja. 10 12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, z^ zawartosc wegla przed oddzielaniem wynosi co naj • wyzej 10% wagowych i w trakcie oddzielania lub po wzrasta do co najwyzej 80% wagowych przez usu¬ niecie wody. 13. Sposób wedlug zastrz. 12, znamienny tym, ze zawartosc wegla wzrasta do co najmniej 55% wa¬ gowych. 14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek dyspergujacy stosuje sie w ilosci 0,02—4% wagowych w stosunku do wody. 15. Sposób wedlug zastrz. 13, znamienny tym, ze srodek dyspergujacy stosuje sie w ilosci 0,04—4% wagowych. 16. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pH mieszaniny doprowadza sie do wartosci 7—10.Opolskie Zaklady Graficzne im. J. Langowskiego w Opolu, zam. 1033-1400-81, 105 egz.Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.