RU2237082C1

RU2237082C1 - Fuel briquetting composition

Info

Publication number: RU2237082C1
Application number: RU2003112767/04A
Authority: RU
Inventors: О.И. Ручкинова (RU); О.И. Ручкинова; Я.И. Вайсман (RU); Я.И. Вайсман; В.Н. Коротаев (RU); В.Н. Коротаев
Priority date: 2003-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2004-09-27

Abstract

FIELD: solid fuel technology.

SUBSTANCE: composition for briquettes suitable both in industrial application and for municipal and domestic needs contains 72-78% coal and 22-28% asphalt-tar-paraffin deposits.

EFFECT: expanded possibilities of utilizing local industry wastes.

8 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения твердого углеродсодержащего топлива, в частности к составам брикетированного топлива, и может быть использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд.The invention relates to a technology for producing solid carbon-containing fuel, in particular to briquetted fuel compositions, and can be used in the fuel industry and for domestic needs.

Известен состав для брикетированного топлива (патент РФ №2010842 МПК С 10 L 5/44, 5/48, 1991), содержащий нефтешлам, технический углерод, древесные отходы при следующем соотношении компонентов, мас.%:A known composition for briquetted fuel (RF patent No. 20100842 IPC C 10 L 5/44, 5/48, 1991) containing oil sludge, carbon black, wood waste in the following ratio, wt.%:

Нефтешлам 15-20Oil sludge 15-20

Технический углерод 10-20Carbon black 10-20

Древесные отходы До 100Wood waste Up to 100

Недостатком известного состава является низкая теплотворная способность топлива от 4760 до 6286 ккал/кг, обусловленная низкой теплотворной способностью древесных отходов.A disadvantage of the known composition is the low calorific value of fuel from 4760 to 6286 kcal / kg, due to the low calorific value of wood waste.

Наиболее близким к заявляемому решению составом того же назначения по совокупности признаков является состав для брикетированного топлива (угля, кокса, сажи и т.д.), включающий измельченный углеродистый материал и в качестве органического связующего отходы производства нефтяных масел с содержанием воды 7-30% при массовом соотношении углеродистого материала к отходам от 10:1 до 1:2 (US, патент №3592779, кл. С 01 В 31/08, 1971).The composition of the same purpose closest to the claimed solution for the totality of features is a composition for briquetted fuel (coal, coke, soot, etc.), including crushed carbonaceous material and, as an organic binder, waste products for the production of petroleum oils with a water content of 7-30% with a mass ratio of carbon material to waste from 10: 1 to 1: 2 (US Patent No. 3,592,779, class C 01 B 31/08, 1971).

Пересчет отношений углеродистого материала к отходам производства нефтяных масел дает следующий состав, мас.%:Recalculation of the relationship of carbon material to the waste products of petroleum oils gives the following composition, wt.%:

Углеродистый материал 33,3-91Carbon material 33.3-91

Отходы производства нефтяных масел 9-66,7Waste from the production of petroleum oils 9-66.7

Данный состав принят в качестве прототипа.This composition is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - уголь, органическое связующее.Signs of the prototype, coinciding with the features of the claimed invention is coal, an organic binder.

Для оценки качества брикетированного топлива, полученного согласно составу, авторами патента РФ №2109797 (МПК С 10 L 5/48, 5/16, 1996) был осуществлен следующий опыт. 100 г антрацитового штыба Аш ГОФ “Красная звезда” крупностью 0-6 мм и влажностью 5% смешали с 22 г отходов производства нефтяных масел следующего состава, мас.%: органическая масса 77,20; серная кислота 1,90; вода 7,20; механические примеси 13,70 и водой в количестве 9,5 г. Указанные ингредиенты перемешивали при 95°С. Получили шихту следующего состава, мас.%:To assess the quality of briquetted fuel obtained according to the composition, the authors of RF patent No. 2109797 (IPC C 10 L 5/48, 5/16, 1996) carried out the following experiment. 100 g of anthracite rock ash from GOF Krasnaya Zvezda with a grain size of 0-6 mm and a moisture content of 5% were mixed with 22 g of waste oil of the following composition, wt.%: Organic mass 77.20; sulfuric acid 1.90; water 7.20; solids 13.70 and water in an amount of 9.5 g. These ingredients were mixed at 95 ° C. Got a mixture of the following composition, wt.%:

Антрацитовый штыб 82,0Anthracite bar 82.0

Отходы производства нефтяных масел 18,0Waste from the production of petroleum oils 18.0

Затем полученную шихту прессовали при температуре 65°С и давлении 175 кг/см². В результате было получено твердое топливо, обладающее механической прочностью - прочностью на сжатие 73,5 кг/см²; прочностью на сбрасывание 70,9% термоустойчивостью 1,7 кгс; при достижении теплотворной способности, Q_выс - 8180 ккал/кг.Then the resulting mixture was pressed at a temperature of 65 ° C and a pressure of 175 kg / cm ² . The result was a solid fuel with mechanical strength - compressive strength of 73.5 kg / cm ² ; dropping strength 70.9% heat resistance 1.7 kgf; upon reaching the calorific value, Q _height - 8180 kcal / kg.

Как следует из представленных характеристик брикетированного топлива, основным недостатком брикетов, изготовленных из этого состава, является их низкое качество, что выражается в низких значениях механической прочности (на сжатие и сбрасывание). Это приводит к большим потерям при транспортировке брикетов и их использовании, а также к загрязнению окружающей среды. Кроме того, брикеты, полученные из данного состава, имеют недостаточно высокую теплотворную способность, что приводит к необходимости сжигать большее количество топливных брикетов и увеличению массы выбросов в атмосферный воздух.As follows from the presented characteristics of briquetted fuel, the main disadvantage of briquettes made from this composition is their low quality, which is expressed in low values of mechanical strength (compression and dropping). This leads to large losses during the transportation of briquettes and their use, as well as to environmental pollution. In addition, the briquettes obtained from this composition have a low calorific value, which leads to the need to burn more fuel briquettes and increase the mass of emissions into the air.

Задача заявляемого изобретения - повышение качества брикетированного топлива за счет увеличения механической прочности и теплотворной способности.The task of the invention is to improve the quality of briquetted fuel by increasing the mechanical strength and calorific value.

Поставленная задача решается за счет того, что известный состав для брикетированного топлива, включающий уголь и органическое связующее, в качестве органического связующего содержит отход нефтедобычи -асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved due to the fact that the known composition for briquetted fuel, including coal and an organic binder, contains as an organic binder the waste of oil production - asphalt-resin-paraffin deposits (AFS) in the following ratio of components, wt.%:

Уголь 72-78Coal 72-78

АСПО 22-28ASPO 22-28

Отличительными признаками заявляемого состава от состава по прототипу является использование в качестве органического связующего отхода нефтедобычи - АСПО, а также количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: уголь – 72-78, АСПО – 22-28.Distinctive features of the claimed composition from the composition of the prototype is the use as an organic binder of waste oil production - paraffin, as well as the quantitative ratio of the ingredients used, wt.%: Coal - 72-78, paraffin - 22-28.

АСПО - нефтяной отход предприятий нефтедобывающего комплекса, образующийся при зачистках технологического оборудования резервуаров хранения нефти, буллитов, канализационных колодцев, пропарке насосно-компрессорных труб с использованием специальных установок для депарафинизации. АСПО в настоящее время скапливаются в местах добычи нефти в больших количествах, не находя применения. В отличие от других твердых отходов добычи нефти АСПО представляют собой чистый органический продукт, не смешанный с землей и содержащий, мас.%:ASPO - oil waste of oil-producing complex enterprises, which is formed during stripping of technological equipment of oil storage tanks, bullets, sewers, steaming of tubing using special installations for dewaxing. Paraffin deposits are currently accumulating in large quantities of oil production, not finding use. Unlike other solid wastes of oil production, paraffin deposits are a pure organic product, not mixed with the ground and containing, wt.%:

Углеводородов 85-95Hydrocarbons 85-95

Механических примесей 1-5Mechanical impurities 1-5

Воды 1-5Water 1-5

Серы 1-3Sulfur 1-3

В химическом отношении АСПО представляют собой гетероорганические высокомолекулярные соединения. Они имеют сложный состав и структуру, образованную из углеводородов. Групповой химический состав АСПО определяют углеводородные комплексы - масла, смолы, асфальтены, содержание которых составляет, мас.%: 3-8 асфальтенов; 11-16 смол; 71-81 масел.In chemical terms, paraffin deposits are hetero-organic high-molecular compounds. They have a complex composition and structure formed from hydrocarbons. The group chemical composition of paraffin deposits is determined by hydrocarbon complexes - oils, resins, asphaltenes, the content of which is, wt.%: 3-8 asphaltenes; 11-16 pitches; 71-81 oils.

АСПО играют роль связующего при получении брикетов, а также повышают теплотехнические характеристики брикетированного топлива за счет высокой теплотворной способности - 9650 ккал/кг.AFS play the role of a binder in the production of briquettes, and also increase the thermal characteristics of briquetted fuel due to the high calorific value - 9650 kcal / kg.

Установлено, что при смешении угля с органическим связующим - отходами нефтедобычи АСПО в нагретом состоянии с последующим механическим воздействием – прессованием под давлением - происходит физико-химическое взаимодействие компонентов связующего с твердыми частицами угля, что приводит к резкому увеличению сил сцепления во всем объеме массы и, как следствие, к значительному повышению механической прочности и теплотворной способности брикетов.It has been established that when coal is mixed with an organic binder — the oil from the ASPO oil in a heated state, followed by mechanical pressure compression, the physicochemical interaction of the binder components with the solid particles of coal occurs, which leads to a sharp increase in the adhesion forces in the entire mass and, as a result, a significant increase in the mechanical strength and calorific value of briquettes.

Состав для брикетированного топлива готовят следующим образом.The composition for the briquetted fuel is prepared as follows.

Берут угольный концентрат с влажностью 6% и отходы нефтедобычи - АСПО в заявляемых соотношениях. Компоненты смешивают при температуре плавления АСПО 60-65°С. Затем полученную смесь прессуют в пресс-форме при давлении 18 МПа и температуре 60°С. Изготовленные брикеты подвергают естественному охлаждению.Take coal concentrate with a moisture content of 6% and oil production waste - paraffin in the claimed proportions. The components are mixed at a melting point ASPO 60-65 ° C. Then the resulting mixture is pressed into a mold at a pressure of 18 MPa and a temperature of 60 ° C. Manufactured briquettes are subjected to natural cooling.

В качестве органического связующего были использованы АСПО, качественные показатели которых представлены в табл. 1.As an organic binder were used paraffin, whose quality indicators are presented in table. 1.

В качестве твердого углеродистого материала использован угольный концентрат марки “Г” Кизеловского месторождения крупностью 0,14-2,0 мм, технический анализ которого представлен в табл. 2.As a solid carbonaceous material used coal concentrate brand “G” Kizelovskoye deposits with a particle size of 0.14-2.0 mm, the technical analysis of which is presented in table. 2.

Опытную партию брикетов испытывали на механическую прочность (ГОСТ 21289-75) - прочность на сжатие и прочность на сбрасывание (остаток +25 мм); водопоглощение (ГОСТ 21290-75); зольность (ГОСТ 11022-75); содержание серы (ГОСТ 8606-72) и теплотворную способность (ГОСТ 147-95).An experimental batch of briquettes was tested for mechanical strength (GOST 21289-75) - compressive strength and dropping strength (residue +25 mm); water absorption (GOST 21290-75); ash content (GOST 11022-75); sulfur content (GOST 8606-72) and calorific value (GOST 147-95).

В табл. 3 приведены составы для брикетированного топлива для предлагаемых пределов содержания компонентов (примеры 1-5) и при выходе за эти пределы (примеры 6, 7), состав по прототипу (пример 8), а также характеристики брикетированного топлива.In the table. 3 shows the compositions for briquetted fuel for the proposed content limits of the components (examples 1-5) and when going beyond these limits (examples 6, 7), the composition of the prototype (example 8), as well as the characteristics of the briquetted fuel.

Установлено, что количественный и качественный состав для брикетированного топлива выбран из условий, обеспечивающих повышенное качество твердого топлива, характеризующееся высокими показателями теплотворной способности и механической прочности (табл. 3, примеры 1-5). Оптимальными с точки зрения достижения технического результата является содержание в составе для брикетированного топлива АСПО в диапазоне 22-28% и угля в диапазоне 72-78%.It has been established that the quantitative and qualitative composition for briquetted fuel is selected from the conditions providing an increased quality of solid fuel, characterized by high calorific value and mechanical strength (Table 3, examples 1-5). Optimal from the point of view of achieving a technical result is the content in the composition for briquetted fuel of paraffin in the range of 22-28% and coal in the range of 72-78%.

Содержание в составе брикетированного топлива АСПО ниже заявляемого предела при запредельном увеличении содержания угля не обеспечивает топливу высокой механической прочности: прочность на сжатие достигает всего лишь 81 кг/см², прочность на сбрасывание - 75,7%, теплота сгорания - 8371 ккал/кг (табл. 3, пример 6).The content in the composition of the briquetted fuel AFS below the claimed limit with a prohibitive increase in the coal content does not provide fuel with high mechanical strength: compressive strength reaches only 81 kg / cm ² , dropping strength - 75.7%, calorific value - 8371 kcal / kg ( table 3, example 6).

При запредельном повышении содержания АСПО, возможном при запредельном снижении содержания угля в заявленном составе, не происходит дальнейшего увеличения механической прочности брикетов на сжатие и на сбрасывание, однако при этом брикеты имеют высокую теплоту сгорания, наименьшие зольность и содержание серы, но повышенное водопоглащение (табл. 3, пример 7). Водопоглощение таких брикетов превышает 6%, величину характеризующую брикеты высокого качества.With a prohibitive increase in the content of paraffin, possible with a prohibitive decrease in the content of coal in the claimed composition, there is no further increase in the mechanical strength of the briquettes in compression and discharge, however, the briquettes have a high calorific value, lower ash content and sulfur content, but increased water absorption (table. 3, example 7). The water absorption of such briquettes exceeds 6%, a value characterizing high quality briquettes.

Преимущества предложенного состава для брикетированного топлива по сравнению с известным, взятым за прототип, подтверждаются данными, представленными в табл. 3.The advantages of the proposed composition for briquetted fuel in comparison with the known, taken as a prototype, are confirmed by the data presented in table. 3.

Как следует из сопоставительного анализа характеристик брикетированного топлива, предложенный состав превосходит известный состав для брикетированного топлива, что выражается повышенным качеством брикетов из предложенного состава путем увеличения механической прочности на сжатие с 73,5 до 97,1-116,4 кг/см², т.е. в 1,3-1,6 раза; механической прочности на сбрасывание с 70,9 до 89,9-91,7%, т.е. в 1,3 раза; повышение теплотворной способности с 8180 ккал/кг до 8401 - 8500 ккал/кг, т.е. в 1,04 раза, при этом водопоглощение находится на уровне известного состава, а зольность выше, чем у известного состава в 1,5 раза.As follows from a comparative analysis of the characteristics of briquetted fuel, the proposed composition exceeds the known composition for briquetted fuel, which is expressed by the increased quality of briquettes from the proposed composition by increasing the mechanical compressive strength from 73.5 to 97.1-116.4 kg / cm ² , t .e. 1.3-1.6 times; mechanical dropping strength from 70.9 to 89.9-91.7%, i.e. 1.3 times; increase in calorific value from 8180 kcal / kg to 8401 - 8500 kcal / kg, i.e. 1.04 times, while water absorption is at the level of known composition, and the ash content is 1.5 times higher than that of the known composition.

Использование топливных брикетов из предложенного состава расширяет возможности использования отходов местной промышленности и вносит вклад в решение задачи защиты окружающей среды.The use of fuel briquettes from the proposed composition expands the possibilities of using local industry waste and contributes to the solution of the environmental protection problem.

Claims

Composition for briquetted fuel, including coal and an organic binder, characterized in that it contains oil production waste as an organic binder - asphalt-resin-paraffin deposits (AFS) in the following ratio of components, wt.%:

Coal 72-78

ASPO 22-28