RU2707072C1 - Композиция для получения твёрдого древесного топлива - Google Patents

Композиция для получения твёрдого древесного топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2707072C1
RU2707072C1 RU2019110536A RU2019110536A RU2707072C1 RU 2707072 C1 RU2707072 C1 RU 2707072C1 RU 2019110536 A RU2019110536 A RU 2019110536A RU 2019110536 A RU2019110536 A RU 2019110536A RU 2707072 C1 RU2707072 C1 RU 2707072C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
binder
solid wood
xanthan gum
gum
Prior art date
Application number
RU2019110536A
Other languages
English (en)
Inventor
Ираида Ивановна Осовская
Елена Юрьевна Демьянцева
Анастасия Максимовна Бородина
Анастасия Павловна Васильева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)"
Priority to RU2019110536A priority Critical patent/RU2707072C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707072C1 publication Critical patent/RU2707072C1/ru

Links

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
    • C10L5/00—Solid fuels
    • 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
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • 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
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • 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
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders
    • 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
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение описывает композицию для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, при этом в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02. Технический результат: получение твердого древесного топлива, обладающего пониженной пылимостью, повышенной насыпной плотностью, твердостью и высокой теплотворной способностью. 3 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к твердому древесному топливу для применения в энергоустановках.
Из уровня техники известна композиция для получения твердого древесного топлива по патенту US 9663737 (МПК C10L 5/00, C10L 5/44, C10L 5/40, C10L 5/14, C10L 5/36, опубл. 30.05.2017, Michihiro Kiyama, Masayuki Yamamoto, Япония). Композиция состоит из древесного сырья, связующего агента, удерживающего агента и вещества, увеличивающее теплоту сгорания топлива. Композицию получают перемешиванием в экструдере всех компонентов с последующим формированием гранул (пеллет) твердого древесного топлива. В качестве связующего агента используют крахмал, полученный из морских водорослей и содержащий, альгиновую кислоту, источниками которой являются агароза, каррагинан, курдлан, глюкоманнан. В качестве удерживающего агента используются натуральный каучук или каучукосодержащие вещества, предпочтительно различные камеди, среди них гуаровая и ксантановая камеди. В качестве вещества, увеличивающего теплоту сгорания топлива, используют широкий спектр веществ, например просо, рис, льняное волокно и т.д.
После получения пеллет из указанной композиции был проведен тест на их стабильность, а именно была получена разница в весе гранул до и после просеивания. Гранулы, полученные из описанной в патенте US 9663737 композиции, имели низкий процент потери веса.
Несмотря на стабильность полученных гранул и нетоксичность способа их производства, композиция по патенту US 9663737 состоит из четырех компонентов, и ее получение состоит из трех стадий, что увеличивает время производства и увеличивает стоимость самих гранул.
Из уровня техники известна композиция для получения твердого древесного топлива по международной заявке на патент WO 1988000232 (МПК C10L 5/14, 5/10, Explosive Development Limited, опубл. 14.01.88), выбранной заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Композиция включает древесное сырье и связующее, при этом в качестве связующего используется гуаровая камедь. Кроме связующего в композицию вводят вулканизирующий агент, предпочтительно хлорид титана 4 или хлорид циркония. При смешении древесного сырья, связующего и вулканизирующего агента среда композиции становится щелочная, ее нейтрализуют любой кислотой, которая не выделяет токсичных веществ при горении, предпочтительно кислоту выбирают из ряда фруктовых кислот.
Согласно международной заявке на патент WO 1988000232 композицию получали при добавлении к древесному сырью водной смеси, содержащей гуаровую камедь, вулканизирующий агент - хлорид титана 4 и лимонную кислоту для нейтрализации среды. Компоненты перемешивали до получения однородной смеси. Затем из полученной смеси получали пеллеты. Полученные пеллеты не разрушались при замачивании в воде в течение 3 минут. После этого пеллеты сжигали. При сжигании пеллет не наблюдалось выделения токсичных и дурнопахнущих веществ.
Как и в предыдущем аналоге, композиция твердого древесного топлива по заявке на патент WO 1988000232 имеет существенный недостаток в том, что композиция для получения твердого древесного топлива состоит из трех компонентов. Кроме этого необходимо регулировать рН внутри композиции и вводить вулканизирующий агент. Согласно изобретению.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение новой композиции для получения твердого древесного топлива, снижение пылимости пеллет, полученных из этой композиции, при одновременном увеличении их прочности и как следствие теплотворной способности.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигается тем, что в композиции для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее, в качестве связующего используется модифицированная уксусным ангидридом ксантановая камедь.
Композицию для изготовления твердого древесного топлива получают в две стадии:
1. Модифицирование ксантановой камеди.
2. Приготовление композиции, состоящей только из двух компонентов - древесного сырья и модифицированной ксантановой камеди.
Далее из полученной композиции формируют пеллеты.
На первой стадии камедь обрабатывают ангидридом в массовом соотношении ксантановая камедь : ангидрид 1:(0,25-1) при температуре 50°С, в течение 3-5 часов. После обработки камедь отфильтровывают и высушивают до воздушно-сухого состояния. В качестве ангидрида используют формангидрид, уксусный, пропионовый.
На второй стадии древесное сырье смешивают с полученной на первой стадии модифицированной ксантановой камедью с помощью электрической мешалки в течение времени достаточном для получения однородной массы.
Полученную на второй стадии композицию прессуют в грануляторе при температуре 90-95°С и получают пеллеты.
Пример 1 Получение продукта взаимодействия ангидридов с ксантановой камедью. К 200 г ксантановой камеди добавили 100 г ангидрида (массовое соотношение 1:0,5). Реакцию проводили в среде уксусной кислоты при температуре 50°С в течение 5 часов. Затем камедь отфильтровывали от остатков реагента и высушивали при температуре 110°С. Число остаточных гидроксогрупп определяли методом ИК-спектроскопии для всех трех модификаторов (табл. 1).Для ксантановой камеди без взаимодействия с ангидридом число гидроксогрупп - 9 (принимаем за 100%, погрешность прибора ИК - Фурье спектроскопии 3%).
Figure 00000001
Как видно из таблицы 1, содержание гироксогрупп в ксантановой камеди после обработки уксусным ангидридом в массовом соотношении 1:0,5 снизилось до 35%.
Пример 2 Получение композиции.
К 500 граммам древесного сырья, состоящего из опилок лиственных и хвойных пород древесины, добавили 5-10 граммов связующего при массовом соотношении 1:0,01-0,02, а именно модифицированную уксусным ангидридом ксантановую камедь. Смесь перемешивали и направляли в гранулятор для режима получения пеллет. Число параллельных опытов - 5.
Figure 00000002
В сводной таблице 3 представлены свойства полученных образцов с различными композициями древесного сырья при различном массовом соотношении камедь/ангидрид.
Figure 00000003
Из сводной таблицы 3 видно, что только заявленная композиция, состоящая из связующего, представляющего продукты взаимодействия ксантановой камеди с уксусным ангидридом в массовом соотношении камедь/ангидрид 1/0,25-1 с уменьшением содержания гидроксогрупп и древесного сырья в соотношении древесное сырье/связующее 1:0,01-0,02 с содержанием в древесном сырье лигнина 28%, смолы 6%, зольности 1%, влажностью 10% обеспечивает описанные выше задачи.
Из таблицы 3 видно, что лучшие показатели пеллет (небольшая пылимость 1,5%, высокие показания насыпной плотности, твердости и механической прочности) получают при использовании образца В2, содержащего древесное сырье с композицией 90% опилок, 8% коры и 2% связующего (массовое соотношение 1:0,02), представляющего продукт взаимодействия камеди с уксусным ангидридом в массовом соотношении камедь/ангидрид 1/0,5. Из таблицы 3 также видно повышение теплотворной способности при этих соотношениях. Причем, в отличие от связующего, используемого в ближайшем аналоге - гуаровой камеди, модифицированная ксантановая камедь имеет существенное преимущество в том, что содержит более 90% основного вещества - галактомананов, что объясняет ее термостабильность при температуре выше 90°С.
В аналоге, способ получения твердого древесного топлива в виде пеллет имеет существенный недостаток в том, что композиция для получения твердого древесного топлива состоит из трех компонентов. Кроме этого необходимо регулировать рН внутри композиции и вводить вулканизирующий агент. Преимуществом заявленного решения является получение древесной композиции в две стадии:
1. Модифицирование ксантановой камеди.
2. Приготовление композиции, состоящей только из двух компонентов - древесного сырья и модифицированной ксантановой камеди.
Последнее возможно благодаря модификации ксантановой камеди без введения в композицию для получения твердого древесного топлива дополнительных вспомогательных веществ. При этом пеллеты обладают пониженной пылимостью, повышенной насыпной плотностью, твердостью, отсутствием фрагментации в воде в течение 4-6 мин, в зависимости от условий модификации и соотношения древесного сырья к связующему. Снижение пылимости понижает пожароопасность пеллет при транспортировке и хранении. Эти качества способствуют увеличению калорийности топлива, т.е. более высокой теплотворной способности на единицу массы. Все эти качества по сравнению с аналогом имеют также экономические преимущества.

Claims (1)

  1. Композиция для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, отличающаяся тем, что в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02.
RU2019110536A 2019-04-09 2019-04-09 Композиция для получения твёрдого древесного топлива RU2707072C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110536A RU2707072C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Композиция для получения твёрдого древесного топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110536A RU2707072C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Композиция для получения твёрдого древесного топлива

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707072C1 true RU2707072C1 (ru) 2019-11-22

Family

ID=68653016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110536A RU2707072C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Композиция для получения твёрдого древесного топлива

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707072C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU3508A1 (ru) * 1923-03-07 1924-09-15 Общество Сепарация Минералов с огр. отв. Способ обработки угл с целью подготовки к брикетированию
WO1988000232A1 (en) * 1986-07-03 1988-01-14 Explosive Developments Limited Improvements in or relating to fuels
RU2542363C2 (ru) * 2010-09-17 2015-02-20 Криэйтив Ко. Лтд. Твердое топливо
KR20150126523A (ko) * 2014-05-02 2015-11-12 차상윤 친환경 성형탄 및 그 제조방법
BR102013005829A2 (pt) * 2013-02-28 2016-06-21 Pegmatech Especialidades Tecnológicas Ltda produto aglomerante para o processo de briquetagem
CN107557094A (zh) * 2017-10-27 2018-01-09 攀枝花市观诚工贸有限公司 型煤粘结剂及其制作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU3508A1 (ru) * 1923-03-07 1924-09-15 Общество Сепарация Минералов с огр. отв. Способ обработки угл с целью подготовки к брикетированию
WO1988000232A1 (en) * 1986-07-03 1988-01-14 Explosive Developments Limited Improvements in or relating to fuels
RU2542363C2 (ru) * 2010-09-17 2015-02-20 Криэйтив Ко. Лтд. Твердое топливо
BR102013005829A2 (pt) * 2013-02-28 2016-06-21 Pegmatech Especialidades Tecnológicas Ltda produto aglomerante para o processo de briquetagem
KR20150126523A (ko) * 2014-05-02 2015-11-12 차상윤 친환경 성형탄 및 그 제조방법
CN107557094A (zh) * 2017-10-27 2018-01-09 攀枝花市观诚工贸有限公司 型煤粘结剂及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7785379B2 (en) Agricultural fibre fuel pellets
EP3969548B1 (en) Process for producing solid biomass fuel
US4828573A (en) Method of manufacturing a pelletized fuel
FR2544739A1 (fr) Briquettes de combustible et leur procede de fabrication
BE1006156A3 (fr) Agglomere combustible resistant a l'eau, procede pour le preparer et composition de matieres mise en oeuvre dans ce procede.
US20210332305A1 (en) Process for producing solid biomass fuel
WO1990007541A1 (en) Thermosettable resin intermediate
GB2586120A (en) Process for producing solid biomass fuel
RU2707072C1 (ru) Композиция для получения твёрдого древесного топлива
Keiller et al. Elucidating the degradation reaction pathways for the hydrothermal carbonisation of hemp via biochemical compositional analysis
WO2004110714A2 (en) Biodegradable plastics
ES2872452T3 (es) Artículo combustible que comprende lignina
CA3084813A1 (en) Torrefied biomass briquettes and related methods
CN104761417B (zh) 一种无硫烟花爆竹发射药
Anggraeni et al. Effect of particle size and tapioca starch content on performance of the rice husk and red bean skin briquettes
EP3601499B1 (en) Method for producing agglomerates from a biomass stream
Bhandari et al. Extraction and characterization of chitosan and preparation of nano-composite with resorcinol formaldehyde resin
CN108949275B (zh) 一种环保洁净型纯生物质烧烤炭
JP2003335596A (ja) 造粒肥料及びその製造方法
GB2592842A (en) Process for producing solid biomass fuel
RU2541317C1 (ru) Способ производства пеллет и брикетов на основе торфа
EP2475628A1 (fr) Procede d'obtention d'un agroliant elabore a partir d'amidons ou de farines amylacees, d'origine cerealiere ou non
Brenner et al. Self-extinguishing wood-fibre boards using waste poultry-feather hydrolysates
Egamberdiev et al. WOOD POLYMER COMPOSITE MATERIALS
Posled et al. Comparison of sorption humidity indicators of insulations based on natural raw materials