SU1333699A1 - Способ получени агломерированного углеродсодержащего топлива - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу получени  агломерированного углерод- содержащего топлива дл  различных отраслей промышленности ( химической, металлургической), в быту и на электростанци х . С целью повьшени  структурной прочности агломерированного топлива буроугольную мелочь смешивают с 1-2%-ным водным раствором сол ной кислоты в массовом соотношении 1:0,4-1 и затем смесь подвергают термической обработке при 450-750 С под давлением выдел ющихс  парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. с (Л САд ОО СО О5 СО

Description

Изобретение относитс  к комплексной безотходной пераработке бурых уг лей, а именно к способу получени  аг ломерированного углеродсодержащего то плива, а также жидких и газообразных продуктов пиролиза, и может быть использовано в качестве технологичес кого топлива в химической промьшлен- ности, в металлургии, дл  получени  карбида кальци , в цветной металлургии , в быту, на электростанци х.

Цель изобретени  - повышение структурной прочности агломерированного топлива.

Обработка буроугольной мелочи 1- 2%-ным водным раствором сол ной кис лоты приводит к взаимодействию кислоты с органическими составл ющими угл , в результате чего происходит ослабление межфрагментных и внутри- фрагментных св зей в угл х. Дальнейшее температурное воздействие приводит к разрьшу этих св зей, образуютс  активные более подвижные низкомолекул рные радикалы, которые, реком- биниру , образуют жидкие и газообразные вещества. Это взаимодействие приводит также к образованию веществ способных спекать мелкозернистый полукокс в куски бездымного твердого топлива, обладающего повьш1енной проч ностью. Вещества, образующиес  в результате такой обработки, более устойчивы к температуре, что позвол ет проводить процесс в интервале температур (АЗО-УЗО С), а,это позвол ет более целенаправленно подходить к ко личеству и качеству получаемых допол нительно жидких и газообразных продуктов .

Нар ду с повышением прочности агломерированного бездымного твердого топлива, переработка буроугольной мелочи снижает затраты на переработку и не приводит к увеличению содержани  неорганического остатка в термоугле и позвол ет снизить расход НС1 в 2-3 раза.

Б результате переработки 1 т орга- нической массы бурого угл  (ОМУ) по предлагаемому способу получаетс  600 400 кг окускованного бездымного твер дого топлива с теплотворной способностью 34140 кДж/кг, 300-130 кг жидких продуктов и. 200-760 м газообразных веществ с высшей теплотой сгорани  4500-6800 ккал/м. Буроугольную мелочь 0,3 мм смешивают с 1-2%-ным

раствором сол ной кислоты, вз том в массовом соотношении 0,4-1,0 ч. на ч., буроугольной мелочи до получени  тестообразной массы. Тестообразную массу помещают в автоклав с целью удалени  кислорода, вакуумируют до остаточного давлени  0,1 ат и нагревают со скоростью 8-10 С/мин до

10 430-730 С, с последующей вьщержкой при конечной температуре в течение 2-3 ч.

Давление в автоклаве создаетс  за счет выдел ющихс  парогазовых продук15 тов, образующихс  при испарении воды и термохимической деструкции буро- угольной мелочи и составл ет 3-10 МПа (50-100 ат). Жидкие и газообразные продукты деструкции угл  выпускают

20 в гор чем виде через систему холодильников перед выгрузкой агломерированного бездымного твердого топлива.

В табл.1 представлена зависимость количества и качества продуктов пере25 работки от концентрации сол ной кислоты .

Из данных табл. 1 видно, что при обработке угл  раствором кислоты более высокой концентрации степень

30 превращени  угл  в жидкие и газообразные продукты увеличиваетс  -незначительно .

В табл.2 представлено изучение вли ни  температуры на процесс деструкции бурого угл , обработанного раствором НС1., и спекание мелкозернистого полукокса показало, что термохимическую дестр-укцию угл  можно, проводить в температурном интервале

40 430-73., причем прочность полученного при такой температуре твердого агломерата остаетс  практически неизменной .

45 С увеличением температуры деструкции угл  мен етс  количество жидких, газообразных и твердых продуктов. Наибольшее количество жидких продуктов образуетс  при , дальнейшее 5Q повьштение температуры приводит к

уменьшению жидких и увеличению количества газообразных продуктов. Это происходит как за счет дальнейшей деструкции угл , так и за счет распаgg да жидких продуктов. Проведение процесса термохимической деструкции при более высоких температурах приводит также и к качественным изменени м полученных продуктов.

35

В табл.З представлен состав и свойства газа в зависимости от температуры .

С увеличением температуры деструкции газова  смесь обогащаетс  углеводородами , их содержание достигает 56%, уменьшаетс  содержание углекислого газа. Содержание водорода в газовой смеси проходит через минимум при , дальнейшее повьш ение температуры приводит к увеличению его в газовой смеси. Эти изменени  в газовой смеси происход т за счет увеличени  глубины деструкции угл  и метани- ровани  оксидов углерода.

Необходимым и достаточным условием процесса спекани  буроугольного полукокса  вл етс  одновременное присутствие угл , а также парогазовой смеси , котора  состоит из паров воды, жидких и газообразных продуктов, образующихс  при деструкции угл . Таким образом, нар ду с процессом деструкции происход т вторичные процессы между жидкими, газообразными и твердыми продуктами. Совокупность всех взаимодействий в угл х, приводит к спеканию мелкозернистого буроугольного полукокса. Дл  протекани  этих процессов необходимо определенное врем  температурного воздействи . Врем  термообработки менее 2 ч приводит к недостаточному спеканию пыли, т.е. химическое взаимодействие осуществл етс  не полностью. Обработка угл  в течение более 3 ч не вли ет на качество полукокса, увеличива  при этом энергоемкость процесса.

В результате обработки буроуголь- ной пьли по предлагаемому способу получаетс  агломерированное углеродное топливо. Нар ду с этим, дополнительно , получаетс  смола пиролиза и газообразные продукты, которые могут примен тьс  как энергетическое топливо , так и химическое сырье.

В табл.4 представлена характеристика агломерированного топлива по предлагаемому способу в сравнении с известными.

Из данных табл.4 видно, что при обработке угл  раствором сол ной кислоты происходит увеличение структурной прочности и твердости агломерированного твердого топлива по сравнению с прототипом. В процессе термохимической обработки бурого угл  измен етс  элементный состав, в твер0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дом остатке увеличиваетс  удельное содержание углерода, уменьшаетс  содержание водорода, серы, кислорода, увеличиваетс  теплота сгорани  его.

Полученное агломерированное твердое топливо  вл етс  бездымным, так как в процессе термохимической деструкции из угл  удал ютс  летучие вещества и в твердых остатках остаетс  лишь незначительное количество их (6,5%). Агломерированное твердое топливо обогащено углеродом, количество которого приближаетс  к количеству , содержащемус  в коксах.

.Пример 1. Берут навеску бу- роугольной пыли Александрийского месторождени  шахты Новомиргородска  в количестве 25 г, что соответствует ОМУ 11,3 г, навеску смешивают с 20 мл 1%-ного раствора сол ной кислоты до получени  тестообразной массы. Полученную смесь помещают в автоклав объемом 0,5 л, плотно закрьшают, создают вакуум с помощью насоса Камовс- кого и разогревают автоклав до , пробу выдерживают при данной температуре в течение 3 ч при давлении 10 МПа. По истечении времени температурного воздействи  выпускают парогазовую смесь через систему холодильников . При этом жидкие вещества конденсируютс , а газообразные собираютс  в газометре, где измер етс  их количество . Качественный состав газообразных веществ определ лс  с помощью хроматографа ЛХМ. Затем выгружают из автоклава полукокс.

В результате получают 8,3 л газообразных продуктов, г жидких веществ и 5 г агломерированного твердого топлива в виде прочного куска диаметром х40 мм.

Степень превращени  ОМУ в жидкие и газообразные продукты составила 55%.

Пример 2. Берут навеску буро угольной пыли Александрийского месторождени  в 25 г, что соответствует ОМУ 14,5 г, обрабатьтают уголь 20 мл 2%-ного раствора НС1 и нагревают в автоклаве до в течение 3 ч под

давлением 5 МПа.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере 1.

В результате опыта получено 5,3 л газообразных веществ, высша  теплота сгорани  которых 5709 ккал/м, 3,7 г жидких продуктов и 6,9 г твердого полукокса в виде одного куска диаметром 55 мм.

Степень превращени  ОМУ в жидкие и газообразные продукты составл ет

го- оу

J .   h %

Пример 3. Берут навеску бу- роугольной пыли Александрийского месторождени  25 г, что соответствует ОМУ 14,1 г, обрабатывают уголь 20 мл 2%-ного раствора НС1 и нагревают до в течение 3 ч под давлением- 7 МПа.

Методика обработки полученной смеси аналогична описанной в примере I.

В результате опыта получено 10,8л газообразных продуктов, высша  теплота сгорани  которых 5118 ккал/м, 2,2 г жвдких веществ и 5,6 г твердого полукокса в виде одного куска диаметром 45 мм со структурной прочностью 69,2%.

Степень превращени  ОМУ в жидкие и газообразные продукты составл ет 60,3%.

Таким образом, по предлагаемому способу получают агломерированное угПримечание . Количество исходного угл  дл  пробы 25 г, количество

раствора 20 мл, t , врем  температурного воздействи  3ч.

леродсодержащее топливо со структурной прочностью более чем в 6 раз превышающее прочность агломерированного

топлива по прототипу.

Claims (2)

1. Способ получени  агломерирован- ного углеродсодержащего топлива, включающий смещивание буроугольной мелочи с водным раствором неорганической добавки в массовом соотнощении 1:(0,4-1) и последующую термическую обработку смеси выше под давлением выдел ющихс  парогазовых продуктов 5-10 МПа в течение 2-3 ч, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  структурной прочности агломерированного топлива, в качестве неорганической добавки используют 1-2%-ный водный раствор сол ной кис- .лоты.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что термообработку ведут при 450-750°С.

Таблица 1

Примечание. Количество исходного угл  дл  пробы 25 г, количество

раствора 20 мл, врем  температурного воздействи  3 ч.

Таблица 2

го

cd tJ S R

Ю

«J H

п)

tr s R Ю П5 H