SU1530099A3 - Способ получени высококонцентрированных водоугольных суспензий - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  производства топлив, в частности получени  высококонцентрированных водоугольных суспензий. Цель - упрощение процесса. Последний включает предварительное размалывание угл  до размера частиц не более 6 мм с последующим размельчением с получением тонкой фракции и дальнейшим совместным размельчением ее с частицами после предварительного размалывани  при их массовом соотношении (46-75):(25-54) с получением грубой фракции. Провод т два этапа мокрого размельчени  частиц угл  сначала до частиц грубой фракции (60-300 мкм), затем в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции (не более 20 мкм) при массовом соотношении твердого вещества и воды (35:65) - (60:40). Полученные фракции смешивают и получают целевую суспензию с посто нным распределением по размеру частиц, т.е.соотношение тонкой и грубой фракций в пересчете на безводную смесь составл ет 40:60, что обеспечивает низкую в зкость суспензии. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к способу получени  высококонцентрированной суспензии угл  в воде.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса за счет исключени  необходимости в операции фильтровани ,  вл ющейс  т желым и дорогосто щим процессом, не всегда привод щим к желаемому результату.

Способ осуществл ют следующим образом .

Твердое вещество, подлежащее сус- пендированию, в жидкости после предварительного измельчени  (дроблени ) до максимального размера частиц гранулированного твердого вещества пор дка 6 мм подвергают двум последовательным операци м мокрого размалывани . Этот способ характеризуетс  тем, что первое размалывание представл ет собой микронизацию измельченного твердого вещества, которую провод т в присутствии присадок при массовом соотношении твердое вещество/жидкость 35/ЬГ)- бО/ +О, предпочтительно , до тех пор, пока не получитс  водна  суспс н- зи , твердые частицы которой будут иметь максимальный размер 20 мкм, тогда как второй операции измельигиг а подвергают загрузку, состо щую из

со со

см

водной суспензии частиц твердого вещества с первой стадии измельчени  и из гранулированного твердого вещества , причем массовое соотношение двух указанных компонентов 75/25, предпочтительно , водна  суспензи  микронизированного угл  (раздробленное твердое BeuiecTBo) .

Вторую стадию измельчени  продолжают до получени  максимального размера частиц гранулированного твердого вещества пор дка- 60-300 мкм.

Присадки, примен емые на первой стадии измельчени , выбирают из ани- онных полиэлектролитов, не обладающих поверхностно-активными свойствами например полимеризованные моноалкил- нафталинсульфокислоты с ММ около 2000 (Дахад 15) или сульфированные и салифицированные смеси, содержащие по крайней мере 20 мае. ароматических фракции с начальными точками кипени  80-АОО°С, дающими при 00 С твердый остаток, который при комнатной температуре содержит 0-80 мас.% начальных ароматических фракций.

На второй стадии, завершающей, измельчение заканчиваетс  и получаетс  более груба  фракци , посредством чего полученна  смесь имеет требуемую концентрацию и распределение частиц по крупности без стадии фильтровани .

В случае практической эксплуатации способа в цел х экономии энергии гранулированный уголь просеивают с тем, чтобы разделить его на две фракции - грубую и мелкую. Мелкую фракцию микронизируют на первой стадии измельчени  до образовани  частиц с указанным размером и при использовании указанного соотношени  относительно воды, в результате чего образуетс  суспензи , которую подают на второе измельчение в качестве среды - разбавител , причем остаток фракции, подаваемой на второе измельчение, представл ет собой грубую фракцию.

При реализации способа получают суспензию, в которой средний размер микронизированного твердого вещества, выход щего из стадии первого измельчени , практически не измен етс  независимо от последующей второй стадии измельчени .

Пример. Американский уголь, имеющий следуюи ие характеристики (результаты анализа даны в расчете на твердое вещество):

0

0 5

Q

5

0

5

0

34-35 мас.| 0,7 масД 7-8 мас.%

7300 ккал/кг

5

Летучие вещества Сера Зола

Низка  теплотворность используют в испытании. Размер сита на впуске дробилки 0-6 мм Тонка  фракци  по размеру частиц 0-20 мкм Груба  фракци 

по размеру частиц 50-250 мкм Кассовое отношение тонка  : груба i (0:60 Конечна  концентраци  смеси 70 мас.% 70 кг указанного угл  подвергают дроблению с получением продукта с максимальным размером 6 мм.

Продукт подают в классификатор, в котором уголь просеивают с образованием двух фракций: 21 кг мелкой фракции, имеющей частицы с максимальным размером 70 мкм, и Э кг грубой фракции с частицами, имеющими максимальный размер пор дка 6 мм.

Мелкую фракцию совместно с 30 кг воды, содержащей также 0,5 кг Л.ахад 15, подают в мельницу-микронизатор. Полученна  в результате гранулометрическа  композици  имеет средний размер частиц пор дка мкм. Грубую фракцию (kS кг) совместно с продуктом , выход щим из мельницы-микрониза- тора, подают в стержневой рафинер. Получают бимодальную суспензию, содержащую 70 мас. угл . Полученна  в результате суспензи  стабильна в течение продолжительного времени (более 1 мес) и способна к истечению при в зкости сП.

В табл.1 и 2 приведены сравнительные данные известного (двухэтапный мокрый размол с использованием мельниц , работающих параллельно, плюс фильтраци ) и предложенного (двух- стадийный мокрый размол с использова нием мельниц, работающих последовательно , без фильтрации) способов.

Данное сравнение показывает-, что способ в соответствии с изобретением, при котором обход тс  без отделени  угл  от воды (фильтраци ), позвол ет получать концентрированные водно- угольные суспензии со значительной экономией энергии по отношению к известному способу. Экономи  энергии

515

составл ет IO-20 .ё в соответствии с рабочей концентрацией, выбранной в мельнице дл  тончайшего помола.

Кроме того, другим преимуществом изобретени   вл етс  то, что не расходуетс  энерги , дл  очистки воды от угл , а эта очистка  вл етс  необходимой дл  осуществлени  слива или регенерации такой воды.

Причины выбора интервала отношени  крупнозерниста /мелкозерниста  фракци  условлены следующим. При получении водоугольных суспензий необходимо добитьс  максимально возможной концентрации угл  во врем  получени  текучих суспензий, обладающих способ- ностью легкой перекачки и транспортировки по длинным трубопроводам. Как правило, степень упаковки и отсюда концентраци  системы микрочастиц возрастают, когда крошечные частицы ввод тс  в группу более крупных частиц , наполн   пустоты между ними без изменени  полного занимаемого объема. Теоретические исследовани , подтверждаемые лабораторными испытани ми, ho- казывают, что максимальна  упаковка водоугольной суспензии достигаетс  путем прин ти  бимодального распределени  по размеру частиц, т.е. комбинированной системы, состо щей из двух дискретных фракций по размеру частиц более грубой и более тонкой.

Преимущества перед непрерывным, т.е. равномерным распределением по размеру частиц заключаетс  в том, что больша  концентраци  достигаетс  когда в зкость одна и та же, и меньша  в зкость достигаетс , когда концентраци  одна и та же.

Рассматрива  суспензии, имеющие бимодальное распределение по размеру частиц, если верхний размер микрочас

9

6

тиц один и тот же и концентраци  угл  одна и та же дл  всех рассматриваемых суспензий, необходимо убедитьс  в том, что в зкос ть суспензии измен етс  как функци  отношени  более тонкой фракции к более грубой фракции . Дл  всех значений соотношени  тонка /груба  между 46:5 и 75:25 в зкость бимодальных супензий ниже той, которую имеют суспензии с посто нным распределением по размеру частиц , наименьша  в зкость достигаетс , когда соотношение более тонка :более груба  составл ют приблизительно 40: :60 (в пересчете на безводную смесь).

Эти экспериментальные услови  изображены на графике (см. чертеж).

20

Формула

зобретени 

0

Способ получени  высококонцентрированных водоугольных суспензий, вклю- 5 чающий предварительное размалывание угл  до частиц размером не более 6 мм, мокрое размельчение частиц угл  до частиц грубой фракции размером 60- 300 мкм и мокрое измельчение частиц угл  в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции размером не более 20 мкм при массовом соотношении твердое вещество : вода 35:65 - 60: ;0, смешение полученных фракций, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса, частицы угл  после предварительного размалывани  сначала подвергают размельчению с получением тонкой фракции с последуюи1им совместным размельчением ее с частицами угл  после предварительного размалывани  при их массовом соотношении +6-75:25-5 с получением грубой фракции.

Таблица 1

5

0

Поток I

Рабоча  концентраци  дл  получени  более крупной фракции , С,

%;

Поток II Обща  концентраци  после смешивани  GW (потоки I + II). %

50

50

50

50

54

Поток I

Рабоча  концентраци  тонкой фракции во второй стадии размола до получени  конечной концентрации ,,70 мас.% Удельные расходы, кВт. относитель но 1000 кг сухого угл :

получение

Продолжение табл.1

Таблица2

5

75

S

« 10

lit tt

to

19 IB fV /Z

IQkQ60 80 100

Мелка  фрак1 и (%}

Составитель Н.Богданова Редактор 0.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 7766/59

Тираж (

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.

Посто нное распределение размера

II

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобретения возрастают, когда крошечные частицы вводятся в группу более крупных частиц, наполняя пустоты между ними без изменения полного занимаемого объема. 25 Теоретические исследования, подтверждаемые лабораторными испытаниями, показывают, что максимальная упаковка водоугольной суспензии достигается путем принятия бимодального распределения по размеру частиц, т.е. комбинированной системы, состоящей из двух дискретных фракций по размеру частиц, более грубой и более тонкой.

   Преимущества перед непрерывным, т.е. равномерным распределением по размеру частиц заключается в том, что большая концентрация достигается, когда вязкость одна и та же, и меньшая вязкость достигается, когда концентрация одна и та же.

   Рассматривая суспензии, имеющие бимодальное распределение по размеру частиц, если верхний размер микрочасСпособ получения высококонцентрированных водоугольных суспензий, включающий предварительное размалывание угля до частиц размером не более 6 мм, мокрое размельчение частиц угля до частиц грубой фракции размером 60ЗОС мкм и мокрое измельчение частиц 3Q угля в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции размером не более 20 мкм при массовом соотношении твердое вещество : вода = = 35:65 - 60:40, смешение полученных фракций, отличающийся

   35 тем, что, с целью упрощения процесса, частицы угля после предварительного размалывания сначала подвергают размельчению с получением тонкой фракции с последующим совместным размельчением ее с частицами угля после предварительного размалывания при их массовом соотношении 46-75:25-54 с получением грубой фракции.

   Показатели

   Таблица1

   Рабочая концентрация в микронайзере, , %

   35 [ 51 | 60

   Поток I

   Рабочая концентрация для по- лучения более крупной фракции, с^_г, %·. 50 5С 50 Поток II Общая концентрация после смешивания C_w, (потоки I + II) . % 43 50 54

   Продолжение табл.1

   Показатели

   Рабочая концентрация в микронайзере, С %

   35 [ 51 | 60

   Количество воды для отпаривания, кг на 100 кг (т) сухого угля

   Конечная концентрация смеси,- C_w, %

   Удельные расходы, кВт.ч, на 1000 кг сухого угля, кВт.ч/т:

   получение тонкой фракции получение грубой фракции отделение угля от воды Общее, кВт.ч/т

   897 572 440 70 70 70 68 72 80 . 12 12 12 18 11 9 98 95 101 Т а б л и ц а 2

   Показатели Рабочая концентраиия в микронайзере, % ...............____ 35 | 51 | 60

   Поток I

   Рабочая концентрация тонкой фракции во второй стадии размола до получения конечной кон-

   центрации..70 мас.% Удельные расходы, кВт.ч^т относительно 1000 кг сухого 46 54 75 угля: получение тонкой фракции 68 72 80 получение грубой фракции 12 12 12 Общее кВт.ч/т 80 84 92