[go: up one dir, main page]

RU2280673C1 - Способ ожижения бурых углей - Google Patents

Способ ожижения бурых углей Download PDF

Info

Publication number
RU2280673C1
RU2280673C1 RU2004138064/04A RU2004138064A RU2280673C1 RU 2280673 C1 RU2280673 C1 RU 2280673C1 RU 2004138064/04 A RU2004138064/04 A RU 2004138064/04A RU 2004138064 A RU2004138064 A RU 2004138064A RU 2280673 C1 RU2280673 C1 RU 2280673C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
water
liquefaction
brown
brown coal
Prior art date
Application number
RU2004138064/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Иосифович Андрейков (RU)
Евгений Иосифович Андрейков
Юли Александровна Диковинкина (RU)
Юлия Александровна Диковинкина
Владимир Константинович Кондратов (RU)
Владимир Константинович Кондратов
Олег Николаевич Чупахин (RU)
Олег Николаевич Чупахин
Original Assignee
Учреждение Институт органического синтеза Уральского отделения Российской академии наук
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 Учреждение Институт органического синтеза Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Учреждение Институт органического синтеза Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2004138064/04A priority Critical patent/RU2280673C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2280673C1 publication Critical patent/RU2280673C1/ru

Links

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области переработки бурых углей путем их термического ожижения в органических растворителях. Сущность: проводят механоактивацию бурых углей под давлением в кавитационном аппарате в составе водо-угольной суспензии с соотношением уголь/вода, равном 30-60 мас.%, при температуре 15-70°С, числе оборотов ротора 3000-12000 в минуту, в течение 5-50 циклов. Обработанную водо-угольную суспензию фильтруют, сушат до остаточного содержания воды 2-5 мас.% и ожижают в органическом растворителе при нагревании. Технический результат: повышение степени конверсии бурого угля.

Description

Изобретение относится к области переработки бурых углей путем их термического ожижения в органических растворителях с получением продуктов, которые могут использоваться как сырье для получения жидкого топлива, битумных материалов и химических продуктов.
Известны способы термического ожижения, заключающиеся в термообработке измельченных углей в органических растворителях при температурах 360-450°С [Кричко А.А., Лебедев В.В., Фарберов И.Л. Нетопливное использование углей. М.: Недра. 1978. С.114-118]. В этих условиях происходит деструкция органической массы углей, стабилизация образующихся низкомолекулярных продуктов с участием растворителя и переход их в раствор.
Недостаток этих способов заключается в низкой конверсии углей в жидкие продукты.
Описан способ ожижения углей путем их нагревания под давлением водорода в присутствии катализаторов, полученных на основе соединений переходных металлов [Кричко А.А., Лебедев В.В., Фарберов И.Л. Нетопливное использование углей. М.: Недра. 1978. С.154-165]. Процесс проводится под давлением водорода 10 МПа, при температуре 400°С в присутствии катализаторов, соединений никеля, молибдена и алюминия. Ожижению подвергаются каменные или бурые угли, в качестве растворителя применяются остатки от перегонки нефти, а также их смеси с рециркулирующим остатком ожижения.
Недостатком процесса гидрирования углей являются большие затраты на его осуществление, связанные с необходимостью проводить его под большим давлением и высокой стоимостью водорода. В результате жидкие топливные продукты ожижения не могут конкурировать в настоящее время по цене с нефтяным топливом.
Для увеличения конверсии угля при сжижении также используют различные методы предварительной обработки углей.
Известен способ ожижения [патент РФ 2103317], в котором для увеличения конверсии угля в жидкие продукты в процессе гидрирования используют предварительную обработку угля озоном, взятым в количестве 2-5% от массы угля. Обработка озоном также увеличивает конверсию Барзасского липтобиолитового угля при термическом растворении в тетралине в отсутствие газообразного водорода [Химия твердого топлива. 2001 г., № 5, с.43-48]. Недостаток этих способов заключается в использовании дефицитных и относительно дорогостоящих реагентов - водорода и озона.
Известен также способ механической активации углей для увеличения их конверсии при термическом растворении в отсутствие газообразного водорода. В работе [Химия твердого топлива. 2001 г., №2, с.56-61] механическая обработка бурых углей проводилась путем гидростатического сжатия в периодическом режиме в эластичной оболочке, помещаемой в рабочую жидкость гидравлического пресса, при давлении 100 и 200 МПа. Механообработка способствовала увеличению конверсии органической массы угля при термоожижении в тетралине бурых углей Барзасского и Бородинского разрезов в отсутствие водорода.
Существенным признаком этого способа, взятым за прототип, является предварительная механоактивация бурого угля перед стадией термического сжижения.
Недостатком этого способа является необходимость использования высокого гидростатического давления и технологические сложности осуществления гидростатического сжатия в непрерывном процессе.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение конверсии бурых углей в процессе термического ожижения в толуолрастворимые продукты с использованием метода предварительной механохимической активации, не требующего высоких давлений и осуществимого в непрерывном процессе.
Это достигается за счет того, что в способе ожижения бурых углей, основанном на механоактивации измельченной угольной массы под давлением, с последующим ее переводом в жидкое состояние в среде органических растворителей при нагревании, механоактивацию бурых углей проводят в кавитационном аппарате в составе водо-угольной суспензии с соотношением уголь/вода, равном 30-60 мас.%, при температуре 15-70°С, числе оборотов ротора 3000-12000 в минуту, в течение 5-50 циклов, обработанную водо-угольную суспензию фильтруют, сушат до остаточного содержания воды 2-5 мас.% и ожижают в органическом растворителе при нагревании по известному способу.
В процессе кавитации воды и угольной массы образуются газовые пузырьки размером 50-120 мкм, приводящие к активации воды, удалению углеводородов, адсорбированных на частицах буроугольного материала, и образованию активных центров на их поверхности, что повышает адгезию угля к растворителю и способствует его сжижению [Гривнин Ю.А., Зубрилов А.С., Зубрилов С.П., Афанасьев С.П. // Ж.физ. химии. 1996 г., Т.70, №5, С.927-930]. Эти кавитационные пузырьки заполнены газом, парами воды или их смесью. Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатическим нагревом газа (угля) в них до температуры 104°С [Большая Советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. 3-е изд. 1973 г., Т.11, С.111-113]. Вследствие этого, имеет место нагревание воды и угольной массы, способствующее удалению из них низкокипящих сеодинений. Кроме того, при кавитации в воде образуются радикалы НО2·, НО· и перекись водорода, а также радикалы углеводородов, гуминовых кислот и кристаллитов бурого угля, способствующие значительному повышению реакционной способности угля.
Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (порядка 10-6 сек) импульсы давления (до 103 Мн/м2 = 104 кгс/см2 и более). Эти импульсы давления, возникающие в кавитационных пузырьках, обусловливают образование радикалов и активных центров в составе водо-угольной смеси. Накопление перекиси водорода приводит к окислению гуминовых кислот бурого угля по механизму, связанному с образованием радикалов и активных частиц, что повышает склонность к адгезионному взаимодействию бурого угля с растворителем и увеличивает степень его сжижения.
Соотношение бурый уголь/вода в водо-угольной суспензии равно 30/70-60/40. Увеличение этого отношения более 60/40 нежелательно, так как возрастает вязкость водо-угольной суспензии, а уменьшение отношения ниже 30/70 повышает энергозатраты на испарение воды из водо-угольной смеси и себестоимость процесса ожижения бурого угля.
Процесс кавитации водо-угольной суспензии проводится при числе оборотов ротора кавитатора 3000-12000 в минуту. Уменьшение числа оборотов ниже 3000 не позволяет получить бурый уголь с высокой реакционной способностью, что существенно понижает степень его ожижения. Повышение числа оборотов более 12000 в минуту ограничивается состоянием технических разработок в настоящее время.
Число циклов обработки водо-угольной суспензии лежит в интервале 5-50. При числе циклов обработки меньше 5 получается бурый уголь с низкой активностью к сжижению в органическом растворителе. Увеличение числа циклов более 50 повышает энергозатраты на механоактивацию бурого угля.
В процессе кавитации водо-угольной суспензии она нагревается с 15 до 70°С, что способствует удалению из угля легколетучих компонентов и его активации.
После кавитационной обработки уголь выделяется из суспензии фильтрованием или центрифугированием, подвергается сушке до остаточного содержания воды 2-5 мас.% и поступает на стадию термического растворения.
В нижеизложенных примерах термическое растворение бурых углей с целью получения битумоподобных продуктов проводили в тяжелом нефтяном остатке, асфальте. Можно ожидать, что положительные результаты могут быть получены и в других органических растворителях. Увеличение реакционной способности в процессе термоожижения после механоактивации углей по предложенному способу наблюдалось только для бурых углей. Обработка каменного угля Егоршинского месторождения привела к снижению его конверсии в толуолрастворимые продукты при использовании в качестве растворителя как нефтяных остатков, так и водорододонорного растворителя, тетралина.
Заявляемый способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Смесь 3 г бурого угля Волчанского месторождения, предварительно высушенного при 95°С до содержания воды 2-3 вес.%, крупностью не более 0,2 мм и 9 г асфальта пропановой деасфальтизации загружали в стальной вращающийся автоклав объемом 30 мл и выдерживали при температуре 380°С в течение 60 минут. После охлаждения автоклава проводили исчерпывающую экстракцию содержимого автоклава толуолом в аппарате Сокслета, нерастворимый остаток высушивали до постоянного веса при температуре 95°С. Конверсия угля в толуолрастворимые продукты составила 19,1%.
Конверсию в толуолрастворимые продукты (Х, %) находили по формуле:
Х=(а-а')/а·100,%,
где а - масса угля, загруженного в автоклав,
а' - масса нерастворимого в толуоле остатка.
Характеристика исходного угля:
Содержание, мас.%: углерод - 63,98; водород - 4,74; азот - 0,70; сера - 0,64; зола - 7,8; влага - 22,0. Выход летучих веществ, мас.% - 39,6.
Характеристика асфальта:
Плотность - 1020 кг/м3; коксуемость - 16,4%; температура начала кипения - 450°С.
Фракционный состав:
Выкипает, мас.%: до 475°С - 3, до 500°С - 9.
Пример 2. Водная суспензия бурого угля Волчанского месторождения (с содержанием твердой фазы, угля - 58 мас.%) обрабатывалась в течение 7 минут в гидродинамическом кавитационном аппарате при 6000 оборотах ротора в минуту. После обработки уголь выделяли из суспензии фильтрованием и сушили при 95°С до содержания воды 2-3 вес.%.
Термическое растворение проводили в асфальте аналогично примеру 1.
Конверсия в толуолрастворимые продукты составила 26,6%.
Пример 3. Смесь 3 г бурого угля Канско-Ачинского месторождения, предварительно высушенного при 95°С до содержания воды 2-3 вес.%, крупностью не более 0,2 мм и 9 г асфальта пропановой деасфальтизации обрабатывали в автоклаве по примеру 1.
Характеристика исходного угля:
Содержание, мас.%: углерод - 69,14; водород - 4,70; зола - 4,10; влага - 20,5. Выход летучих веществ, мас.% - 48,2.
Конверсия в толуолрастворимые продукты составила 29,9%.
Пример 4. Водная суспензия Канско-Ачинского бурого угля (с содержанием твердой фазы, угля - 55%) обрабатывалась в течение 15 минут в гидродинамическом кавитационном аппарате при 4000 оборотах ротора в минуту. Уголь выделяли из суспензии фильтрованием и сушили при 95°С до содержания воды 2-3 вес.%. Термическое растворение проводили аналогично примеру 1.
Конверсия угля в толуолрастворимые продукты составила 39,2%.
Следовательно, применение механоактивации позволяет повысить степень сжижения Волчанского бурого угля на 7,5% и Канско-Ачинского бурого угля на 9,3%.
Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, позволяет повысить конверсию бурых углей в процессе их термического сжижения в толуолрастворимые продукты за счет механоактивации в кавитационном аппарате, не требующей высоких давлений и осуществляемой в непрерывном процессе.

Claims (1)

  1. Способ ожижения бурых углей, основанный на механоактивации измельченной угольной массы под давлением с последующим ее переводом в жидкое состояние в среде органических растворителей при нагревании, отличающийся тем, что механоактивацию бурых углей проводят в кавитационном аппарате в составе водоугольной суспензии с соотношением уголь/вода, равном 30-60 мас.%, при температуре 15-70°С, числе оборотов ротора 3000-12000 в минуту, в течение 5-50 циклов, обработанную водоугольную суспензию фильтруют, сушат угольную массу до остаточного содержания воды 2-5 мас.% и ожижают в органическом растворителе при нагревании.
RU2004138064/04A 2004-12-24 2004-12-24 Способ ожижения бурых углей RU2280673C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138064/04A RU2280673C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Способ ожижения бурых углей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138064/04A RU2280673C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Способ ожижения бурых углей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2280673C1 true RU2280673C1 (ru) 2006-07-27

Family

ID=37057825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004138064/04A RU2280673C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Способ ожижения бурых углей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280673C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504565C1 (ru) * 2012-07-11 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Дорожный асфальтобетон на основе модифицированного битумного вяжущего
RU2515840C1 (ru) * 2012-12-25 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Асфальтобетонная смесь
RU2527944C2 (ru) * 2012-06-25 2014-09-10 Юрочкин Сергей Викторович Способ переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо (варианты)
RU2630687C1 (ru) * 2017-01-16 2017-09-12 Спивак Алина Владимировна Способ переработки твердых и жидких отходов, содержащих углеводороды и получения из них синтетического жидкого топлива
RU2737888C1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 Евгений Петрович Яковенко Способ получения углеводородного топлива из угля

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527944C2 (ru) * 2012-06-25 2014-09-10 Юрочкин Сергей Викторович Способ переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо (варианты)
RU2504565C1 (ru) * 2012-07-11 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Дорожный асфальтобетон на основе модифицированного битумного вяжущего
RU2515840C1 (ru) * 2012-12-25 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Асфальтобетонная смесь
RU2630687C1 (ru) * 2017-01-16 2017-09-12 Спивак Алина Владимировна Способ переработки твердых и жидких отходов, содержащих углеводороды и получения из них синтетического жидкого топлива
RU2737888C1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 Евгений Петрович Яковенко Способ получения углеводородного топлива из угля

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6912613B2 (ja) 石油から金属を除去するシステム
US5092983A (en) Process for separating extractable organic material from compositions comprising said extractable organic material intermixed with solids and water using a solvent mixture
SU563920A3 (ru) Способ производства обеззоленного твердого и жидкого топлива из угл
JPH02273502A (ja) 固体および水と混合した抽出可能有機物質を含む組成物から抽出可能有機物質を分離する方法
JP2008508369A (ja) 直接石炭液化のためのプロセス
SU718016A3 (ru) Способ обеззоливани продуктов гидрогенизации угл
Liu et al. Tire liquefaction and its effect on coal liquefaction
US20200270530A1 (en) Transfer hydrogenation of heavy hydrocarbons with hydrogen-donor solvents
CN1344782A (zh) 浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法
US1778515A (en) Art of treating shale or the like
RU2280673C1 (ru) Способ ожижения бурых углей
Kershaw Supercritical fluids in coal processing
US1881927A (en) Alfred pott and hans bboche
US1904586A (en) Conversion of carbonaceous solids into valuable liquid products
JPS5829354B2 (ja) アミドによるオイル抽出方法
CN109097086B (zh) 煤焦油预处理的方法
JPH0344117B2 (ru)
US4397653A (en) Method of producing a colloidal fuel from coal and a heavy petroleum fraction
RU2203924C1 (ru) Способ получения жидких углеводородов
SU1055338A3 (ru) Способ растворени угл
WO2020106182A1 (ru) Способ получения нефтяной спекающей добавки
US1936881A (en) Carbonization of carbonaceous materials
RU2780256C1 (ru) Способ получения жидких продуктов при термическом распаде твердого углеродсодержащего сырья
JP6868116B2 (ja) 原油を精製するための一工程の低温プロセス
RU2131904C1 (ru) Способ гидрогенизации угля

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091225