способ получения водоугольной суспензии

Формула изобретения

1. Способ получения водоугольной суспензии путем измельчения влажного угля с водой при температуре 30-90°С с получением суспензии, содержащей заданное количество твердой фазы, с последующим постепенным нагревом полученной суспензии сначала до температуры 100-145°С при давлении 2-15 атм, затем до температуры 200-300°С при давлении 15-100 атм и снижением давления после барометрической обработки до атмосферного с получением целевого продукта с заданным содержанием твердой фазы, отличающийся тем, что измельчение влажного угля с водой осуществляют в диспергаторе с высокой энергонапряженностью, равной 0,5-1,5 кВт/л, после чего ведут сброс давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что качестве диспергатора с высокой энергонапряженностью используют аттритор, вибромельницу или валковую мельницу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сброс давления ведут ступенчато, сначала до 8-80 атм и охлаждением суспензии до 30-90°С, затем до 3-10 атм. и в заключение до атмосферного.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сброс давления ведут сразу до атмосферного.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс измельчения проводят в присутствии углеводородных добавок-активаторов с температурой выкипания выше 350°С, взятых в количестве до 15 мас.%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в готовую суспензию добавляют до 2 мас.% поверхностно-активного вещества.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к способу получения водоугольных суспензий (ВУС) из различных углей для последующего их транспортирования по трубопроводу с последующим сжиганием суспензии.

Известен способ получения водоугольной суспензии путем измельчения влажного угля с водой при температуре 30-90°С с получением суспензии, содержащей 55-65 мас.% воды с последующим постепенным нагревом полученной суспензии сначала до температуры 100-145°С при давлении 2-15 атм, затем до температуры 200-300°С при давлении 15-100 атм с последующим снижением давления до 8-80 атм. Затем отделяют целевой продукт с содержанием воды 30-40 мас.% от полученной горячей парогазовой смеси, смешиваемой с исходной водой до нагрева последней до 30-90°С (авт. св. СССР №1268607, кл. C10L 1/32, опубл. 07.11.86).

Более близким к заявленному изобретению по достигаемому результату является способ получения водоугольных суспензий путем измельчения влажного угля с водой при температуре 30-90°С с получением суспензии, содержащей 35-45 мас.% твердой фазы с последующим постепенным нагревом полученной суспензии сначала до температуры 100-145°С при давлении 2-15 атм, затем до температуры 200-300°С при давлении 15-100 атм с последующим снижением давления до 8-80 атм с получением целевого продукта. Причем измельчение угля проводят в присутствии 0,5-5,0 мас.% на уголь углеводородной добавки. Нагрев ведут в трубчатом реакторе со скоростью подачи суспензии 0,1-3,0 м/с, с последующим снижением давления сначала до 8-80 атм и охлаждением суспензии до 30-90°С и затем снижения давления до 3-10 атм (авт. св. СССР №1616976, кл. C10L 1/32, опубл. 30.12. 90).

Недостатком известных способов является высокая вязкость получаемой суспензии, что затрудняет ее транспортировку по трубопроводу, а кроме того, относительно невысокое содержание угольной составляющей в суспензии.

Целью данного изобретения является повышение содержания угольной составляющей в суспензии при ее невысокой вязкости.

Поставленная цель достигается способом получения водоугольных суспензий путем измельчения влажного угля с водой при температуре 30-90°С, в диспергаторе с высокой энергонапряженностью, равной 0,5-1,5 кВт/л. В результате получают суспензию, содержащую заданное количество твердой фазы с последующим постепенным нагревом полученной суспензии сначала до температуры 100-145°С при давлении 2-15 атм, затем до температуры 200-300°С при давлении 15-100 атм, с последующим снижением давления после барометрической обработки до атмосферного с получением целевого продукта с заданным содержанием твердой фазы.

В качестве диспергатора с высокой энергонапряженностью можно использовать аттритор, вибромельницу или валковую мельницу.

Снижать давление можно как ступенчато, т.е. сначала до 8-80 атм и охлаждением суспензии до 30-90°С и затем до 3-10 атм, и, в заключение, до атмосферного, а можно сбрасывать давление сразу до атмосферного.

Нагрев можно осуществлять в любом нагревательном устройстве.

Рекомендуется процесс измельчения ВУС проводить в присутствии углеводородных добавок - активаторов с температурой выкипания выше 350°С, взятых в количестве до 15 мас.%, например, остаточной нефтяной или угольной фракции (мазута, гудрона), смолы пиролиза, отработанных нефтепродуктов и т.д.

Для обеспечения большей устойчивости полученной суспензии можно в готовую суспензию добавлять до 2 мас.% любого известного поверхностно-активного вещества (ПАВ), используемого в области приготовления ВУС.

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Бурый уголь (W ^а 25,7 мас.%) подвергают предварительному измельчению в грохоте и отделяют фракции с размерами твердых частиц менее 4 мм. Затем предварительно измельченный уголь в количестве 30 кг смешивают с 20 л воды и осуществляют мокрый помол в аттриторе при энергонапряженности, равной 1,5 кВт/л, и температуре 40°С. Полученную суспензию подают в трубчатую печь и нагревают под давлением 75 атм до 250°С. Затем нагретая суспензия поступает в горячий сепаратор высокого давления, где при давлении 55 атм сверху удаляется парогазовый поток, содержащий воду и газ. С низа сепаратора суспензию отводят через теплообменник, где ее охлаждают до 70°С, и подают в холодный сепаратор высокого давления, в котором сбрасывают давление до 8 атм. С верха сепаратора удаляют дополнительно воду и газ. Затем с низа сепаратора выводят суспензию и подают в сепаратор низкого давления, где сбрасывают давление до атмосферного и выводят готовую суспензию, содержащую 75 мас.% твердой фазы, имеющую вязкость 0,44 Па·с. После 30 суток хранения вязкость суспензии составляет 0,45 Па·с.

Пример 2.

Берут уголь по примеру 1 и предварительно измельчают аналогичным образом. Затем предварительно измельченный уголь в количестве 30 кг смешивают с 20 л воды, 10 мас.% (в расчете на суспензию) мазута и осуществляют мокрый помол в вибромельнице при энергонапряженности, равной 1,0 кВт/л, и температуре 40°С.

Полученную суспензию подают в трубчатую печь и нагревают под давлением 80 атм до 300°С. Нагретая суспензия поступает в горячий сепаратор высокого давления, где при давлении 60 атм сверху удаляется парогазовый поток, содержащий воду и газ. С низа сепаратора суспензию отводят через теплообменник, где ее охлаждают до 90°С, и подают в холодный сепаратор высокого давления, в котором сбрасывают давление до 10 атм. С верха сепаратора удаляют дополнительно воду и газ. Затем с низа сепаратора выводят суспензию и подают в сепаратор низкого давления, где сбрасывают давление до атмосферного и выводят готовую суспензию, содержащую 80 мас.% твердой фазы, имеющую вязкость 0,46 Па·с. После 30 суток хранения вязкость суспензии составляет 0,47 Па·с.

Пример 3.

Берут каменный уголь (W^а 22 мас.%) и подвергают его предварительному измельчению по примеру 1. Затем предварительно измельченный уголь в количестве 30 кг смешивают с 20 л воды, 10 мас.% (в расчете на суспензию) угольного мазута и осуществляют мокрый помол в вибромельнице при энергонапряженности, равной 0,75 кВт/л, и температуре 40°С. Полученную суспензию подают в трубчатую печь и нагревают под давлением 80 атм до 300°С. Нагретая суспензия поступает в горячий сепаратор высокого давления, где происходит сброс давления до атмосферного при удалении сверху парогазового потока, содержащего воду и газ. С низа сепаратора отводят практически готовую суспензию, содержащую 74 мас.% твердой фазы. Эту суспензию смешивают с 1 мас.% ПАВ - Na лигносульфонатом. Полученная суспензия имеет вязкость 0,37 Па·с. После 30 суток хранения вязкость суспензии составляет 0,37 Па·с.

Таким образом, результаты показывают, что предложенный способ позволяет получать водоугольные суспензии с высокой концентрацией твердой фазы (до 80 мас.%), имеющих низкую вязкость и, практически, сохраняющих эту вязкость после 30 суток хранения.