RU2678591C1 - Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления - Google Patents

Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2678591C1
RU2678591C1 RU2018115479A RU2018115479A RU2678591C1 RU 2678591 C1 RU2678591 C1 RU 2678591C1 RU 2018115479 A RU2018115479 A RU 2018115479A RU 2018115479 A RU2018115479 A RU 2018115479A RU 2678591 C1 RU2678591 C1 RU 2678591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
oil
suspension
raw materials
organic
Prior art date
Application number
RU2018115479A
Other languages
English (en)
Inventor
Василий Иванович Мурко
Вячеслав Викторович Шилин
Владимир Иванович Федяев
Виктор Иванович Карпенок
Марина Петровна Баранова
Original Assignee
Василий Иванович Мурко
Вячеслав Викторович Шилин
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 Василий Иванович Мурко, Вячеслав Викторович Шилин filed Critical Василий Иванович Мурко
Priority to RU2018115479A priority Critical patent/RU2678591C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2678591C1 publication Critical patent/RU2678591C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G15/00Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/08Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs by electric means or by electromagnetic or mechanical vibrations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии ожижения органической массы угля при глубокой переработке угля. Способ деструкции органических соединений угольного сырья в среде органического растворителя включает одновременное или последовательное экстремальное физическое воздействие на деструктурируемое сырье волновыми гидродинамическими ультразвуковыми и электромагнитными полями с энергией и частотами, соответствующими резонансным частотам и/или частоте колебаний молекул деструктурируемых органических соединений с последующим температурным воздействием в пределах атмосферной перегонки. Способ отличается тем, что угольное сырье предварительно подвергают мокрому измельчению до кл. 0-1(3)мм с последующей деминерализацией приготовленной водоугольной суспензии методом масляной грануляции с получением углемасляного гранулята и угольного концентрата, и водопородной суспензии, при этом экстремальным физическим воздействиям подвергают органоугольную суспензию, приготовленную на основе полученного углемасляного гранулята и органического растворителя, причем в качестве последнего преимущественно используют масляный агент грануляции, а полученную водопородную суспензию обезвоживают и отделенную воду возвращают в голову процесса. Экстремальные физическими воздействиями включают гидродинамическую кавитацию, электромагнитное излучение, ультразвук и др. Заявлена также технологическая линия для деструкции угольного сырья. Технический результат - снижение производственных затрат, повышение эффективности процесса деструкции органических соединений угольного сырья и механической надежности применяемого оборудования технологической линии, выход жидких фракции более 90%, при этом минеральный остаток составил 1,5%. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Способ относится к технологии ожижения органической массы угля в органиченном растворителе путем воздействия на исходную смесь (уголь + органический растворитель) экстремальными физическими воздействиями: гидродинамическая кавитация, электромагнитное излучение, ультразвук и др. Изобретение может быть использовано при глубокой переработке угля.
Известен способ ожижения каменного угля [1. Патент РФ №2391381 от 03.02.2009 г.], согласно которому ожижение угля осуществляют в среде органического растворителя в реакторе путем воздействия импульсным электрическим разрядом в присутствии воды не менее 5% массы от угля. Полученная после обработки смесь разделяется на ожиженный и нерастворимый уголь, последний из которых возвращается на дополнительную обработку импульсным электрическим разрядом. При этом соотношение уголь - органический растворитель не превышает соотношения 1:2.
Недостатком данного способа является наличие циркуляционной нагрузки в системе, которая может быть значительной, что существенно снижает эффективность способа. Кроме того, в циркуляционном продукте неизбежно накапливается неорганическая часть угля, которая не может быть ожижена. В результате работоспособность способа в непрерывном режиме невозможна. Необходимо периодически удалять минеральную массу, циркуляция которой в системе требует значительных энергетических затрат, и в целом способствует существенному снижению механической надежности оборудования комплекса. Кроме того использование электрического разряда (эффект Юткина) для одновременного измельчения, активации и сжижения угольной массы существенно снижает энергетическую эффективность, взрыво- и пожаробезопасность способа.
Известен способ интенсификации процесса гидрогенизации угля с использованием метода его механоактивации с использованием вибромельницы и универсального дезинтегратора (УДА) [2. Хренкова Т.М. Механохимическая активация углей. М., «Недра», 1993, с. 137]. Недостатком способа является его низкая эффективность (превращение органической массы (ОМУ) при диструкции в жидкие и газообразные продукты достигает всего лишь 51,0%).
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является способ деструкции органических соединений и установка по переработке нефтехимических отходов [3. Патент РФ №2246525 от 01.10.2003 г. «Способ деструкции органических соединений и установка по переработке нефтехимических отходов»].
Недостатком данного способа и установки является то, что рассматриваемая технология не приспособлена для деструкции органических соединений угольного сырья, представляющего собой неоднородную систему, в которой имеются минеральные примеси.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих аналогам и прототипу, а также снижение производственных затрат, повышению эффективности процесса деструкции органических соединений угольного сырья и механической надежности применяемого оборудования технологической линии.
Для достижения поставленной цели угольное сырье предварительно подвергают мокрому измельчению до кл. 0-1(3) мм с последующей деминерализацией водоугольной суспензии методом масляной грануляции с получением угольного концентрата и водопородной суспензии, при этом экстремальному физическому воздействию подвергают органоугольную суспензию (ОУС), приготовленную на основе полученного угольного концентрата. Кроме того технологическая линия дополнительно оборудована блоком масляной грануляции исходного сырья, включающим узлы: предварительного мокрого измельчения до кл. 0-1(3) мм, смешивания полученной водоугольной суспензии с масляным агентом и отделения углемасляного гранулята от минеральных примесей (породы) и воды, установкой получения органоугольной суспензии на основе углемасляного гранулята, узлом отделения породы от воды, возвращаемой в процесс и дополнительным блоком ультразвуковой кавитации.
Предварительная деминерализация исходного угольного сырья обеспечивает:
- эффективное удаление минеральной части угольного сырья с получением деминерализованного угольного концентрата или улемасляного гранулята, направленного на приготовление органоугольной суспензии, и минерального осадка, который выводится из процесса, что снижает производственные затраты и повышает механическую надежность применяемого оборудования (кавитаторы, насосы и др.).
Причем использование в качестве масляного агента преимущественно исходного органического растворителя приводит к повышению эффективности процесса деструкции органических соединений и снижению производственных издержек.
Известно, что использование метода масляной грануляции предварительно измельченного до кл. 0-1(3) мм угольного сырья мокрым способом обеспечивает эффективную деминерализацию вскрытых при измельчении угольных частиц за счет образования углемасляного гранулята и породных частиц, которые легко отделяются во флотомашине или на грохоте [см. 3. С.А. Бабенко, O.К. Семакина, В.М. Миронов, А.Е. Чернов «Гранулирование дисперсных материалов в жидких средах», Томск, 2003, стр. 99-109]. При этом зольносгь полученного концентрата составляет не более 3%.
Возврат воды, полученной при обезвоживании водопородной суспензии, в голову процесса обеспечивает снижение затрат и экологическую чистоту процесса, так как в циркуляционной жидкой фазе может содержаться растворенный органический растворитель. В результате снижается его расход и исключается сброс загрязненной воды в наружные отстойники.
На рисунке 1 представлена технологическая линия, реализующая предлагаемый способ деструкции органических соединений угольного сырья в органическом растворителе путем использования экстремальных физических воздействий.
Технологическая линия содержит: узел предварительного мокрого измельчения исходного угольного сырья до кл. 0-1(3) мм; узел смешивания водоугольной суспензии с масляным агентом; узел выделения образовавшихся углемасляных гранул и отделение водопородной суспензии; узел обезвоживания водопородной суспензии; установку получения органоугольной суспензии на основе угольного концентрата - углемасляного гранулята и органического растворителя, в качестве которого преимущественно используют масляный агент грануляции; узел экстремальных физических воздействий, включающий оборудование для гидродинамической и ультразвуковой кавитации, высокочастотного электромагнитного воздействия и нагрева.
Способ и технологическая линия для его осуществления работают следующим образом.
Исходный уголь подвергается предварительному мокрому измельчению до кл. 0-1(3) мм. Полученная водоугольная суспензия поступает в смеситель, где смешивается с масляным агентом. В результате смешивания за счет закрепления капель масляного агента лиофобными поверхностями чистых угольных частиц образуются углемасляные гранулы - углемасляный гранулят, плотность частиц которых меньше плотности жидкой фазы - воды. В результате частицы углемасляного гранулята всплывают на поверхность, а породные частицы, преимущественно лиофильные, оседают на дно емкости. Таким образом осуществляется разделение углемасляного гранулята от породы.
Может также производиться грохочение полученной смеси, и так как образовавшиеся углемасляные гранулы больше по размеру породных частиц, последние с водой проходят через сито грохота, а верхний продукт грохочения удаляется с сетки грохота. Водопородная суспензия подвергается обезвоживанию, например центробежным способом, и отделенная вода направляется в голову процесса, а порода выводится из процесса.
Полученный углемасляный гранулят в виде углемасляных гранул с размером до 3-5 мм вместе с органическим растворителем, в качестве которого преимущественно используют масляный агент, направляются на установку приготовления органоугольной суспензии. В качестве основного технологического оборудования для приготовления ОУС используются вибромельницы, барабанные мельницы или высокоинтенсивные смесители-гомогенизаторы. Полученная ОУС насосом подается в узел экстремальных физических воздействий. Для реализации гидродинамической кавитации используют насосы-кавитаторы, частота вращения рабочих(его) колес(а) кото-рых(ого) и количество зазоров соответствует резонансной частоте колебаний молекул деструктурируемого органического соединения. Достижения резонанса частоты определяется опытным путем в процессе пусконаладочных работ при получении максимального выхода легких фракций в готовом продукте. Одновременно или последовательно ОУС подвергается ультразвуковой кавитации при использовании ультразвуковых аппаратов и высокочастотному электромагнитному воздействию путем применения генератора высокочастотных электромагнитных разрядов.
Для подтверждения реализуемости предложенного способа деструкции органической массы угля брали исходный бурый уголь марки В2 разреза Чулым-Уголь (Красноярский край) с характеристикой: влажность - 44,2%, зольность на сухую массу (Ad) - 11,3%, выход летучих веществ - 44,8%. Промышленную пробу угля (массой 100 кг) измельчали мокрым способом до кл. 0-1,0 мм. Полученную угольную суспензию смешивали с масляным агентом - мазутом в соотношении 92 (твердая масса суспензии) : 8 частей мазута. После смешивания выделяли углемасляный гранулят в специальном конусе путем съема всплывшего продукта (см. фото на рисунке 2). Характеристика полученного гранулята: влажность - 68,0%; зольность (Ad) - 1,8%. Полученный гранулят смешивали с органическим растворителем (мазутом) в соотношении: 60:40 (по массе). Полученная углемасляная суспензия накапливалась в емкости и затем последовательно пропускалась через насос-кавитатор типа РПА, ультразвуковой аппарат ИЗАП-1/22-ОП и генератор высокочастотных электромагнитных разрядов. Обработка углемасляной суспензии таким образом производилась в течение 20 минут, в результате чего температура смеси повышалась до 50÷60°С. После указанной обработки полученная жидкость анализировалась на выход жидких фракций. После перегонки проб полученного продукта на аппарате Сокслета общий выход жидких фракций, выкипающих до 350°С, составлял более 90% во всех полученных пробах. Кроме того, в указанных условиях деструкции подверглось более 95% органической части угля. Минеральный остаток составил 1,5%.
Таким образом, органическая часть твердой массы приготовленной углемасляной суспензии превратилась в относительно тяжелую органическую жидкость, которая может быть использована в качестве котельного или моторного топлива, а также в качестве исходного сырья для получения различных углеводородных жидкостей.
Результаты опытов подтвердили технологическую реализуемость предложенного способа деструкции органической массы угля в органическом растворителе при минимальном содержании минеральной части в готовом продукте.

Claims (2)

1. Способ деструкции органических соединений угольного сырья в среде органического растворителя, включающий одновременное или последовательное экстремальное физическое воздействие на деструктурируемое сырье волновыми гидродинамическими ультразвуковыми и электромагнитными полями с энергией и частотами, соответствующими резонансным частотам и/или частоте колебаний молекул деструктурируемых органических соединений с последующим температурным воздействием в пределах атмосферной перегонки, отличающийся тем, что угольное сырье предварительно подвергают мокрому измельчению до кл. 0-1(3)мм с последующей деминерализацией приготовленной водоугольной суспензии методом масляной грануляции с получением углемасляного гранулята и угольного концентрата и водопородной суспензии, при этом экстремальным физическим воздействиям подвергают органоугольную суспензию, приготовленную на основе полученного углемасляного гранулята и органического растворителя, причем в качестве последнего преимущественно используют масляный агент грануляции, а полученную водопородную суспензию обезвоживают и отделенную воду возвращают в голову процесса.
2. Технологическая линия для деструкции органических соединений угольного сырья в среде органического растворителя, включающая блоки деструкции исходного сырья экстремальными физическими воздействиями, включая волновые гидромеханические, ультразвуковые и электромагнитные, и температурного нагрева в пределах атмосферной перегонки, отличающаяся тем, что линия дополнительно оборудована блоком масляной грануляции исходного сырья, включающим узлы предварительного мокрого измельчения до кл. 0-1(3)мм, смешивания полученной водоугольной суспензии с масляным агентом и отделения углемасляного гранулята от минеральных примесей (породы) и воды, установкой получения органоугольной суспензии на основе углемасляного гранулята и узлом отделения породы от воды, возвращаемой в процесс.
RU2018115479A 2018-04-24 2018-04-24 Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления RU2678591C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115479A RU2678591C1 (ru) 2018-04-24 2018-04-24 Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115479A RU2678591C1 (ru) 2018-04-24 2018-04-24 Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2678591C1 true RU2678591C1 (ru) 2019-01-30

Family

ID=65273616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018115479A RU2678591C1 (ru) 2018-04-24 2018-04-24 Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2678591C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737888C1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 Евгений Петрович Яковенко Способ получения углеводородного топлива из угля

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU812186A3 (ru) * 1977-08-09 1981-03-07 Металлгезельшафт Аг (Фирма) Способ получени углеводородовиз угл
RU2246525C1 (ru) * 2003-10-01 2005-02-20 Крестовников Михаил Павлович Способ деструкции органических соединений и установка по переработке нефтехимических отходов
RU2391381C1 (ru) * 2009-02-03 2010-06-10 Институт сильноточной электроники СО РАН Способ ожижения каменного угля
RU2012126444A (ru) * 2012-06-25 2013-12-27 Юрочкин Сергей Викторович Способ переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо (варианты)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU812186A3 (ru) * 1977-08-09 1981-03-07 Металлгезельшафт Аг (Фирма) Способ получени углеводородовиз угл
RU2246525C1 (ru) * 2003-10-01 2005-02-20 Крестовников Михаил Павлович Способ деструкции органических соединений и установка по переработке нефтехимических отходов
RU2391381C1 (ru) * 2009-02-03 2010-06-10 Институт сильноточной электроники СО РАН Способ ожижения каменного угля
RU2012126444A (ru) * 2012-06-25 2013-12-27 Юрочкин Сергей Викторович Способ переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо (варианты)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Н. СОЛОВЕЙ И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОСТНОЙ ГРАНУЛЯЦИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОРБЕНТОВ СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ И СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ. ИЗВЕСТИЯ СПбГТИ(ТУ), НОМЕР 31, 2015, c.84-88. *
В.Н. СОЛОВЕЙ И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОСТНОЙ ГРАНУЛЯЦИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОРБЕНТОВ СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ И СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ. ИЗВЕСТИЯ СПбГТИ(ТУ), НОМЕР 31, 2015, c.84-88. Гранулирование дисперсионных материалов в жидких средах : (Элементы теории, практика, перспективы применения) / С.А. Бабенко, О.К. Семакина, В.М. Миронов, А.Е. Чернов; под общ. ред. С.А. Бабенко; Том. политехн. ун-т. - Томск : Изд-во Ин-та оптики атмосферы, 2003. - 345 с. : ил.; 21 . *
Гранулирование дисперсионных материалов в жидких средах : (Элементы теории, практика, перспективы применения) / С.А. Бабенко, О.К. Семакина, В.М. Миронов, А.Е. Чернов; под общ. ред. С.А. Бабенко; Том. политехн. ун-т. - Томск : Изд-во Ин-та оптики атмосферы, 2003. - 345 с. : ил.; 21 . *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737888C1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 Евгений Петрович Яковенко Способ получения углеводородного топлива из угля

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2674246C (en) Oil sands treatment system and process
US4765885A (en) Treatment of carbonaceous materials
US4533459A (en) Extraction process
US6079508A (en) Ultrasonic processors
US5035363A (en) Ultrasonic grinding of explosives
US8192615B2 (en) Oil sands treatment system and process
US4284413A (en) In-line method for the beneficiation of coal and the formation of a coal-in-oil combustible fuel therefrom
CN106630515A (zh) 一种含油污泥的处理***及其粉碎设备、处理方法
RU2678591C1 (ru) Способ деструкции органической массы угля и технологическая линия для его осуществления
KR20130061765A (ko) 메탄 발효 전처리 장치
RU2391381C1 (ru) Способ ожижения каменного угля
CN110080702B (zh) 一种振动筛漏浆随钻处理用复配溶剂及处理装置
CN212687967U (zh) 从天然沥青中提取沥青的***
RU2151165C1 (ru) Способ крекинга органических соединений в жидкой и газообразной фазах и установка для его осуществления
RU2439131C1 (ru) Способ получения водоугольного топлива
RU2692334C1 (ru) Способ выделения несгоревшего углерода из золы-уноса ТЭС
RU2246525C1 (ru) Способ деструкции органических соединений и установка по переработке нефтехимических отходов
RU2536906C1 (ru) Способ переработки нефтесодержащих отходов и установка для его осуществления
RU2739189C1 (ru) Способ переработки нефтешлама
EP0029712B1 (en) An in-line method for the upgrading of coal
RU2375409C1 (ru) Способ переработки углеводородного сырья и устройство для его осуществления
RU2411260C1 (ru) Способ переработки нефтесодержащих шламов
CA2941271C (en) Method for treatment of oil and sand cuttings
RU2739031C1 (ru) Способ переработки нефтешлама
RU2771032C1 (ru) Технологическая линия получения мелкодисперсного угольного топлива

Legal Events

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

Effective date: 20200425