* ******* % Twórcawynalazku Uprawniony z patentu: MTA Kózponti Kemiai Kutató Intezet, Budapeszt: Dunai Vasmu, Dunaujvaros (Wegry) Sposób wytwarzania aglomeratu weglowego Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania aglomeratu weglowego przez aglomeracje sferyczna o dobrych wlasnosciach mechanicznych i palenia sie w warunkach technicznych z wodnej zawiesiny wegla, przy zastosowaniu srodka wiazacego.Znane sa sposoby uzdatniania do dalszej przeróbki wodnych zawiesin wegla, które silnie zanieczyszczaja srodowisko i sa trudne do magazynowania.Wiele opisów patentowych dotyczy ogólnie utylizacji zawiesin wegla a zwlaszcza aglomeracji wegla bedacego w zawiesinie (opis St. Zjednoczonych Ameryki nr 4 234 320 i nr 4 126 426, opis RFN nr2753628, opis W. Brytanii nr2024250 i opis Belgii nr874315).Pierwszym etapem kazdego z wymienionych procesów jest mieszanie wodnej zawiesiny wegla z tak zwanym srodkiem wiazacym, którym przewaznie jest ciekly weglowodór. Mieszanie moze byc prowadzone mechanicznie, np. w mieszalniku smiglowym, energia ultradzwiekowa lub droga hydrodynamiczna, przy czym fazy ciekle kontaktuja sie ze soba przy duzych róznicach predkosci.W wyniku mieszania ziarna przylepiaja sie do emulgowanego w wodzie oleju i tworza aglomerat o rozmiarach umozliwiajacych szybka filtracje. Zwykle jest korzystne prowadzenie mieszania w wyzszych temperaturach. Wedlug niektórych metod, np. wedlug opisu patentowego St. Zjedno¬ czonych Ameryki nr 4 234 320, aglomeracje prowadzi sie w dwóch etapach.Zgodnie z opisem nr4234320 wodna zawiesine substancji stalej miesza sie z weglowodoro¬ wym srodkiem wiazacym w warunkach burzliwego kontaktowania, oddziela sie utworzony aglo¬ merat od wody i niezaglomerowanych ziarn, a nastepnie wprowadza sie aglomerat do mieszalnika zawierajacego wode o temperaturze wyzszej od temperatury miekniecia srodka wiazacego. W tym mieszalniku dodaje sie nastepny srodek wiazacy, po czym oddziela sie przy uzyciu seperatora uderzeniowego otrzymany w ten sposób aglomerat o lepszych wlasciwosciach n/ uzyskany poprzednio od goracej wody, która zawraca sie do procesu.Sposób znany z opisu patentowego St. Zjednoczonych Ameryki nr4 126426 rózni sie od poprzedniego glównie tym, ze przed aglomeracja zawiesine weglowa dzieli sie na o wie frakcje wedlug wielkosci ziarn. Frakcje o mniejszym rozmiarze ziarn (ponizej 0,1 mm) miesza sie ze srodkiem wiazacym i aglomeruje, po czym oddziela, a nastepnie frakcje o wiekszyrr. rozmiarze1 139 Mt ziarn, która mozna poddac lagodniejszej obróbce, dodaje sie do aglomeratu po odwodnieniu.Równiez w tym przypadku jako srodek wiazacy stosuje sie ciekle weglowodory. Proces jest bardziej wydajny w wyzszych temperaturach.Wedlug sposobu znanego z opisu patentowego Belgii nr 874 315 mieszanie wywolujace aglo¬ meracje prowadzi sie metoda hydrodynamiczna. Ciekly weglowodór dodaje sie doplynacej zawie¬ siny wegla, po mieszaniu przeprowadza sie aglomeracje i oddzielanie w wirówce filtrujacej. Zgod¬ nie z ta metoda korzystne jest przygotowanie wodnej emulsji weglowodoru przed zmieszaniem z zawiesina wegla.Dokladne dane dotyczace mieszania i lepkosci mozna znalezc w opisie patentowym W.Brytani nr 2 024 250, zgodnie z którym aglomeracje prowadzi sie przez flotacje suchej substancji do postaci koncentratu. Wielka zaleta tego procesu wydaje sie byc niskie zuzycie oleju.Zgodnie z opisem patenowym RFN nr 2 753 628 aglomeracje prowadzi sie z emulsja wodno-o- lejowa. Po oddzieleniu proces powtarza sie z niezaglomerowana, odpadowa zawiesina. Stosuje sie olej o wysokiej temperaturze wrzenia a wydajnosc procesu poprawia sie przez zastosowanie srodkówpowierzchniowo czynnych. Oddzielanie od odpadowego roztworu i wody prowadzi sie na sicie wibracyjnym, a nastepnie aglomerat oczyszcza sie przez przemywanie w celu usuniecia odpadowej zawiesiny.Na podstawie cytowanych wyzej opisów patentowych mozna wymienic nastepujace, glówne cechy charakterystyczne znanych procesów: 1. Wodna zawiesine wegla miesza sie z cieklym weglowodorem jako srodkiem wiazacym tak, zeby czastki tworzyly filtrowalny aglomerat. Sposoby mieszania sa rózne. Opisano procesy mecha¬ niczne, hydromechaniczne i ultradzwiekowe. 2. Aglomeracja jest bardziej wydajna gdy temperatura ukladu jest wyzsza. 3. Uzywane weglowodory sa glównie cieklymi frakcjami ropy naftowej i produktów destylacji wegla. 4. W razie potrzeby produkt poddaje sie dalszemu suszeniu mechanicznemu i/lub termicz¬ nemu.Wedlug znanych rozwiazan mieszanie zawiesiny wegla z substancjami aglomerujacymi i ogrzewanie tej mieszaniny zawsze wymaga dwóch oddzielnych etapów technologicznych, na skutek czego czas trwania procesu i zapotrzebowanie na aparature sa znacznie zwiekszone.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci znanych technologii i opracowanie sposobu ekonomicznego wytwarzania paliwa o dobrej wartosci opalowej i niskiej zawartosci popiolu.W wyniku przeprowadzonych badan opracowano sposób, wedlug którego mieszanie i ogrze¬ wanie nastepuje w jednym etapie, za pomoca pary wprowadzanej do zawiesiny wegla.Wada znanych technologii, zgodnie z*którymi do aglomeracji stosuje sie rózne, ciekle weglo¬ wodory jest to, ze produkt nie moze byc latwo obrabiany i zwykle wartosc opalowa otrzymanych substancji nie jest dobra.W toku przeprowadzonych badan stwierdzono, ze jezeli do oleju opalowego lub oleju smolo¬ wego stosowanych jako srodki wiazace doda sie mala ilosc, czyli 1 do 10% czarnego paku tzn. pozostalosci przy destylacji prózniowej wegla kamiennego, zawierajacej glównie policykliczne zwiazki heterocykliczne z kilkoma skondensowanymi pierscieniami lub jezeli uzyje sie surowej smoly, która moze zawierac 50% czarnego paku, to zarówno filtrowalnosc, spoistosc i latwosc oddzielania sie od odpadowej zawiesiny otrzymanego produktu znacznie wzrastaja, zmniejsza sie zawartosc popiolu a wartosc opalowa wzrasta.Stwierdzono ponadto, ze skutek dzialania pary w znacznym stopniu wzrasta, jezeli jest ona wymieszana z powietrzem, poniewaz ta droga wzrasta efektywnosc mieszania. Korzystne jest dodanie srodka powierzchniowo czynnego do zawiesiny wegla. Mozna stosowac srodkijonowe jak niejonowe.Stwierdzono, ze dodanie malej ilosci sproszkowanego wegla (o niskiej zawartosci skladników nieuzytecznych) i odpowiednio aglomeratu otrzymnego jako produkt, do mieszaniny zawiesiny wegla i oleju podnosi latwosc oddzielania jalowej zawiesiny od czastek a jednoczesnie poprawia wlasnosci mechaniczne wytworzonego aglomeratu.139 Hi 3 Wynalazek dotyczy wiec zgodnie z tym co podano wyzej sposobu utylizacji zawiesiny wegla przez aglomeracje sferyczna, polegajacego na tym, ze zawiesine wegla miesza sie z olejem opalo¬ wym lub z olejem smolowym zawierajacym 1-10%, korzystnie 2-4% czarnego paku, lub ze smola surowa, ewentualnie wraz ze sproszkowanym weglem lub gotowym aglomeratem i korzystnie z 0,01-1,0% jonowego lub niejonowego srodka powierzchniowo czynnego, w odniesieniu do udzialu stalej substancji w zawiesinie wegla, i aglomeruje sie mieszanine z para o nadcisnieniu wynoszacym co najmniej 0,02 MPa, a w zaleznosci od potrzeby z wprowadzanym równoczesnie powietrzem, po czym oddziela sie aglomerat od odpadowej zawiesiny i obniza sie zawartosc wilgoci w aglomeracie.Jezeli przeróbce poddaje sie zawiesine utworzona z ziarn o rozdrobnieniu wegla wlasciwym do koksowania, to sposobem wedlug wynalazku zawartosc popiolu mozna obnizyc nawet ponizej 12%, dzieki czemu otrzymany aglomerat równiez bedzie nadawal sie do koksowania. Tenfakt jest bardzo istotny dla energetyki.Istotne cechy procesu sa w sposób ogólny przedstawione na zalaczonym schemacie.Zawiesine wegla zawierajaca okolo 30% suchej substancji i okolo 35 do 40% odpadowej zawiesiny, w stosunku do suchej substancji, doprowadza sie ze zbiornika osadowego 1 za pomoca pompy szlamowej 13, przez wymiennik ciepla 4, do wstepnego mieszalnika 5. W miare potrzeby, w mieszalniku 5 mozna dodawac sproszkowanywegiel i odpowiednio aglomerat ze zbiorników 3 i 21.Zawiesine wegla aglomeruje sie w reaktorze mieszajacym 6, którydziala przez styczne wprowadza¬ nie pary, przy czym ze zbiornika 2 przez pompe 12 dodaje sie odpowiednio surowa smole, olej opalowy lub olej smolowy podgrzane w wymiennku ciepla 4, a zawierajace 3% czarnego paku.Korzystne jest wprowadzanie do mieszalnika rozpylonego oleju z para. Wytworzony aglomerat z mieszalnika rozpylonego oleju z para. Wytworzony aglomerat z mieszalnika reaktora 6 i oddziela¬ jaca sie odpadowa zawiesine przepuszcza sie ponownie przez wymiennik ciepla 4. a nastepnie kieruje sie do przeciwpradowego separatora 7, z którego jako produkt denny odbiera sie aglomerat wegla utworzony z olejem a jako produkt górny odpadowa zawiesine w postaci rzadkiego szlamu.Aglomerat opuszczajacy seperator 7 odwadnia sie w mechanicznym separatorze 9 i przesyla sie ukladem transportowym 10 do miejsca uzycia lub magazynowania. Odpadowa zawiesine opu¬ szczajaca separator 7 miesza sie ze srodkiem flokujacym w mieszalniku 8, nastepnie przenosi sie do osadnika 11, z którego osadzona, odpadowa zawiesine, zawierajaca okolo 40% wilgotnosci, transportuje sie do suszarni pompa 15. Woda pojawiajaca sie jako odciek, niemal wolna od zawiesiny, uzywanajest przeplywajac przez zawór 19 i pompe 14 czesciowo do zasilania separatora osadowego 7 a czesciowo jest zawracana do urzadzenia do wzbogacenia wegla przez zawór 17.Przesacz z filtra 9 dostarcza sie przez zawór 18 do tego samego obiegu wody.Sposób wedlug wynalazku ilustruja dokladniej nastepujace przyklady.Przyklad I. Zawiesine wegla o zawartosci suchej substancji 250 g/l i posiadajaca pozosta¬ losc nie ulegajaca spaleniu 35% przepuszczano przez wymiennik ciepla z szybkoscia 4 l/minute do mieszalnika aglomerujacego. Z szybkoscia 100 g/minute dodawano do zawiesiny wegla podgrzanej wstepnie do temperatury 50-60°C olej opalowy zawierajacy 3% czarnej smoly (nisko siarkowy olej opalowy F60/130). Lepkosc tego oleju wynosila 5,2 E° w temperaturze 70°C a temperatura mieknienia rozpuszczonego paku wynosila 85-95°C. Zawiesine wegla i dodawany olej mieszano energicznie przez styczne wprowadzanie zywej pary.Olej wtryskiwano jednoczesnie z para. Cisnie¬ nie nasyconej pary wodnej uzywanej do mieszania wynosilo 0,1 MPa. Aglomerat uzyskany w mieszalniku i odpadowa zawiesine oddzielajaca sie od aglomeratu przepuszczano przez wymiennik ciepla do przeciwpradowego osadnika, z któregojako produkt denny odbierano aglomerat wytwo¬ rzony z wegla z olejem a jako produkt denny odpadowa zawiesine usuwana w postaci rzadkiego szlamu. Aglomerat opuszczajacy osadnik odwadniano na filtrze prózniowym i transportowano ukladem przesylowym do miejsca zuzycia lub do magazynu. Otrzymano aglomerat w ilosci 0,95-1,0 kg/minute o nastepujacym skladzie: zawartoscwody 9% zawartosc substancji stalej 80% zawartoscoleju 11 % pozostalosc nie ulegajaca spaleniu 17%) 4 l&ttt Odpadowa zawiesine opuszczajaca osadnik mieszano ze srodkiem flokujacym w mieszalniku, przesylano nastepnie do osadnika, z którego osadzona, odpadowa zawiesine o zawartosci wilgoci 40% przesylano do suszarni.Ilosc wytwarzanej zawiesiny odpadowej wynosila 420-450g/minute, a jej wilgotnosc byla równa 40-42%.Zawartosc oleju w 170-180 g wysuszonej odpadowej zawiesiny wynosila 1,2-1,3%, zawartosc wegla w tej zawiesinie wynosila 3-4%, a nte ulegajaca spaleniu pozostalosc 87-89%. Woda z osadnika byla niemal wolna od zawiesiny a przesacz otrzymany w separatorze byl zawracany do ukladu obiegowego wody.Przyklad II. Proces prowadzono identycznie jak opisany w przykladzie I, przy czym zamiast oleju opalowego o zawartosci 3% czarnego paku uzywano taka sama ilosc oleju smolo¬ wego zawierajacego 10% czarnego paku i do mteszainy dodano 0,1% soli sodowej kwasu dodecylo- sulfonowego, w przeliczeniu na udzial substancji stalej w zawiesinie wegla.Otrzymano 1050 kg aglomeratu o nastepujacym skladzie: zawartoscwody 9,5% zawartosc substancjistalej 80 % zawartoscoleju 10,5% pozostalosc nie ulegajaca spaleniu 17 % Otrzymano 450 g odpadowej zawiesiny o zawartosci wilgoci 43%.Przyklad III. Proces prowadzono w zasadzie identycznie jak opisany w przykladzie 1, * ta róznica ze do wyjsciowej zawiesiny wegla dodano w mieszalniku wstepnym otrzymany wczescjej aglomerat.Dodawano 60 g/minute aglomeratu o nastepujacym skladzie: zawartosc substancji stalej 75 % zawartoscoleju 16 % zawartoscwody 8,2% pozostalosc nie ulegajaca spaleniu 12,4% Otrzymano 1,10 kg/minute aglomeratu o nastepujacym skladzie: zawartoscwody 9 % zawartoscoleju 16 % zawartosc substancji stalej 75 % pozostalosc nie ulegajaca spaleniu 13,5% Otrzymano 480 g jalowej zawiesiny o zawartosci wody 43-44%.Zawartosc oleju w suchej substancji wynosila 1,3%, zmierzona zawartosc wegla wynosila 4,0% a ilosc pozostalosci nie ulegajacej spaleniu 88%.Przyklad IV. Proces prowadzono identycznie jak opisany w przykladzie I, z ta róznica, ze wyjsciowa zawiesina wegla miala nizsza (25%) zawartosc popiolu a do usuwania wody uzywano wirówki.Otrzymano 1050 kg aglomeratu o nastepujacym skladzie: zawartoscwody 10% zawartoscoleju 10% zawartosc substancji stalej 80% pozostalosc nie ulegajaca spaleniu 10% Jezeli wyjsciowy wegiel nadawal sie do wytwarzania koksu wielkopiecowego, to równiez otrzymany aglomerat mial jakosc odpowiednia do koksowania.Ilosc usuwanej odpadowej zawiesiny wynosila 380 g, a jej zawartosc wody wynosila 41%. W suchej substancji 1,2-1,3% stanowil olej, zawartosc wegla w jej palnej czesci wynosila 3,5-4,0% a pozostalosc nie ulegajaca spaleniu wynosila 91-91,5%.139MS 5 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania aglomeratu weglowego przez aglomeracje sferyczna, znamienny tyra, ze zawiesine wegla miesza sie z olejem opalowym lub z olejem smolowym zawierajacym 1-10%, korzystnie 2-4% czarnego paku, lub ze smola surowa, ewentualnie wraz ze sproszkowanym weglem lub gotowym aglomeratem i korzystnie z 0,01-1,0% jonowego lub niejonowego srodka powierzchniowo czynnego, w odniesieniu do udzialu stalej substancji w zawiesinie wegla, i aglome¬ ruje sie mieszanine z para o nadcisnieniu wynoszacym co najmniej 0,02 MPa, oraz ewentualnie z wprowadzanym równoczesnie powietrzem, po czym oddziela sie aglomerat od odpadowej zawie¬ siny i obniza sie zawartosc wody w aglomeracie. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pare wprowadza sie do ukladu stycznie. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze olej rozpryskuje sie na zawiesine wegla za pomoca pary. PL