Водоугольная суспензия
Изобретение касается топлив, в частности водоугольной суспензии, что может быть использовано для транспортировки этого топлива на дальние расстояния по трубопроводам. Цель - повышение качества и устойчивости суспензии. В ее состав входят, мас.%: уголь 55 - 77, NA- соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,2 - 1, вода до 100. Используемый уголь содержит 40 - 70 мас.% частиц с размером 60 - 210 мкм и остальное - с размером 3 - 20 мкм, а продукт конденсации имеет степень конденсации 2 - 9. При необходимости суспензия может содержать 0,01 - 0,03 мас.% полисахарида в качестве стабилизатора. В этом случае суспензия стабильна в течение 30 сут при низкой вязкости. 4 ил., 7 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)5 С 10 1. 1 32
ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ
К flATEHTY
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3450440/23-04 (22) 19 05.82 (31) 21885А/81 (32) 21.05.81 (33) IT (46) 30.03.90. Бюл. № 12 (71) Снампрогетти С.п.А. (IT) (72) Энцо Феррони, Габриэлля
Габриэлли, Пьеро Вальони, Франческо
Феррини и Энрико Корньани (П ) (53) 665.75 (088,8) (56) Патент США № 3762887, кл. 44-51, 1973.
Патент Великобритании № 1469319, кл. С 5 Е, 1977. (54) ВОДОУГОЛЬНАЯ СУСПЕНЗИЯ (57) Изобретение касается топлив, в частности водоугольной суспензии, Изобретение относится к водоугольной суспензии с высокой концентрацией угля, которое может быть использовано в гидропроводном транспорте.
Целью изобретения является повышение качества суспензии и ее устойчивости, Пример. В качестве исходных углей используют угли, характеристика которых приведена в табл.1.
Получение суспензий включает следующие операции.
Уголь размалывают до частиц двух диапазонов размеров, причем размол проводят всухую или же в мокром состоянии (т.е. в присутствии воды) с получением либо двух групп угольных частиц в случае сухого размола, либо водных пульп двух групп угольных чаС„.SU„„1554764 А 3
2 что может быть использовано для транспортировки этого топлива на дальние расстояния по трубопроводам.
Цель — повьш ение качества и устойчивости суспензни, В ее состав входят, мас.7: уголь 55-77, Na-соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,2-1, вода до 100. Используемый уголь содержит
40-70 мас.7 частиц с. размером 60210 мкм и остальное с размером 320 мкм, а пролукт конденсации имеет степень конденсации 2-9. При необходимости суспензия может содержать
0,01-0,03 мас.Х полисахарида в качестве стабилизатора. В этом случае суспензия стабильна в течение 30 сут при низкой вязкости. 4 ил., 7 табл. тиц в случае мокрого размола, хотя размол предпочтительно проводить всухую для получсния частиц большего размера и в мокром состоянии для полу © чения частиц меньшего размера, во время мокрого размола может присутствовать полиэлектролит.
Смешивают две группы частиц в описанных прспорциях при их получении и тех и других всухую или же в мокром состоянии
Добавляют полиэлектролит либо к
> воде, либо, если в мокром состоянии получают только угольные частицы (A меньшего размера, к водной суспенэии указанных угольных частиц меньшего размера.
Добавляют подходящие количества либо двух смесевых групп угольных
1554764
1огг d — log da
log 40 — 1о8 40 а
log 44 — lop 25 частиц к водному раствору полиэлекттролита, либо угольных частиц большего размера к водной суспензии угольных частиц меньшего размера, содержащей полиэлектролит.
При необходимости добавляют стабилизатор либо с полиэлектролитом, либо после добавления полиэлектролита, но перед добавлением смесевых угольных частиц двух групп или угольных частиц большего размера, или после введения в воду двух групп угольных частиц.
В качестве электролитов используют ДАКСАД-15, ДАКСЛД-19, PI .011JIACT
203, которые принадлежат к классу натриевых солей, полученньгх поликонденсацией формальдегида с нафталинсульфокислотами.
Формулу солей можно представить следующим образом:
Для ДЛКСАДА 15 (Д y15) и РЕОП!!ЛС- 30
ТА 203 индекс п может изменяться от
2 до 7 (это один и тот же продукт, продаваемый различными производителями), а ДЛКСЛД 19 отличается от
ДЛКСАД 15 и РЕОП11ЛСТЛ 203 тем, что п достигает 9.
В примерах указан только ДЛКСЛД 15, так как при использовании РЕOIIJIACТА 203 и ДАКСАДА 19 достигаются аналогичные результаты. 40
КЕДЗАН представляет собой полисахарид.
Используемые полиэлектролиты и полисахарид являются продукцией промышленности и их молекулярная
45 масса находится в диапазоне 500-3000 °
В табл. 2-4 приведены полученные результаты по приготовлению суспензии и ее стабильности, В табл.2 приняты следующие обозначения: средний размер частиц первой группы, мкм, d „ — средний размер частиц второй группы, мкм;
С®, — мас.% частиц первой группы (по сухому веществу), Сц — мас.7 частиц второй группы (по сухому веществу), мас.% угля в водной суспензии, С,д — ДЛКСАД-15 мас.% - ДАКСЛД-15 в водной суспензии, С,,у — КЕДЗЛН мас.7 — КЕЛЗЛН в водной суспензии.
Выражения d„, d» 0, См,, содержанГиеся н уравнении я (CM ) )n) . (). .мг) а имеют следующие значения:
d и d представляют собой два размера частиц, заключенные между средними диаметрами двух используемых фракций и соответствующие точкам перегиба кривой гранулометрического распределения (по размеру грита).
С„< и >z представляют собой совокупные весовые процентные содержания частиц, имеющих диаметр меньше d и г
Для лучшего понимания указанных терминон, приведены примеры, относящиеся к распределениям грита по размерам для фиг.t и 2.
На фиг.1 и 2 показаны возможные формы кривой зависимости кумулятивного процента от размера частиц, вычерченной в двойном логарифмическом масштабе.
1!о оси ординат отложен процент
С„„, а по оси абсцисс — диаметры в микрометрах (мкм).
11ндекс а для предлагаемой суспензии не может быть больше 0,4, 1!ример для фнг.1 (пример 23) .
Угольную смесь составляют из двух фракций, грубои и тонкой в соотношении 60:40 и она имеет следующие свойства: грубую фракцию составляют час.— тицы с размерами сныше 44 и ниже
148 мкм, а мелкую фракцию составляют частицы размерами менее 25 мкм.
Согласно графика на фиг.1 следует, что средний размер частиц первой группы составляет 83 мкм, а средний размер частиц второй группы — 11 мкм.
Таким образом, уравнение согласно графика на фиг ° 1 становится следующим: поскольку d = 44, d = 25 мкм, С ) и С,ц = 40%, то тогда!
Iример для )!)иг.2 (пример 10)
Угольную смесь составляют из двух фракций, грубой и тонкой в соотноше5 1554764 6 нии 40;60 и она характеризу.ется сле- цилиндр выдерживают в покое некотодующими свойствами, мкм: грубая фрак- рое время, а потом быстро доводят ция — частицы меньше 300, тонкая до температуры замерзания и ниже ее, фракция — частицы меньше 20. Образцы размером 15 мм с вершины и с
Таким образом, средни размер нижней части цилиндра отрезают и опчастиц первой группы составляет 82, ределяют концентрацию угля в этих а средний размер частип второй груп- двух образцах. пы — 7,2 мкм. Индекс стабильности определяют
Из графика на фиг.2 следует, что 10 следующим образом:
d „ = 50 мхм, д = 20 мкм, См = 69,6%„
СС = 63,6/ и уравнение чмеет следую- И, = - 100, ший вид:
1о8 69,6 — 1о8 63,6 а—
log 50 — 1og 20
Из графика на фиг.3 следует, что для расчета индекса а используют следующие данные, мкм:
1, = 210 с1, = 177 а = 70
См
Сма = 33 5Х
С, = 65 мас.Х
С, =-35Il
Следовательно а = (log 35
log 33,5) : (log 177 — log 70)
= 0,047.
В табл.3 приняты следующие обозначения:
А — к угольной пыли сначала прибавляют воду, затем электролит в водном растворе и полученную массу перемешивают до однородности,  — к угольной пыли сначала добавляют электролит в водном растворе, затем воду и полученную массу перемешивают до однородности, С вЂ” воду вводят в угольную пыль, затем добавляют порошок электролита и всю массу перемешивают до однородности, порошковый электролит добавляют в угольную пыль, затем добавляют воду и полученную массу перемешивают до однородности.
Процент стабильности — показатель, который определяют экспериментально следующим образом. Образе; испытываемой смеси помещают в цилиндр диаметром 24 и длиной 150 мм. Этот где С вЂ” концентрация угля в верхнем
15 мм образце, С. — концентрация угля в нижнем
15 мм образце.
Если C и С; одинаковы, то индекс
«О стабильности равен 100/, и если это так, то нет расслоения и смесь стабильна. Изменяя время отстаивания, которое предшествует замораживанию, можно определить стабильность в течение любого желательного отрезка времени.
В табл.4 и 5 представлено влияние концентрации ДАКСАД-15 на вязкость и стабильность водоугольной суспензии (ВУС) °
Как следует иэ приведенных данных, оптимальной концентрацией полиэлектролита для ВУС является концентрация 0,2-1,0 мас.Х, Количество полисахарида составляет 0,0 1-0,3 мас./.
Пример 32. При использовании углей, которые могут быть суспендированы в ВУС лишь с трудом, что обусловлено в основном их поверхност40 ными свойствами, например с использованием колумбийских углей, получают смеси с более низким содержанием твердых частиц (табл,6).
Колумбийский уголь имеет влаж45 ность (при высушивании на воздухе,1
1,76 мас.Х зольность 12,06 X (cyxoA нес), содержание летучих компонентов 35,34Х (сухой вес) 52,60 % фик50 сированного углерода (дифференциально), общее содержание серы 0,89 % (сухой вес) и более низкую теплотворную способность 6680 ккал/кг.
На фиг.4 представлен расчет индекса а для колумбийского угля при его концентрации в ВУС 56 мас.%.
Отношение крупных частиц к мелким
70/30,мкм: d 60; d < 3, d< 68;
1554764 размер частиц 60-210 мкм, а вторая группа — 3;Π— 20 мкм при содержании в угле 40-70 мас.Х частиц первой группы, в качестве полиэлектролита она содержит натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом со степенью конденсации 2-9 при следующем соотношении компонентов суспенэии, мас.Х:
Указанный уголь 55-77
Натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом со степенью конденсации 2-9 0,2-1, О
Вода До 100 и при необходимости суспензия дополнительно содержит 0,0 1-0,03 мас,Х полисахарида в качестве стабилизатора.
log 70 — log 35 а—
log 68 — log 12
Таким образом, в предлагаемой водоугольной суспензии достигается высокая стабильность в течение 30 сут при низкой вязкости °
1 формула изобретения
Водоугольная суспензия на основе мелкодисперсного угля со средним размером частиц 3,0-210 мкм, полиэлектролита и воды, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения качества и устойчивости суспенэии, она содержит уголь, состоящий из двух групп угольных частиц, из которых первая группа имеет средний
Таблица f
Польский Польский Китайский Канадский Нлкно-ЛфрнМ 1 11 2 канский
Тип угля
Низшая теплота сгорания, (ккал/кг)
Влажность, мас.Х
Зольность, мас.Х
Содержание летучих, мас.%
Связанный углерод, мас.Х
Содержание серы, мас.Х
6000
1О
2,4
12,8
0,36
0,93
15,6
1,73
22,1
28,4
31
56,4
50
52
0,64
1,6
0,8
0,8
Т в (5 А и и а 2
С„,, мас.X
Cù, Z ПАКСАД СВ КЕЛЭАН CìI мас.г мас.2
d,, dKz, dz ° С!ч! мкм мкм мкм мас.г
См,, мас,г в,, мкм
)(ри- Тип уг!!я мер, )е
Пав ьc Kill! I)
Польский
II
Китайский
II
II
КвивАский
II
К)кио-Африканский
70 60
70 60
70 60
70 60
25 60
2i0
2in
4()
4п
4U
4() 175 15
175 15
175 15
127 15
44 11
74
72
7 а ьч
39,6
39,6
39,6
4О
n,s
0,4
0,4
О,3
0,5 о
0,01 о о о го
21
22
1
3
5
7 в
)О
11.
12
)3
14
16
17
1В
19 г)о г)0
in
150 г г)о
210 г)о г)0 вг
ã iî г)0
210 г)0
150
1?г )0
I72 ?0
177 20
179 15
127 15
175 20
175 20
179 15
179 15
50 7,2
127 В
172 15
172 20
I72 20
172 20
172 20
172 15
127 15
70 55
70 55
70 65
75 ьо
)О ЬО
70 60
70 60
75 60
75 ЬО
20 40
4U 60
60 60
70 55
70 60
70 l5
70 55
70 55
70 55
:0
69,6
4О
44
44
33,5
39,5
39
39
39,5
39,5
63,6
39,5
39,В
44,7
44,7
44,7
?О
6 )
69
69
69
69
69
69
69
69
77
73,5
73
7О
?О
69
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
О,3
О,3
0,(0,4
0,4
0,4 о о,ог о о о о
О,О) о
О,oi о о о
О,О) о о
0,02 о о
1554764
Таблица 3
Способ приготовления
Стабиль-, Способ помола Тип воды
Индекс а
Вязкость!
cIl
Пример, М- ность, %/сут суспензии
0,025
97/1
650 ликовая мельница
Шаровая мельница !!
С
А
Морская
Колодезная
В
С ница
0,000
96/1
90/1
14
500
Фрикционная ьница мел!
Шаровая мельница
tI
11
ll
11
f1
А
Т ° б ли па С ониентрк — Влккость, T пил КЕЛЗЛНК сП ас.L
Импекс
Тио угол
КониентПример, 1
Кониентркиил LIKCA;7-15 мас.Х
Стабильность Прлмеааие
° Т после ранил угле, С,„ млс.2
1 сут 30 сут
92
0,025
11ОО
О,О!
ПольcftHII
0.4
Cocra ° угла каа а прюкере
Состав угла каа
° пркаеере 2
26
7п
7п п,u25
0,025
ЬВП
92
9В и,3
0,7
Окно-Африканский
1ООО
1»О
В7О
750
72
72
72
7-2
96
n,п11
0,011
0,011
С,О11
0,011 о
О,nf
0,02
0 о
90 Состав угла ааа
95 ° арюеара 20 гв
29
3О
31,с ,с ,3 ,7
2
4
7
9
11
12
16
17
18
21
22
530
1400
1400
650
95/30
95/1
95/1
96/1
96/1
90/30
96/1
95/30
98/1
98/1
97/1
95/30
95/30
90/1
91/1
98/1
95/30
95/30
95/1
98/1
Кольцевая ро- Колодезная
Шаровая мель- Колодезная
II
11
Il
11
0,025
0,047
0,015
0,000
0,028
0,028
0,015
0,015
0,098
0,011
0,005
0,000
0,007
0,007
0,000
0,011
0,011
0,011
0,011
0,000
0,000
lt
11
1!
1I
° !
1554764
Т а б л и ц а 5
Концентраци
ДЛКСАД- 15, мас, .
Концен- Индекс трация а
С мас.Х
СтабильВязкость, сП
Тип угля онценрация ельзаность после 10 сут, аь ас.
0,025
Польский 1
Т!
0,025
70, Польский 1
11 !
Таблица 6
Индекс D 15, КЕЛЗАН, Вязкость, а мас.Х мас, . сП
С„„, мас.Х
Стабильность после 1 сут, Тип угля
0,212
Колумбийский н
Таблица 7 т Индекс В 15, мас.% КЕЛЗАН, Вязкость, Стабильность после а мас.Х сП 1 сут, С„„, мас.
1000
0,8
0,4
0,2
0,3
0,4
0 5
0,7
1,0
0,5
0,2
0 5
0,7
0,8
1,0
0
О
О
0,03
780
1500
88
92
97
98
98
99
100 98
82
96
1554764
01 0 l
05 1 l
Фиг, l
Фце, 3 ъ1
4b
=з>
Ф э
1О N Ж М eer ptet
Рпэм,в eneneg, IfCN
1554764 нпнаупжащ6 % птниБиоус
Составитель Н, Богданова
Техред Л.Сердюкова Корректор Q. Кравцова
Редактор Ю. Середа
Заказ 467 Тираж 437 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1 13035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
