Спосіб оксидаційного знесірчення бурого вугілля

Реферат: Спосіб оксидаційного знесірчення бурого вугілля включає обробку його оксидантом. Як оксидант використовується повітря. При цьому обробку повітрям здійснюють в реакторі з киплячим шаром при лінійній швидкості руху повітря - 0,012-0,025 м/с, крупності зерен вугілля не більше 0,5 мм, температурі - 425-450 °C, відношенні об'ємної витрати повітря до маси 3 вугілля - 0,6-2,4 м /(год.кг), тривалості процесу - 5-15 хв. UA 104474 U (54) СПОСІБ ОКСИДАЦІЙНОГО ЗНЕСІРЧЕННЯ БУРОГО ВУГІЛЛЯ UA 104474 U UA 104474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до енергетичної галузі та призначена для зменшення викидів оксидів сірки при спалюванні бурого вугілля на теплових електростанціях (ТЕС). Доцільно використовувати як першу стадію двоступеневого спалювання бурого вугілля на ТЕС. В умовах значної залежності економіки України від імпортованих паливно-енергетичних ресурсів та постійного зростання цін на них, слід звернути увагу на відродження роботи енергетичних підприємств з використанням бурого вугілля. Відомий спосіб оксидаційного знесірчення бурого вугілля, який включає обробку його оксидантом, при цьому піритна сірка перетворюється у сульфатну, як оксидант використовували водний розчин нітратної кислоти [Oxidative Desulfurization of Aşkale Coal by Nitric Acid Solution/ M. Guru// Energy Sources A. - 2007-29, № 5, P. 463-469]. Але при здійсненні цього, способу необхідно використовувати дорогий оксидант - 0,3 М водний розчин азотної кислоти. Окрім того процес довготривалий (16 год.) та складний в технологічному оформлені. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб оксидаційного знесірчення бурого вугілля, проведення якого в киплячому шарі з використанням недорогого оксиданту та невеликій тривалості процесу дасть змогу зменшити викиди оксидів сірки у атмосферу при спалюванні цього типу вугілля на ТЕС. Поставлена задача вирішується тим, що у способі оксидаційного знесірчення бурого вугілля, що включає обробку його оксидантом, згідно з корисною моделлю, як оксидант використовується повітря, при цьому обробку повітрям здійснюють в реакторі з киплячим шаром при лінійній швидкості руху повітря - 0,012-0,025 м/с, крупності зерен вугілля - не більше 0,5 мм, температурі - 425-450 °C, відношенні об'ємної витрати повітря до маси вугілля - 0,6-2,4 3 м /(год.кг), тривалості процесу - 5-15 хв. За вказаних вище умов проходить перетворення сірки бурого вугілля, в основному піритної, до сірководню і часткова газифікація та окиснення органічної частини вугілля. При цьому одержуються гази знесірчення з високою концентрацією у них сірководню (2,1-8,0 % об.), що дозволяє утилізовувати його з одержанням сірки відомими методами. Вилучення сірки оксидаційним способом з бурого вугілля внаслідок дії на нього недорогого оксиданту та невеликій тривалості процесу, безпосередньо перед спалюванням зменшуватиме забруднення довкілля оксидами сірки на 45,1-60,8 %. Встановлено, що реакції піритної сірки бурого вугілля, які приводять до утворення H2S, відбуваються внаслідок її взаємодії з органічною масою вугілля та продуктами її термічного розкладу чи газифікації, що зумовлено високою реакційною здатністю органічної частини цього типу вугілля. Спосіб здійснюється так. Буре вугілля обробляють оксидантом. Як оксидант використовується повітря, при цьому обробку повітрям здійснюють в реакторі з киплячим шаром при лінійній швидкості руху повітря - 0,012-0,025 м/с, крупності зерен вугілля - не більше 0,5 мм, температурі - 425-450 °C, відношенні об'ємної витрати повітря до маси вугілля - 0,6-2,4 3 м /(год.кг), тривалості процесу - 5-15 хв. Для здійснення способу оксидаційного знесірчення використовували буре вугілля Морозівського родовища Дніпровського буровугільного басейну. Характеристика вихідного бурого вугілля наведено в табл. 1; умови і отримані результати процесу оксидаційного знесірчення подані у табл. 2 і 3, відповідно; табл. 4 подано склад газів знесірчення. Якісні характеристики вихідних і знесірченних зразків вугілля визначали згідно наступних методик: загальну сірку - згідно ДСТУ 3528-97 (ГОСТ 8606-93); форми сірки - згідно ГОСТ 30404-2000; вміст вологи - згідно ГОСТ 11014-2002; зольність - згідно ГОСТ 11022-95; вміст летких речовин - згідно ГОСТ 6382-2001; склад газів знесірчення визначали використовуючи проявну газо-адсорбційну хроматографію. Ступінь перетворення загальної (піритної) сірки, який характеризує ступінь переходу сірки у газоподібні продукти і фактично дорівнює ступеню зменшення забруднення довкілля сполуками сірки, розраховували, без врахування її втрат зі смолою, %: СПС  Sa(вих )  100  Sa(вих )  х С , x x Sa(вих ) x де S a(вих ) - вміст загальної (піритної) сірки у вихідному вугіллі на аналітичну пробу, % мас; x S a(вих ) - вміст загальної (піритної) сірки у знесірченому вугіллі на аналітичну пробу, % мас; х С x 55 вихід знесірченого вугілля, % мас. Приклад 1 Проводили знесірчення бурого в умовах, поданих в табл. 2. Вихід знесірченого вугілля 55,41 % мас. на сировину; смоли розкладу - 18,85 % мас. на сировину; ступінь перетворення 1 UA 104474 U 5 10 15 загальної сірки - 56,0 %; ступінь перетворення піритної сірки - 85,5 % (табл. 3). Вміст H2S в газах знесірчення - 8,01 % об. (табл. 4). Приклад 2 Проводили знесірчення бурого в умовах, поданих в табл. 2. Вихід знесірченого вугілля 51,23 % мас. на сировину; смоли розкладу - 15,43 % мас на сировину; ступінь перетворення загальної сірки - 60,3 %; ступінь перетворення піритної сірки - 89,4 % (табл. 3). Вміст H2S в газах знесірчення - 7,05 % об. (табл. 4). Приклад 3 Проводили знесірчення бурого в умовах, поданих в табл. 2. Вихід знесірченого вугілля 61,33 % мас на сировину; смоли розкладу - 13,30 % мас. на сировину; ступінь перетворення загальної сірки - 45,1 %; ступінь перетворення піритної сірки - 73,9 % (табл. 3). Вміст H2S в газах знесірчення - 7,38 % об. (табл. 4). Приклад 4 Проводили знесірчення бурого в умовах, поданих в табл. 2. Вихід знесірченого вугілля 46,27 % мас на сировину; смоли розкладу - 19,07 % мас. на сировину; ступінь перетворення загальної сірки - 60,8 %; ступінь перетворення піритної сірки - 87,4 % (табл. 3). Вміст H2S в газах знесірчення - 2,06 % об. (табл. 4). Таблиця 1 Характеристика вихідного бурого вугілля Вміст вологи, W af , % мас. 13,96 Зольність, Ad , % мас. Вміст сірки, % мас, Вихід летких, d d d V daf , % мас. загальної, S t піритної, S p органічної, S o 9,42 63,78 4,28 2,10 2,06 сульфатної, d SSO 4 0,12 Таблиця 2 Умови реалізації процесу оксидаційного знесірчення бурого вугілля Умови 1 425 10 0,019 0,5 Температура, °C Тривалість, хв. Лінійна швидкість руху повітря, м/с Розмір зерна, мм 3 Відношення об'ємної витрати повітря (м /год.) 3 до маси вугілля (кг), м /(год.кг) 0,6 20 2 № прикладу 2 3 425 425 15 5 0,012 0,019 0,5 0,5 0,6 1,2 4 450 15 0,025 0,5 2,4 UA 104474 U Таблиця 3 Отримані результати процесу оксидаційного знесірчення бурого вугілля № прикладу 1 2 3 Вихід, % мас. знесірченого вугілля 55,41 51,23 61,33 смоли розкладу 18,85 15,43 13,30 Характеристика знесірченого бурого вугілля, % мас. 2,29 2,53 2,71 вміст вологи, W af 14,40 16,39 13,94 зольність, A d Отримані результати 2,26 16,58 36,96 44,76 32,16 3,02 0,49 2,24 0,24 вміст сірки загальної, 2,95 0,39 2,08 0,48 3,42 0,80 2,52 0,10 3,22 0,48 2,10 0,61 60,3 89,4 45,1 73,9 60,8 87,4 Sd t d в т. ч. піритної, S p d органічної, S p d SSO 46,27 19,07 44,31 вихід летких V daf сульфатної, 4 4 Ступінь перетворення, % 56,0 85,5 загальної сірки піритної сірки Таблиця 4 Склад газів процесу оксидаційного знесірчення бурого вугілля № прикладу 1 2 3 4 5 10 15 СН4 2,79 1,69 1,16 0,93 С2Н4 0,68 0,41 0,58 0,28 C2Н6 0,94 0,62 0,53 0,34 С3 1,23 0,39 0,68 0,33 Вміст, % об. H2S СО2 8,01 23,54 7,05 23,31 7,38 23,40 2,06 17,74 CO 5,51 3,79 3,84 2,98 N2 55,43 60,84 58,19 73,09 О2 1,23 1,19 3,57 1,40 Аr 0,64 0,71 0,68 0,85 В умовах проведення процесу, які відрізняються від наведених (лінійна швидкість руху повітря - 0,012-0,025 м/с, крупність зерен вугілля - не більше 0,5 мм, температура - 425-450 °C, 3 відношення об'ємної витрати повітря до маси вугілля - 0,6-2,4 м /(год.кг), тривалість процесу 5-15 хв.) спостерігається суттєве зменшення вмісту сірководню в газах знесірчення (менше 2,0 % об.), що ускладнює його утилізацію з одержанням в кінцевому випадку сірки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб оксидаційного знесірчення бурого вугілля, що включає обробку його оксидантом, який відрізняється тим, що як оксидант використовується повітря, при цьому обробку повітрям здійснюють в реакторі з киплячим шаром при лінійній швидкості руху повітря - 0,012-0,025 м/с, крупності зерен вугілля - не більше 0,5 мм, температурі - 425-450 °C, відношенні об'ємної 3 витрати повітря до маси вугілля - 0,6-2,4 м /(год.кг), тривалості процесу - 5-15 хв. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3