УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БУРЫХ УГЛЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ, ПОЛУКОКСА И СМОЛЫ

Полезная модель относится к области углехимии и углепереработки и может быть использована для комплексной переработки рядовых и окисленных бурых углей с получением биологически активных гуминовых препаратов, полукокса и смолы.
Известно техническое решение «Установка высокоскоростного пиролиза бурого угля» (Школлер М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей. Новокузнецк, 2001, с. 105-112), содержащая дискозубую и валковую дробилки, тангенциальную шахтную мельницу, реторту нагрева, камеру термического разложения, технологическую топку для нагрева твердого теплоносителя (полукокса), циклонную топку для приготовления газового теплоносителя, реторту охлаждения.
Недостатками этого технического решения является сложность аппаратурного оформления, низкий выход, высокая зольность и пылевидный характер целевого продукта - полукокса.
Известно техническое решение «Способ производства концентрата гуминовой кислоты из бурого угля и линия для производства концентрата гуминовой кислоты» (Патент РФ №2473527 по заявке №2010116035/13 от 23.04.2010),
Линия для производства концентрата гуминовой кислоты из бурого угля включает бункер для загрузки исходной фракции бурого угля, шнек, подающий уголь в дробилку предварительного дробления, шнек для подачи дробленого угля в дезинтегратор для более тонкого измельчения, шнек для подачи измельченного угля в реактор смеситель, снабженный концентраторами ультразвукового генератора. Реактор - смеситель связан трубопроводом с емкостью, содержащей слабый раствор щелочи. При механическом перемешивании из образующейся суспензии происходит экстракция гуминовых препаратов. Из реактора смесителя раствор подается в отстойник, твердую фазу удаляют из отстойника, а жидкую фазу подают в крекинг-реактор. В результате каталитического окислительного крекинга происходит расщепление воды и гуминовой кислоты. В крекинг-реакторе образуется вода, возвращаемая в реактор-смеситель. В трех нижних слоях находятся гуминовые кислоты различной концентрации.
К недостаткам данного технического решения следует отнести трудность отделения микрочастиц нерастворенного угля от водного раствора, а также непроизводительную потерю значительной части органической массы угля (ОМУ) с нерастворимой частью (остаточным гумином).
Задачей предлагаемой полезной модели является создание новой промышленной установки, обеспечивающей получение из бурых углей биологически активных гуминовых препаратов, полукокса и смолы, находящих широкое использование в промышленности.
Технический результат заключается в повышении эффективности установки за счет производства дополнительной ценной продукции кроме биологически активного гуминового препарата также полукокса и смолы.
Гуминовые препараты могут использоваться в сельском хозяйстве как компоненты удобрений и стимуляторы роста растений, для улучшения структуры почвы и ее очистки от экологически опасных отходов, в медицине как антибактериальные, антисептические, противовоспалительные препараты. Полукокс может применяться в качестве углеродистого восстановителя в производстве ферросплавов и в цветной металлургии, технологического сырья для производства активных углей, отощающей добавки к шихтам для коксования каменных углей и других промышленных нужд, а также для энергетических целей, в частности, для производства бытового топлива. Смола может применяться в качестве энергетического топлива, как связующее в дорожном строительстве и производстве брикетированного топлива и др.
Поставленная задача решается, и технический результат достигается разработкой установки комплексной термохимической переработки бурого угля, который представляет собой низкометаморфизованное твердое природное топливо. Установка комплексной термохимической переработки бурых углей для получения гуминовых препаратов, полукокса и смолы, характеризуется наличием дробилки исходного угля, обогреваемой емкости с перемешивающим устройством для смешения измельченного угля с раствором щелочи, наличием центрифуги разделения остаточного гумина и водного раствора солей гуминовых кислот (гуматов) Центрифуга связана посредством промежуточного бункера водного раствора гуматов с вакуум-выпарным аппаратом и емкостью для концентрата гуминового препарата, упомянутая центрифуга связана с сушилкой взвешенного слоя через шнековый транспортер остаточного гумина, расходный бункер и секторный питатель подачи остаточного гумина в сушилку взвешенного слоя. Установка характеризуется наличием реактора термокрекинга с рубашкой и трубопроводом подачи дымовых газов из рубашки в сушилку взвешенного слоя, которая связана с реактором термокрекинга посредством секторного питателя подачи высушенного остаточного гумина в упомянутый реактор термокрекинга, который связан через секторный питатель полученного в реакторе полукокса и шнековый холодильник с ленточным транспортером, ведущим на склад. Реактор термокрекинга связан трубопроводом подачи парогазовой смеси с воздушными конденсаторами, которые связаны соответственно со сборником тяжелой (высококипящей)фракции смолы и со сборником легкой фракции смолы для низкокипящих фракций конденсата.
Обогреваемая емкость с перемешивающим устройством представляет собой цилиндрическую емкость с коническим дном, оснащенную рубашкой для подачи пара и механической мешалкой пропеллерного типа с направляющим цилиндром и связанную с центрифугой.
Аппарат для приготовления водного раствора щелочи представляет собой связанную с обогреваемой емкостью, оснащенную мерным устройством, люком для загрузки твердой щелочи, трубопроводом для подвода воды.
Центрифуга для отделения остаточного гумина представляет собой горизонтальную фильтрующую центрифугу непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка (ФГШ).
Вакуум-выпарной аппарат представляет собой аппарат с выносным кипятильником, связанный с системой конденсации вторичного пара и пароэжекторным вакуум-насосом.
«Установка комплексной термохимической переработки бурых углей» (фиг. 1), содержащая загрузочный бункер дробилки (1), дробилку угля (2), элеватор молотого угля (3), расходный бункер (4) молотого угля с секторным питателем (5), обогреваемую емкость с перемешивающим устройством (6), аппарат для приготовления водного раствора щелочи (7), центрифугу (8), промежуточный бункер водного раствора гуматов (9), вакуум-выпарной аппарат (10), емкость для концентрата гуминового препарата (11), шнековый транспортер остаточного гумина (12), расходный бункер остаточного гумина (13), сушилку взвешенного слоя (14), циклон (15), реактор термокрекинга (16), шнековый холодильник полукокса (17), секторные питатели (18, 19, 20), воздушные конденсаторы (21, 22), сборники тяжелой высококипящей (23) и легкой (24) фракций смолы, отстойник (25), топку (26), абсорбер (27), реактор (28), накопительную емкость для суспензии сульфата кальция (29), насосы (H1, H2, H3).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая модель «УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БУРЫХ УГЛЕЙ» работает и эксплуатируется следующим образом.
Рядовой или окисленный бурый уголь направляется в загрузочный бункер дробилки (1) и оттуда поступает в дробилку угля (2), где измельчается до размера менее 3 мм. Затем молотый уголь подается элеватором (3) в расходный бункер (4). Далее через секторный питатель (5) уголь поступает обогреваемую емкость с перемешивающим устройством (6), снабженную паровой рубашкой. В эту же емкость насосом (H1) подается водный раствор гидроксида калия из емкости для приготовления раствора гидроксида калия (7). После экстракции гуминовых кислот гидроксидом калия в течение 15 минут при температуре 80°C пульпа подается в центрифугу (8) непрерывного действия, где происходит разделение остаточного гумина и водного раствора солей гуминовых кислот (гуматов).Водный раствор гуматов насосом (H2) перекачивается промежуточный бункер водного раствора гуматов (9), откуда поступает в вакуум-выпарной аппарат (10). Концентрированный раствор гуматов («гуминовый препарат») из вакуум-выпарного аппарата поступает в емкость для концентрата гуминового препарата (11). Выгруженный из центрифуги остаточный гумин шнековым транспортером остаточного гумина (12) направляется в расходный бункер остаточного гумина (13) и далее секторным питателем (18) подается в сушилку взвешенного слоя (14). В сушилке взвешенного слоя (14) при контакте с дымовыми газами, поступающими из рубашки реактора термокрекинга (16) с температурой 600°C, остаточный гумин высушивается до содержания влаги менее 0,5%. Из сушилки дымовые газы и остаточный гумин выходят с температурой 250°C и через секторный питатель (19) подаются в реактор термокрекинга (16). Температура на выходе реактора поддерживается в интервале 450-550C регулированием скорости подачи сырья путем изменения числа оборотов секторного питателя (19). Из реактора термокрекинга (16) полукокс через секторный питатель (20) и шнековый холодильник полукокса (17), в котором происходит его охлаждение водой, поступает на ленточный транспортер, ведущий на склад. Парогазовая смесь из реактора термокрекинга (16) по трубопроводу поступает в воздушный конденсатор (АВО) (21), затем в воздушный конденсатор (22). В АВО (21) из парогазовой смеси конденсируется труднолетучая фракция, и конденсат поступает в сборник тяжелой (высококипящей) фракции смолы (23). Остаточная парогазовая смесь поступает в АВО (22), в котором происходит полная конденсация паров, а конденсат сливается в отстойник (25), где разделяется на жидкое топливо и подсмольную воду. Жидкое топливо поступает в сборник легкой фракции смолы (24) для низкокипящих фракций конденсата, а подсмольная вода через трубопровод сливается на утилизацию. Неконденсируемые газы, содержащие горючие компоненты частично поступают по трубопроводу в топку (26), куда поступает также воздух. Дымовые газы из топки (26) поступают в рубашку реактора термокрекинга (16) и далее по трубопроводу - в сушилку взвешенного слоя (14), а затем в циклон (15), в котором происходит отделение пыли. Из циклона (15) пыль поступает в расходный бункер остаточного гумина (13), а топочный газ по трубопроводу поступает в абсорбер (27), откуда через трубопровод и вентилятор поступает в дымоход и выводится в атмосферу. В свою очередь в абсорбер (27) подается известковое молоко, которое, прореагировав с дымовыми газами, преобразуется в сульфат кальция и поступает в реактор (28), в который дополнительным потоком извне также подается дополнительное количество известкового молока. Из реактора (28) известковое молоко поступает обратно в абсорбер (27), сгущенная часть суспензии сливается в накопительную емкость для суспензии сульфата кальция (29), откуда поступает в шламоотстойник.