Обогащение угля для хранения, транспортировки и газификации с использованием сверхкритического диоксида углерода

1. Способ обработки угля, включающий
измельчение угля в угольную пыль;
гранулирование угольной пыли в угольные гранулы;
2
предварительную обработку угольных гранул, включающую выдержку угольных гранул в первой среде сверхкритического диоксида углерода (сСО) при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени, с образованием при этом обработанного гранулированного продукта и
2
извлечение обработанного гранулированного продукта из первой среды сСО.
2. Способ по п. 1, включающий хранение обработанного гранулированного продукта в атмосфере внешней среды.
3. Способ по п. 1, включающий транспортировку обработанного гранулированного продукта так, что он подвергается воздействию атмосферы внешней среды.
4. Способ по п. 1, включающий газификацию обработанного гранулированного продукта.
5. Способ по п. 1, включающий сжигание обработанного гранулированного продукта.
6. Способ по п. 1, в котором уголь выбирают из битуминозного угля, суббитуминозного угля, лигнита и антрацита.
7. Способ по пп. 1-6, в котором первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой высушенные угольные гранулы.
8. Способ по пп. 1-6, в котором первая температура составляет температуру от температуры кипения воды при первом давлении до 650°С, первое давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 с до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой коксовые гранулы.
9. Способ по пп. 1-6, в котором операция предварительной обработки включает
2
образование высушенных угольных гранул путем выдержки угольных гранул в первой среде сСО при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени и
2
превращение высушенных угольных гранул в обработанный гранулированный продукт путем выдержки высушенных угольных гранул во второй среде сСО, характеризующейся второй температурой и вторым давлением, в течение второго периода времени;
при этом первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч,
при этом вторая температура составляет температуру от температуры кипения воды при втором давлении до 650°С, второе давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и второй период времени составляет от 1 с до 48 ч, и образованный обработанный гранулированный продукт представляет собой коксовые гранулы.
2
2
10. Способ по пп. 1-9, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере части продуктов реакции пиролиза из сСО, использованного для создания первой среды сСО.
11. Способ по пп. 1-10, в котором первый период времени заранее задан.
12. Способ по пп. 1-11, в котором первый период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
13. Способ по пп. 1-12, в котором предварительная обработка включает прямой или косвенный контроль содержания влаги в угольных гранулах во время операции предварительной обработки.
14. Способ по пп. 1-13, в котором предварительная обработка включает выдержку угольных гранул в реакторе.
2
15. Способ по п. 14, в котором предварительная обработка включает циркуляцию сСО через реактор.
16. Способ по пп. 1-15, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольные гранулы, выпускаемые из операции гранулирования, имеют содержание влаги в пределах целевого диапазона от 10 до 35 мас.%.
17. Способ по пп. 1-16, в котором второй период времени заранее задан.
18. Способ по пп. 1-17, в котором второй период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
19. Способ по пп. 1-18, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольная пыль, поданная в операцию гранулирования, имеет содержание влаги в пределах целевого диапазона от 30 до 50 мас.%.
20. Способ по пп. 9-19, в котором операцию образования и операцию превращения осуществляют в разных реакторах.
21. Способ обработки углеродного углеродсодержащего сырья, включающий
измельчение углеродсодержащего сырья в пыль;
гранулирование пыли в гранулы из углеродсодержащего сырья;
2
предварительную обработку гранул, включающую выдержку гранул из углеродсодержащего сырья в первой среде сверхкритического диоксида углерода (сСО) при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени, с образованием при этом обработанного гранулированного продукта и
2
извлечение обработанного гранулированного продукта из первой среды сСО.
22. Способ по п. 21, включающий хранение обработанного гранулированного продукта в атмосфере внешней среды.
23. Способ по п. 21, включающий транспортировку обработанного гранулированного продукта так, что он подвергается воздействию атмосферы внешней среды.
24. Способ по п. 21, включающий газификацию обработанного гранулированного продукта.
25. Способ по п. 21, включающий сжигание обработанного гранулированного продукта.
26. Способ по п. 21, в котором углеродсодержащее сырье включает одно или более из торфа, угля, гильсонита, нефтеносного сланца, нефтеносных песков, битуминозных песков или природных отложений, состоящих по меньшей мере частично из битуминозного материала.
27. Способ по пп. 21-26, в котором первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой высушенные гранулы.
28. Способ по пп. 21-26, в котором первая температура составляет температуру от температуры кипения воды при первом давлении до 650°С, первое давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 с до 48 ч.
29. Способ по пп. 21-26, в котором операция предварительной обработки включает:
2
образование высушенных гранул путем выдержки гранул из углеродсодержащего сырья в первой среде сСО при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени и
2
превращение высушенных гранул в обработанный гранулированный продукт путем выдержки высушенных гранул во второй среде сСО, характеризующейся второй температурой и вторым давлением, в течение второго периода времени;
при этом первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч; и
при этом вторая температура составляет температуру от температуры кипения воды при втором давлении до 650°С, второе давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и второй период времени составляет от 1 с до 48 ч.
2
2
30. Способ по пп. 21-29, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере части продуктов реакции пиролиза из сСО, использованного для создания первой среды сСО.
31. Способ по пп. 21-30, в котором первый период времени заранее задан.
32. Способ по пп. 21-31, в котором первый период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
33. Способ по пп. 21-32, в котором предварительная обработка включает прямой или косвенный контроль содержания влаги в угольных гранулах во время операции предварительной обработки.
34. Способ по пп. 21-33, в котором предварительная обработка включает выдержку угольных гранул в реакторе.
2
35. Способ по п. 34, в котором предварительная обработка включает циркуляцию сСО через реактор.
36. Способ по пп. 21-35, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в пыли и целевого содержания влаги в гранулах из углеродсодержащего сырья, так что угольные гранулы, выпускаемые из операции гранулирования, имеют содержание влаги в пределах целевого диапазона от 10 до 35 мас.%.
37. Способ по пп. 21-36, в котором второй период времени заранее задан.
38. Способ по пп. 21-37, в котором второй период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
39. Способ по пп. 21-38, в котором гранулирование включает добавление воды в пыль, исходя из содержания влаги в пыли и целевого содержания влаги в гранулах из углеродсодержащего сырья, так что пыль, подаваемая в операцию гранулирования, имеет содержание влаги в пределах целевого диапазона от 30 до 50 мас.%.
40. Способ по пп. 9-39, в котором операцию образования и операцию превращения осуществляют в одном реакторе.
41. Способ обработки лигнита, включающий
измельчение лигнита в угольную пыль;
гранулирование угольной пыли в угольные гранулы;
2
предварительную обработку угольных гранул, включающую выдержку угольных гранул в первой среде сверхкритического диоксида углерода (сСО) при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени, с образованием при этом обработанного гранулированного продукт;
2
извлечение обработанного гранулированного продукта из первой среды сСО.
42. Способ по п. 41, включающий хранение обработанного гранулированного продукта в атмосфере внешней среды.
43. Способ по п. 41, включающий транспортировку обработанного гранулированного продукта так, что он подвергается воздействию атмосферы внешней среды.
44. Способ по п. 41, включающий газификацию обработанного гранулированного продукта.
45. Способ по п. 41, включающий сжигание обработанного гранулированного продукта.
46. Способ по п. 41, в котором лигнит был образован из торфа, сжатого в природных условиях.
47. Способ по пп. 41-46, в котором первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой высушенные угольные гранулы.
48. Способ по пп. 41-46, в котором первая температура составляет температуру от температуры кипения воды при первом давлении до 650°С, первое давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 с до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой коксовые гранулы.
49. Способ по пп. 41-46, в котором операция предварительной обработки включает
2
образование высушенных угольных гранул путем выдержки угольных гранул в первой среде сСО при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени и
2
превращение высушенных угольных гранул в обработанный гранулированный продукт путем выдержки высушенных угольных гранул во второй среде сСО, характеризующейся второй температурой и вторым давлением, в течение второго периода времени;
при этом первая температура составляет температуру от критической температуры диоксида углерода до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления диоксида углерода до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч; и
при этом вторая температура составляет температуру от температуры кипения воды при втором давлении до 650°С, второе давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и второй период времен составляет от 1 с до 48 ч, и образованный обработанный гранулированный продукт представляет собой коксовые гранулы.
2
2
50. Способ по пп. 41-49, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере части продуктов реакции пиролиза из сСО, использованного для создания первой среды сСО.
51. Способ по пп. 41-50, в котором первый период времени заранее задан.
52. Способ по пп. 41-51, в котором первый период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
53. Способ по пп. 41-52, в котором предварительная обработка включает прямой или косвенный контроль содержания влаги в угольных гранулах во время операции предварительной обработки.
54. Способ по пп. 41-53, в котором предварительная обработка включает выдержку угольных гранул в реакторе.
2
55. Способ по п. 54, в котором предварительная обработка включает циркуляцию сСО через реактор.
56. Способ по пп. 41-55, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольные гранулы, выпускаемые из операции гранулирования, имеют содержание влаги в пределах целевого диапазона от 10 до 35 мас.%.
57. Способ по пп. 41-56, в котором второй период времени заранее задан.
58. Способ по пп. 41-57, в котором второй период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
59. Способ по пп. 41-58, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольная пыль, подаваемая в операцию гранулирования, имеет содержание влаги в пределах целевого диапазона от 30 до 50 мас.%.
60. Способ по пп. 49-59, в котором операцию образования и операцию превращения осуществляют в разных реакторах.
61. Способ обработки угля, включающий
измельчение угля в угольную пыль;
гранулирование угольной пыли в угольные гранулы;
предварительную обработку угольных гранул, включающую выдержку угольных гранул в первой среде сверхкритической текучей среды (СТС) при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени, с образованием при этом обработанного гранулированного продукта;
извлечение обработанного гранулированного продукта из первой среды СТС.
62. Способ по п. 61, включающий хранение обработанного гранулированного продукта в атмосфере внешней среды.
63. Способ по п. 61, включающий транспортировку обработанного гранулированного продукта так, что он подвергается воздействию атмосферы внешней среды.
64. Способ по п. 61, в котором СТС выбирают из диоксида углерода, азота, аргона, метана, закиси азота, метанола, этанола, пропанола, циклогексана, тетралина, декалина, ацетона или любой их комбинации.
65. Способ по п. 61, включающий сжигание обработанного гранулированного продукта.
66. Способ по п. 61, в котором уголь выбирают из битуминозного угля, суббитуминозного угля, лигнита и антрацита.
67. Способ по пп. 61-66, в котором первая температура составляет температуру от критической температуры СТС до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления СТС до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой высушенные угольные гранулы.
68. Способ по пп. 61-66, в котором первая температура составляет температуру от температуры кипения воды при первом давлении до 650°С, первое давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 с до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой коксовые гранулы.
69. Способ по пп. 61-66, в котором операция предварительной обработки включает
образование высушенных угольных гранул путем выдержки угольных гранул в первой среде СТС при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени и
превращение высушенных угольных гранул в обработанный гранулированный продукт путем выдержки высушенных угольных гранул во второй среде СТС, характеризующейся второй температурой и вторым давлением, в течение второго периода времени;
при этом первая температура составляет температуру от критической температуры СТС до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления СТС до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч; и
при этом вторая температура составляет температуру от температуры кипения воды при втором давлении до 650°С, второе давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и второй период времен составляет от 1 с до 48 ч, и образованный обработанный гранулированный продукт представляет собой коксовые гранулы.
70. Способ по пп. 61-69, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере части продуктов реакции пиролиза из СТС, использованной для образования первой среды СТС.
71. Способ по пп. 61-70, в котором первый период времени заранее задан.
72. Способ по пп. 61-71, в котором первый период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
73. Способ по пп. 61-72, в котором предварительная обработка включает прямой или косвенный контроль содержания влаги в угольных гранулах во время операции предварительной обработки.
74. Способ по пп. 61-73, в котором предварительная обработка включает выдержку угольных гранул в реакторе.
75. Способ по п. 74, в котором предварительная обработка включает циркуляцию СТС через реактор.
76. Способ по пп. 61-75, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольные гранулы, выпускаемые из операции гранулирования, имеют содержание влаги в пределах целевого диапазона от 10 до 35 мас.%.
77. Способ по пп. 61-76, в котором второй период времени заранее задан.
78. Способ по пп. 61-77, в котором второй период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
79. Способ по пп. 61-78, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в угольной пыли и целевого содержания влаги в угольных гранулах, так что угольная пыль, подаваемая в операцию гранулирования, имеет содержание влаги в пределах целевого диапазона от 30 до 50 мас.%.
80. Способ по пп. 69-79, в котором операцию образования и операцию превращения осуществляют в разных реакторах.
81. Способ обработки углеродсодержащего сырья, включающий
измельчение углеродсодержащего сырья в пыль;
гранулирование пыли в гранулы из углеродсодержащего сырья; предварительную обработку гранул, включающую выдержку гранул из углеродсодержащего сырья в первой среде сверхкритической текучей среды (СТС) при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени, с образованием при этом обработанного гранулированного продукта;
извлечение обработанного гранулированного продукта из первой среды СТС.
82. Способ по п. 81, включающий хранение обработанного гранулированного продукта в атмосфере внешней среды.
83. Способ по п. 81, включающий транспортировку обработанного гранулированного продукта так, что он подвергается воздействию атмосферы внешней среды.
84. Способ по п. 81, включающий газификацию обработанного гранулированного продукта.
85. Способ по п. 81, включающий сжигание обработанного гранулированного продукта.
86. Способ по п. 81, в котором углеродсодержащее сырье включает одно или более из торфа, угля, гильсонита, нефтеносного сланца, нефтеносных песков, битуминозных песков или природных отложений, состоящих по меньшей мере частично из битуминозного материала.
87. Способ по пп. 81-86, в котором первая температура составляет температуру от критической температуры СТС до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления СТС до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч, и обработанный гранулированный продукт, образованный путем предварительной обработки, представляет собой высушенные гранулы.
88. Способ по пп. 81-86, в котором первая температура составляет температуру от температуры кипения воды при первом давлении до 650°С, первое давление составляет от 7,39 до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 с до 48 ч.
89. Способ по пп. 81-86, в котором операция предварительной обработки включает
образование высушенных гранул путем выдержки гранул из углеродсодержащего сырья в первой среде СТС при первой температуре и первом давлении в течение первого периода времени и
превращение высушенных гранул в обработанный гранулированный продукт путем выдержки высушенных гранул во второй среде СТС, характеризующейся второй температурой и вторым давлением, в течение второго периода времени;
при этом первая температура составляет температуру от критической температуры СТС до температуры кипения воды при первом давлении, первое давление составляет давление от критического давления СТС до 30 МПа, и первый период времени составляет от 1 мин до 48 ч;
при этом вторая температура составляет температуру от температуры кипения воды при втором давлении до 650°С, второе давление составляет давление от критического давления СТС до 30 МПа, и второй период времени составляет от 1 секунды до 48 ч.
90. Способ по пп. 81-89, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере части продуктов реакции пиролиза из СТС, использованной для создания первой среды СТС.
91. Способ по пп. 81-90, в котором первый период времени заранее задан.
92. Способ по пп. 81-91, в котором первый период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
93. Способ по пп. 81-92, в котором предварительная обработка включает прямой или косвенный контроль содержания влаги в угольных гранулах во время операции предварительной обработки.
94. Способ по пп. 81-93, в котором предварительная обработка включает выдержку угольных гранул в реакторе.
2
95. Способ по п. 94, в котором предварительная обработка включает циркуляцию сСО через реактор.
96. Способ по пп. 81-95, в котором гранулирование включает добавление воды в угольную пыль, исходя из содержания влаги в пыли и целевого содержания влаги в гранулах из углеродсодержащего сырья, так что угольные гранулы, выпускаемые из операции гранулирования, имеют содержание влаги в пределах целевого диапазона от 10 до 35 мас.%.
97. Способ по пп. 81-96, в котором второй период времени заранее задан.
98. Способ по пп. 81-97, в котором второй период времени определяют, исходя из целевого содержания влаги в обработанном гранулированном продукте.
99. Способ по пп. 81-98, в котором гранулирование включает добавление воды в пыль, исходя из содержания влаги в пыли и целевого содержания влаги в гранулах из углеродсодержащего сырья, так что пыль, подаваемая в операцию гранулирования, имеет содержание влаги в пределах целевого диапазона от 30 до 50 мас.%.
100. Способ по пп. 9-99, в котором операцию образования и операцию превращения осуществляют в одном реакторе.
101. Способ по п. 81, в котором СТС выбирают из диоксида углерода, азота, аргона, метана, закиси азота, метанола, этанола, пропанола, циклогексана, тетралина, декалина, ацетона или любой их комбинации.