Способ получения жидкого топлива из торфа
Изобретение относится к производству жидкого топлива, которое может быть использовано в местных коммунально-бытовых топливных котлоагрегатах. Описан способ получения жидкого топлива из торфа, включающий предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, согласно изобретению предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99% которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барбатирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспергирование и гидрогенизацию пульпы проводят при температуре 293-450К и давлении 1-15 атм. После гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты. Для активации торфяной пульпы в нее перед диспергированием вводят спирт в количестве 25-35% объемных и/или 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02 мас.%. Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса производства в 5-10 раз и его стоимости. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к производству жидкого топлива, которое может быть использовано в местных коммунально-бытовых топливных котлоагрегатах.
Известен способ получения жидкого топлива из древесины (RU, №94033296, кл. С10В 53/02, 1997 г.) путем воздействия на отходы древесины газопаровой смесью в генераторе под давлением 0,5-1,0 атм и при температуре 150-200°С. Газификацию древесины проводят до полного превращения ее в органический газпромпродукт, который в дальнейшем очищают от соединений серы и смешивают с непрореагировавшей частью газпромпродукта. После чего смесь нагревают до 190-240°С и направляют в реактор для контакта с катализатором, в качестве которого используют гранулированные окислы цветных металлов (меди, цинка, кобальта и др.) для получения паров синтетического топлива (метанола). После конденсации и сепарации газовой смеси выделяют из нее жидкое топливо.
Недостатком этого способа является многоступенчатость процесса, что значительно увеличивает себестоимость продукции.
Прототипом изобретения является способ получения искусственного нефтеподобного вещества из растительного сырья (RU, №2217471, кл. C10G 1/04, 2003 г.), включающий гидрогенизацию сырья при температуре и давлении сверхкритических значений и последующую сепарацию полученных продуктов, при этом в качестве растительного сырья используют торф, предварительно подготовленный в виде торфяной шихты путем сушки его до влажности 15%, измельчения с последующим калиброванием на сите диаметром отверстий 2 мм и смешивания с катализатором, и торфяной пасты путем смешивания высушенного и измельченного торфа с керосином, мазутом и железным катализатором — измельченным железом при соотношении компонентов, мас.%: торф 23,8, керосин 47,6, мазут 23,8 и железный катализатор 4,8. Торфяную шихту и торфяную пасту соответственно загружали в пиролизатор и в гидрогенизатор, после чего перед операцией гидрогенизации торфяную шихту подвергали пиролизу со скоростью 6 К/мин до возникновения в пиролизаторе температуры Tmax=720К или давления Pmax=15 МПа, а гидрогенизации подвергали предварительно нагретую до температуры 320К торфяную пасту химически активными парогазообразными продуктами пиролиза торфа, направленными в гидрогенизатор по окончании процесса его пиролиза, со скоростью 6 К/мин до возникновения в гидрогенизаторе температуры Tmax=720К или давления Pmax=15 МПа с последующей выдержкой гидрогенизата без принудительного охлаждения в течение 25-30 минут.
Недостатком известного способа является сложность и многоступенчатость процесса получения жидкого топлива. Кроме того, высокие температура и давление, при которых осуществляется процесс, значительно его усложняет и увеличивает энергоемкость и, как следствие, себестоимость продукции.
В основу изобретения положена задача по снижению температуры и давления в процессе производства жидкого топлива, а также снижение количества технологических операций и уменьшения количества используемых компонентов.
Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса производства в 5-10 раз и его стоимости.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения жидкого топлива из торфа, включающем предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, согласно изобретению предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99%, которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барботирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевый катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспергирование и гидрогенизацию пульпы проводят при температуре 293-450К и давлении 1-15 атм. После гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты. Для активации торфяной пульпы в нее перед диспергированием вводят спирт или спиртобензол в количестве 25-35 об.% и/или 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02 мас.%.
Влажность торфяной пульпы — 87-99% обусловлена тем, что при указанном диапазоне обеспечивается низкая вязкость суспензии и, таким образом, создаются благоприятные условия для ее механохимической активации и гидрогенизации путем барботажа водородом.
Температура 293-450К диспергирования пульпы при давлении 1-15 атм и времени диспергирования 1-10 мин обеспечивает гомогенизацию, активацию торфяной пульпы и увеличение удельной поверхности материала.
При уменьшении значений температуры, давления и продолжительности процесса не происходит образования достаточного количества активных центров, образующихся в процессе диспергации, что приводит к снижению выхода жидкого топлива практически до нуля.
При повышении значений этих параметров значительно повышается энергоемкость процесса и не происходит образования дополнительных активных центров, о чем свидетельствует стабилизация или даже небольшое снижение выхода продукта по окончании процесса.
Гидрогенизация торфяной пульпы путем барботажа водорода в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора с одновременным диспергированием в течение 5-180 мин, обеспечивает условия, при которых молекулы ароматических углеводородов торфа распадаются на более мелкие молекулы (деструкция) и образуется жидкий нефтеобразный продукт.
Введение в торфяную пульпу дополнительно спирта или спиртобензола в количестве 25-35% (объемных) обеспечивает экстракцию битуминозных веществ торфа и перевод их в растворенное состояние, что улучшает условия протекания процесса гидрогенизации и, как следствие, увеличивает выход готового продукта. Введение в торфяную пульпу дополнительно 0,1 н. NaOH в количестве 0,01-0,02% (массовых) позволяет повысить степень активации торфяной пульпы за счет создания нейтральной или слабощелочной среды, способствующей созданию благоприятных условий, при которых молекулы ароматических углеводородов торфа распадаются на более мелкие молекулы и повышают выход продукта.
Процесс получения жидкого топлива из торфа осуществляют следующим образом.
Приготавливают водную торфяную пульпу влажностью 87-99%, затем полученную пульпу загружают в диспергатор и диспергируют при температуре 293-450 К° и давлении 1-15 атм в течение 1-10 мин. После этого подготовленную торфяную пульпу загружают в реактор, в котором производят ее гидрогенизацию путем барботажа водородом и в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора с одновременным диспергированием в течение 5-180 мин. После окончания процесса пульпу отстаивают и производят разделение непрореагировавших остатков торфа, влаги и нефтеподобного вещества.
Для активизации процесса перед диспергированием в торфяную пульпу вводят спирт или спиртобензол в количестве 25-35% (объемных) и 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02% (массовых).
Пример 1. Приготавливают 100 кг 87% водной торфяной пульпы, после чего ее диспергируют в течение 10 минут при температуре 450К и давлении 15 атм.
Способ получения жидкого топлива из торфа не ограничивается одним примером. Так, в рамках данного изобретения осуществлены и другие примеры получения жидкого топлива из торфа, результаты которых представлены в таблице.
| Основные параметры получения жидкого топлива. | ||||||||||
| № | Состав торфяной пульпы, % | Режим обработки пульпы | Выход жидкого топлива, % с.в.т. | |||||||
| Торф, % | Вода, % | Спирт, % от массы пульпы | NaOH (0,1 н.), % от массы пульпы | катализатор | температура, К | давление, атм | продолжительность механохимической переработки, мин | продолжительность гидрогенизации, час | ||
| 1 | 1 | 99 | 0 | 0 | платина | 328 | 5 | 1 | 1,00 | 50 |
| платино-палладиевый | ||||||||||
| 2 | 5 | 95 | 0 | 0 | 273 | 1 | 5 | 2,50 | 69 | |
| 3 | 13 | 87 | 0 | 0 | платина | 450 | 15 | 10 | 3,00 | 69 |
| платино-палладиевый | ||||||||||
| 4 | 1 | 99 | 1,0 | 0 | 328 | 5 | 1 | 1,00 | 51 | |
| 5 | 5 | 95 | 5,6 | 0 | платина | 273 | 1 | 5 | 2,00 | 70 |
| платино-палладиевый | ||||||||||
| 6 | 13 | 87 | 17,6 | 0 | 450 | 15 | 10 | 3,0 | 76,5 | |
| 7 | 1 | 99 | 1,0 | 0,002 | платина | 328 | 5 | 1 | 0,75 | 56 |
| платино- | ||||||||||
| 8 | 5 | 95 | 5,6 | 0,01 | палладиевый | 273 | 1 | 5 | 1,50 | 77 |
| платино- | ||||||||||
| 9 | 13 | 87 | 17,6 | 0,05 | палладиевый | 450 | 15 | 10 | 3,00 | 77,5 |
Изобретение позволяет получать жидкое нефтеподобное вещество, которое может быть подвергнуто дальнейшей химической переработке, для получения углеводородов или непосредственному сжиганию в котлоагрегатах для получения тепловой энергии.
Данное изобретение в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний.
1. Способ получения жидкого топлива из торфа, включающий предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, отличающийся тем, что предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99%, которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барбатирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспертирование и гидрогенизацию проводят при температуре 293-450 К° и давлении 1-15 атм, после гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в торфяную пульпу перед диспергированием вводят спирт в количестве 25-35 об.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в торфяную пульпу перед диспергированием вводят 0,1 н.



Торф для топлива — Scientific American
-
Share на Facebook
-
Share в Twitter
-
Share на Reddit
-
Share на LinkedIn
77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777
В низинах, где вода не имеет свободного стока, но где она не может собираться и образовывать пруды или озера, скапливаются и растут определенные небольшие растения, характерные для таких ситуаций.

Из-за большого количества золы, которую производит торф, его в течение нескольких лет почти не использовали в печах или решетках; поэтому его обычно сжигали, как дрова, на старомодных очагах, на дровах. В Германии, Франции и Ирландии торф в последнее время подвергся сильному давлению, как глина при производстве кирпича, и, таким образом, на треть уменьшился его естественный объем, в результате чего он стал почти таким же плотным, как уголь, и доступным для всех целей, в которых используется топливо. Торф можно обжечь, как дерево, и считается, что его древесный уголь обладает превосходными свойствами для производства железа и стали.
В различных частях нашей страны имеется довольно много торфяных болот или лугов, которым до сих пор уделялось мало внимания из-за обилия древесного топлива; теперь настало время, когда необходимо уделять им больше внимания.
В летнюю жару, хотя нам никогда не нужен огонь в наших комнатах, нам часто нужна горячая вода для чая, кофе и тому подобных целей; утюги требуют разогрева и приготовления пищи. Достичь этих желаемых целей, не создавая большого количества внешнего тепла, является целью простого небольшого приспособления, изображенного на наших гравюрах.
Изобретение состоит в том, чтобы иметь маленькую железную пластинчатую коробку А с рядом отверстий а, пробитых в ее кромке, как на рис.
Изобретатель утверждает, что из одной пинты древесного угля, сожженного в этой печи, можно вскипятить пять литров воды за двенадцать минут, но никоим образом не нагреть комнату. На плиту можно поставить кастрюлю с проходящей через нее трубкой, как показано на рис. 3, или решетку формы, показанной на том же рисунке. На рис. 2 показано применение изобретения к устройству для нагревания утюгов, причем нагреватель С прикреплен к коробке с помощью небольшого крючка е, а вместо трубки на его верхней части имеется запорное устройство d. . Зимой эту посуду можно поставить на саму печь; поэтому они одинаково полезны и зимой, и летом.
Ярмарка штата в Джейнсвилле, штат Висконсин, присудила премию изобретателю У. Уэстлейку из Милуокио, штат Висконсин, который предоставит любую дополнительную информацию.
Эта статья была первоначально опубликована под названием «Торф для топлива» в журнале Scientific American 13, 21, 161 (январь 1858 г.)
doi:10.1038/scientificamerican01301858-161
A Renewable Fuel – Mother Earth News
1
4
Эти куски торфа сохнут в подвале Фрэнсиса. . . важный шаг из-за очень высокого содержания воды в только что собранном материале. В комплект входит линейка, показывающая размер деталей.
ФРЭНСИС ДЖЕФФЕРС
2 / 3
Торф можно найти в болотах по всему миру.
ФОТО: FOTOLIA/KLAUS STEPHAN
3 / 3
Показанное здесь торфяное болото частично осушено и на самом деле на несколько футов глубже, чем кажется. Слой такой толщины может содержать 1000 тонн топлива на акр.
FRANCIS JEFFERS
❮❯
Если в наши дни у вас есть дровяная или угольная печь, у вас есть проблема. Уголь уже не тот, что был раньше (дешевый!), а хорошую древесину иногда трудно найти. . . хотя это растет на деревьях. Так как же поддерживать огонь в доме? Иди копай. Ради торфа.
Торф настолько распространен в Соединенных Штатах и Канаде, что большинство людей не видят ресурсов для его изучения. По оценкам, здесь, в континентальной части США, насчитывается около восьмидесяти миллионов акров месторождений. Большая часть этих огромных природных ресурсов не используется. . . хотя некоторые люди бросают несколько бушелей навоза в свои сады в качестве удобрения, а другие используют более волокнистые и мшистые сорта в качестве украшения для клумб. Однако большинство людей не знает, что торф может быть экологически чистым, эффективным и недорогим топливом!
Прошлым летом я часто проходил мимо болота, где мужчина копал навоз для продажи в качестве верхнего слоя почвы.
Торф представляет собой не что иное, как частично разложившиеся и уплотненные растительные вещества, которые за определенный период времени накопились там, где почва достаточно влажная, чтобы замедлить окисление. Его цвет и консистенция могут быть черными и грязными, коричневыми и волокнистыми или чем-то средним между ними. Отдельные вересковые пустоши, болота, болота и мелкие пруды производят свои собственные разновидности материала, защищенные авторским правом. Фактически, различные типы торфа часто встречаются слоями, каждый из которых образовался в результате изменения климата или растительности на одном и том же болоте. Вы даже можете обнаружить, что «дерн» отличается от одной области односпальной кровати к другой.
Топливная ценность торфа использовалась в Европе со времен древних греков и римлян. . . так долго, что это вещество, несомненно, сыграло важную роль в развитии западной цивилизации. Большие количества были «коксованы» и использованы для питания автомобилей (работающих на генераторах, производящих угарный газ) вскоре после Второй мировой войны. Сегодняшние сельские европейцы по-прежнему отапливают свои дома торфом, а в Восточной Европе это топливо даже используется для топки тепловых электростанций. Только Советский Союз потребляет до шестидесяти миллионов тонн в год!
Большая часть торфа используется рядом с болотами, из которых он поступает. Его энергетический потенциал на фунт не выше, чем у древесины, а торф имеет только половину стоимости БТЕ по сравнению с углем.
Сегодня гораздо больше людей умеют сжигать торф. Конечно, есть, вероятно, некоторые исключительно сухие области, где материал просто не может быть найден. . . но не многие. Все, что нужно, чтобы извлечь сокровище, — это острый глаз, немного времени и немного усилий.
Добыча торфа так же экологически безопасна, как рубка дров для топки. Умеренность, очевидно, ключ. . . Вы не должны выкапывать всю торфяную залежь раньше, чем выровняете лес цепной пилой. Просто берите то, что вам нужно, и используйте все, что вы берете. Помните: Этот топливный ресурс — как и деревья — является возобновляемым.
ОК. Предположим, вы какое-то время бродили по округе и вдруг — хреново — оказались по уши в торфе. Поздравляем! Вы нашли запас топлива!
Если грядка достаточно прочная — или если вам удастся немного осушить ее, чтобы торф стал более доступным — вы можете разрезать материал на блоки с помощью лопаты. Затем вы просто складываете куски и даете им высохнуть. Иногда, когда плиты дерна особенно влажные, их следует оставить лежать на поверхности грядки, чтобы они частично высохли, прежде чем их укладывать.
Существует множество вариаций этой процедуры сбора урожая, и при наличии небольшого опыта вы найдете наиболее подходящую для вас технику. Вся идея состоит в том, чтобы каким-то методичным образом удалить торф и высушить материал до точки, при которой куски воспламеняются.
Торф горит почти так же, как дрова или уголь, и общие принципы те же: Начните с горячего пламени растопки и небольших кусочков дерева, а сверху поместите высушенное топливо.

Добавить комментарий