Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный обзор
1.1. Современное состояние проблемы получения и использования суспензионных топлив на базе каменных и бурых углей
1.2. Модификация водоугольных топлив (ВУТ) с помощью химических добавок
1.3. Синтез модифицирующих добавок 37-50
1.4. Задачи и выбор объектов исследований 50-51
Глава 2 Сырье и методики экспериментов
2.1. Подготовка угля и приготовление спиртоводоугольных суспензий
2.2. Определение стабильности спиртоводоугольных суспензий 57-58
2.3. Вязкостные характеристики суспензий 58-61
2.4. Получение спиртоводоугольных суспензий с использованием аппарата вихревого слоя
2.5. Описание лабораторной установки получения продуктов синтеза из оксида углерода и водорода при атмосферном давлении
2.6. Лабораторная установка для работы под давлением
2.7. Анализ продуктов реакции 68-72
2.8. Приготовление Co-содержащего катализатора с носителем 72-73 разного фракционного состава и проведение в его присутствии синтеза углеводородов из СО и Н2
2.9. Приготовление Co-содержащего катализатора, его восстановление в разных температурных режимах и проведение в его присутствии синтеза углеводородов из СО и Н2
2.10. Проведение баротермической обработки ВУТ в проточной установке
2.11. Исследование микроструктуры угля при баротермической обработке
2.12. Методика автоматизированного экспресс-анализа гранулометрического состава углей в ВУТ
2.13. Определение микротвердости углей 79-80
Глава 3 81-97
Синтез углеводородов из СО и Н2 на катализаторе 10% Co/Si02
3.1. Влияние размера частиц катализатора 10% Co/Si02 на синтез углеводородов из СО и Н2
3.2. Влияние разбавления катализатора 10% Co/Si02 кварцем на синтез углеводородов из СО и Н2
3.3. Влияние температуры восстановления катализатора Co/Si02 на синтез углеводородов из СО и Н2
Глава 4 98-141
Разработка технологии приготовления спиртоводоугольных топлив
4.1. Влияние состава дисперсионной среды на реологические свойства и устойчивость спиртоводоугольных суспензий
4.2. Оценка влияния содержания дисперсной фазы и дисперсности на реологические характеристики спиртоводоугольных суспензий
4.3. Приготовление спиртоводоугольных суспензий с использованием аппарата вихревого слоя
4.4. Исследование пригодности смеси синтетических спиртов, получаемых в "синол-процессе" и "оксил-процессе" для приготовления спиртоводоугольных суспензии
4.5. Разработка технологической схемы приготовления спиртоводоугольных топлив
4.6. Рекомендации по результатам исследований к главе 4 141-141
Глава 5 142-157 Баротермическая обработка композиционных буроугольных суспензий
Глава 6 158-174
Морфологические и термохимические превращения бурого угля при баротермической обработке СВУТ
6.1. Влияние условий баротермической обработки на 159-174
гранулометрический состав дисперсной фазы СВУТ и микроструктуру угольных частиц
Глава 7 175-178
Экономическая оценка технологии приготовления и определение эффективности сжигания композиционных топлив из угля на электростанциях
Выводы 179-180
Список литературы
- Модификация водоугольных топлив (ВУТ) с помощью химических добавок
- Описание лабораторной установки получения продуктов синтеза из оксида углерода и водорода при атмосферном давлении
- Влияние температуры восстановления катализатора Co/Si02 на синтез углеводородов из СО и Н2
- Оценка влияния содержания дисперсной фазы и дисперсности на реологические характеристики спиртоводоугольных суспензий
Введение к работе
Однако практика использования ВУТ, получаемых на базе бурых углей, в котельных показала, что они имеют довольно низкую теплоту сгорания из-за высокого содержания воды (до 60%) и не могут использоваться при температурах ниже 0 С.
Указанные недостатки можно устранить, заменив часть дисперсионной среды (воды), недорогими энергонесущими компонентами, в частности спиртами или смесью спиртов и углеводородов, получаемыми синтезом из продуктов газификации углей - СО и Нг- Синтез этих веществ можно проводить, например, на Со- и Fe-содержащих катализаторах, высокоселективных в отношении образования алифатических спиртов состава С1-С4 или углеводородов (С5 и выше), имеющих достаточно высокую теплоту сгорания и низкую температуру застывания, что дает возможность использовать такие спиртоводоугольные топлива (СВУТ) в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока.
С другой стороны, к перспективным методам, позволяющим существенно улучшить структурно-реологические свойства и повысить теплоту сгорания суспензионного топлива из бурых углей можно отнести баротермическую обработку СВУТ.
Таким образом, представляется весьма актуальной разработка комплексной технологии производства СВУТ с повышенной теплотой сгорания по сравнению с ВУТ, полученными из тех же бурых углей по традиционной технологии.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Госконтрактами Минпромнауки России № 35-663-11/0081 от 15.05.02, № 36.6656.11.0290 от 28.04.03, № 36.6656.11.0285 от 28.04.03, № 36.6656.11.0288 от 28.04.03.
Цель работы. Разработка комплексной технологии получения СВУТ из бурых углей Канско-Ачинского бассейна посредством введения в дисперсионную среду спиртоуглеводородных смесей, синтезированных с применением специально разработанных катализаторов, а также баротермической обработкой топлив.
Научная новизна:
впервые с позиций физико-химической механики дисперсных систем показана возможность получения стабильных СВУТ из бурых углей при использовании в качестве добавки в дисперсионную среду спиртоуглеводородных смесей;
выявлены основные закономерности изменения реологических характеристик и седиментационной устойчивости СВУТ на основе бурых углей КАБ при применении различных составов дисперсной фазы и условий приготовления суспензий;
впервые определены основные параметры баротермической обработки СВУТ и их влияние на структурно-реологические свойства и теплоту сгорания топлива; установлено, что повышение содержания углерода и снижение содержания кислорода в дисперсной фазе СВУТ зависит от температуры баротермической обработки и времени изотермической выдержки;
впервые на основании морфологических исследований частиц дисперсной фазы СВУТ, показано, что с ростом температуры баротермической
обработки в угольных частицах происходит изменение пористости и
трещиноватости; - выявлены закономерности влияния дисперсности кобальтсодержащего
катализатора и его разбавления кварцем, а также температуры
восстановления катализатора на производительность процесса синтеза
углеводородов.
Практическая ценность. Разработан процесс получения стабильных СВУТ из бурых углей при добавке спиртоуглеводородных смесей в дисперсионную среду и использовании механоактивации в роторно-механическом диспергаторе и аппарате вихревого слоя (ABC). Предложена принципиальная технологическая схема приготовления этих топлив. Разработан метод повышения калорийности СВУТ путем баротермической обработки, увеличивающей низшую теплоту сгорания СВУТ до 26 МДж/кг на рабочее состояние топлива, что в 1,3-1,4 раза выше, чем у ВУТ, полученных из бурых углей по традиционной технологии. Разработан метод получения катализатора 10% Co/SiC>2, с использованием которого синтезированы углеводороды, применяемые в качестве энергетической добавки при получении СВУТ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на: Международной конференции и V международном симпозиуме молодых ученых, аспирантов и студентов "Инженерная защита окружающей среды" (ЮНЕСКО) (Россия, г. Москва, 2001 г.); Международной конференции по теоретической и экспериментальной химии (Казахстан, г. Караганда, 2002 г.); International Conference on New and Renewable Technologies for Sustainable Development (Portugal, Ponta Delgada, 2002); 10th European Symposium on Comminution (Germany, Heidelberg, 2002); Расширенном заседании Научного совета по химии ископаемого твердого топлива РАН (Россия, г. Звенигород, 2003 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 работ.
Объем работы. Диссертационная работа, состоящая из введения, 7 глав, выводов и приложений, изложена на 195 страницах машинописного текста, включая 38 рисунков, 49 таблиц и списка использованных источников из 109 наименований.
Модификация водоугольных топлив (ВУТ) с помощью химических добавок
Анализ приготовленных суспензий показал, что при температуре 25С размер наиболее крупных капель воды в суспензии не превышал 20 микрон. При нагревании размер капель постепенно увеличивался за счет коагуляции. Вязкостные характеристики определялись для углеводомазутных суспензий при изменении концентраций в следующих пределах, мас.%: мазут - от 100 до 40%; вода - от 0 до 50%; уголь - от 0 до 50%. Были также определены вязкостные характеристики для водомазутных эмульсий, которые использовались для приготовления углеводомазутных суспензий.
В результате опытов было установлено: вязкостные характеристики углеводомазутных суспензий в первую очередь зависят от вязкости мазута. Вязкость суспензий повышается за счет увеличения как доли воды, так и доли угля, причем влияние на вязкостные характеристики суспензии как воды, так и угля равноценно для данных условий.
Установлено, что вязкость суспензий зависит от суммарной концентрации: вода + уголь, в то же время не зависит от соотношения этих компонентов.
Равноценность влияния на вязкость суспензии воды и угля объясняется в данном случае приблизительно одинаковыми размерами капель воды и угольных частиц, заключенных в мазуте, который является дисперсионной средой. Частицы твердой фазы (угля) не смачиваются водой и поэтому капли воды и частицы угля существуют самостоятельно, при этом свойства мелких капель воды приближаются к свойствам частиц твердой фазы за счет относительно высокого поверхностного натяжения на границе вода-мазут.
Таким образом, вязкость углеводомазутных суспензий будет увеличиваться как за счет переизмельчения угля, так и посредством более тонкого диспергирования воды при постоянной концентрации. В то же время, увеличение температуры суспензии приводит к снижению вязкости как за счет снижения вязкости дисперсионной среды, так и за счет коагуляции капель воды.
В качестве поверхностно-активных веществ для трехкомпонентных топливных систем можно рекомендовать применять дипроксамины, проксамины, проксанолы, ОП-9, ОП-10. Каждый из этих стабилизаторов был проверен в лабораторных условиях и дал хорошие результаты при концентрации 0,05% по отношению к твердым компонентам.
В качестве активного стабилизатора трехкомпонентных суспензий может служить также тонкая угольная пыль (размер частиц менее 10-15 мкм), в количестве 2-4% от общего содержания угля /17/.
Оптимальный состав топливных суспензий характеризуется содержанием, мас.%: воды - 14-25; угля - 20-40; жидкого топлива (мазут, смола) - 40-60.
Поверхностно-активные вещества или тонкая угольная пыль, вводятся при влажности ниже 20%, или при высокой зольности твердой фазы ( 25%). Топливные суспензии, содержащие мазут, целесообразно готовить на базе мазута широко используемой марки М-100. Содержание угля в суспензии должно составлять 25-35%.
При производстве водомаслоугольных суспензий в качестве жидкого компонента целесообразно помимо мазута использовать вакуумный газойль (печное топливо), смолы различных технологических процессов переработки топлив, отработанные масла, отходы производства спиртов или их смесей /19/.
Стабильность углеводомазутных суспензий зависит от последовательности смешения отдельных компонентов. Наиболее стабильными получаются суспензии при введении угольных частиц в первоначально приготовленную водомазутную эмульсию при прочих одинаковых условиях.
Первоначально нужно готовить стабильную водомазутную эмульсию смешением воды и мазута в массовом соотношении 10-30 : 90-70. Затем в такую подготовленную дисперсионную среду по стандартной технологии приготовления ВУТ вводят бурый уголь. В этом случае отсутствует необходимость введения в суспензию активных добавок для стабилизации суспензии. Плотность суспензий составляет 1200-1250 кг/м3.В зависимости от содержания угля и воды удается получать стабильные в течение 30 суток суспензии с вязкостью не выше 1,3 Пас, обладающие повышенной теплотой сгорания (низшая теплота сгорания Q/равна 22-27 МДж/кг) /19/.
В /20/ предложен способ получения водомаслоугольных суспензий из бурого угля, основанный на модификации гидрофильной и высокопористой его поверхности омасливанием среднедистиллятными фракциями нефтепереработки с добавлением сульфированных гуматов натрия в качестве регулятора структурно-реологических свойств. Добавление нефтяных углеводородов в состав топливной композиции способствует повышению калорийности этого энергоносителя.
Описание лабораторной установки получения продуктов синтеза из оксида углерода и водорода при атмосферном давлении
Для улучшения реологических характеристик, повышения стабильности в условиях низких температур исследован ряд добавок, обладающих как стабилизирующими свойствами, так и снижающими структурную вязкость этих дисперсных систем. Стабилизирующие добавки не только препятствуют агрегированию угольных частичек в суспензии, но и предотвращают развитие коагуляционных структур, адсорбционно блокируя места сцепления частиц угля, препятствуя их сближению. Наряду с этим, стабилизаторы ВУТ можно рассматривать и как адсорбционные пластификаторы. В виде небольших добавок (0,05-0,1 мас.%) они как бы "разжижают", пластифицируют структуры ВУТ, понижая их прочность и структурную вязкость. Эти добавки снижают количество дисперсионной среды (в частности, воды), несвязанной молекулярными силами, но механически удерживаемой в ячейках структуры. При этом снижается гидрофильность дисперсной фазы (угля), за счет чего уменьшается объем дисперсионной среды, минимально необходимый для получения однородной, подвижной и предельно наполненной ВУТ /41,61, 62/.
В практике гидрофобизации водоугольных суспензий могут применяться ПАВ - коагулянты и высокомолекулярные соединения (спирты, эфиры, алкилированные спирты и т.д.). Длинные молекулы указанных соединений имеют множество связей и образуют прочные и разветвленные цепи, способные соединять удаленные друг от друга отдельные частицы дисперсной фазы (угля). В последние годы в мировой практике приготовления ВУТ предложено огромное количество диспергирующих и стабилизирующих добавок и ПАВ. Наиболее интенсивное исследование в этой области проводится в Японии и США. Исследованы диспергирующие агенты, представляющие собой формальдегидный конденсат сульфонатнафтеновых соединений. В комбинации с солями щелочных и щелочно-земельных металлов они вводятся в суспензию в количествах 0,01-5,0 мас.%. При этом вязкость получаемых суспензий не превышает 2,4 Пас при крупности угля менее 200 мкм., содержание дисперсной фазы 57-60 мас.% /61, 62/. К недостаткам этого метода следует отнести то, что введение щелочных и щелочно-земельных металлов при последующем сжигании ВУТ приводит к более быстрому корродированию используемого оборудования.
Кроме вышеуказанных применяли также добавки
сульфополициклических ароматических алкилсодержащих соединений или их солей (сравнительно дорогостоящих) в количестве 0,01-5,0% и 0,001-1,0% углеводородных масел.
В работе /63/ изучено изменение поверхностных свойств углей в процессе их длительного пребывания в условиях, имитирующих гидротранспорт по трубопроводам. Показано, что окислительно-гидролитические процессы, имеющие место при гидротранспортировании угля, приводят к изменению поверхностных свойств угля, связанному с переходом в дисперсионную среду полярных фрагментов. Указанные явления усиливаются изменением рН среды при вводе ингибиторов коррозии.
Способ снижения содержания влаги в углях, содержащих связанную воду, предлагается в /64/. В бурых, низкометаморфизованных каменных углях содержание влаги иногда достигает 40-50 мас.%; при этом, значительное количество воды в этих углях находится в связанном состоянии и, чтобы избавиться от нее, необходима длительная высокотемпературная обработка. Авторы /65/ для глубокого обезвоживания угля применяли кислые добавки, содержащие органические кислоты или фенолы, фенольные или неорганические кислоты в количествах 10% от массы угля. Затем уголь нагревали до 104-160С при давлении паров, позволяющем оставлять часть воды в жидкой фазе и выдерживали при этом давлении уголь в течение 1,5-2 ч. При этом содержание воды в угле снижалось до 15-25 мас.%. При сжигании такого угля вследствие использования вышеуказанных кислотных добавок вероятно увеличение выбросов NOx, СО, SO2 и некоторых органических соединений.
Подготовка водоугольных суспензий с различными добавками и при разных способах диспергирования угля и смешения с водой рассмотрена также в работе 161.
В 1661 исследовано получение ВУТ с максимальным содержанием дисперсной фазы из 17 типов углей (СССР, США, КНР, Австралии, ЮАР и др.) от бурых углей до антрацитов при создании суспензий со структурной вязкостью 2 Пас. Концентрация дисперсной фазы суспензий из различных углей с диспергирующими добавками в этом случае составляла 55-74 мас.%, а без добавок - всего 50,7-61,2 мас.%. Предложенные добавки улучшают стабильность и текучесть ВУТ из различных углей. Добавки содержали полиэфирные соединения или их производные на основе этилендиоксида (или смеси алкиленоксидов, содержащей этиленоксид) и активный неионогенный ПАВ, содержащий сульфокислотные группы, лигносульфонаты и др. продукты. Указанные добавки позволяют стабилизировать ВУТ в процессе их транспортирования по трубопроводам. Диспергирующий агент состоял из сополимеров солей щелочных и щелочно-земельных металлов -олефинмалеинового ангидрида и обеспечивал требуемую текучесть ВУТ (1,2 Пас), содержание дисперсной фазы достигало 62 мас.%. Как уже было отмечено ранее, использование соединений щелочных и щелочно-земельных металлов, в процессе сжигания ВУТ способствует более интенсивной коррозии оборудования, т.е. его износу.
Применительно к России производство алкилсульфатов на базе высших спиртов для приготовления ВУТ ограничивается нехваткой сырья, так же как и производство неионогенных ПАВ на базе окиси этилена. В последние годы производство высших кислот резко снизилось, хотя исходного сырья при депарафинизации дизельного топлива можно получить достаточно много. Прирост производства окиси этилена осуществляется только за счет зарубежных поставок и медленными темпами.
Производство алкилсульфонатов, полученных сульфированием высших а-олефинов, также весьма ограничено. Вообще же для целей стабилизации ВУТ применение новейших ПАВ пока нерентабельно - эти соединения весьма дороги и дефицитны. Ресурсы получаемых при окислении твердых парафинов моющих средств (мыла) более широки, однако их также не хватает.
Влияние температуры восстановления катализатора Co/Si02 на синтез углеводородов из СО и Н2
Нанесенные кобальтовые катализаторы гидрополимеризации СО считаются весьма перспективными, главным образом вследствие их высокой селективности в отношении синтеза н-алканов. Их обычно готовят нанесением солей Со на оксидные материалы, обладающие развитой поверхностью (силикагель, А120з, цеолиты). В ряде случаев применяют последующее термическое разложение нанесенной соли до оксидов Со. Полученные системы проявляют каталитические свойства только после активации водородом, т.е. восстановления части Со до металлического состояния.
Согласно распространенной двухцентровой модели механизма синтеза Фишера - Тропша, на поверхности восстановленных Co-содержащих катализаторов существуют активные центры двух типов /89-92/. Первый представляет собой кристаллиты металлического кобальта, на которых осуществляется диссоциативная адсорбция СО с дальнейшим гидрированием до метана. Центры второго типа являются бифункциональными и содержат, наряду с металлическим кобальтом, оксидную часть. Именно на них протекают окислительно-восстановительные и полимеризационные процессы, приводящие к образованию жидких углеводородов /92/. На основании этой модели можно считать, что свойства катализаторов синтеза Фишера - Тропша существенно зависят от количества и соотношения активных центров двух типов и состава оксидной фазы - характеристик, определяемых условиями активации катализатора водородом. Влияние этих условий (в основном температуры) на активность катализаторов и состав образующихся продуктов находит экспериментальное подтверждение /93, 94/. Вместе с тем имеющиеся данные разрозненны, их трудно сравнивать, поскольку они относятся к катализаторам разных составов, приготовленных различными способами. Особенно важно исследование влияния условий восстановления катализаторов синтеза Фишера - Тропша на их свойства.
Этот раздел посвящен изучению влияния температуры восстановления модельного катализатора 10% Co/Si02 на синтез углеводородов из оксида углерода и водорода.
Как показал эксперимент (рис. 3.5) кривая ТПВ катализатора 10% Co/Si02 имеет пик с ярко выраженным максимумом при 240С, соответствующий восстановительному разложению нитрата кобальта на поверхности силикагеля /91, 95/. Следующий за ним небольшой максимум характеризует восстановление образовавшегося из нитрата кобальта СоО до Со0. Кривая ТПВ кристаллогидрата Co(N03)2 6Н20, показанная на том же рисунке пунктирной линией, в низкотемпературной области (Т 350С) выглядит аналогично, поскольку характеризует те же реакции разложения нитрата и восстановления двухвалентного кобальта. При температурах выше 350С происходит значительное поглощение Н2 катализатором, не завершающееся по крайней мере до 700С. Оно обусловлено восстановлением трудновосстанавливаемых кобальт-силикатных соединений, формирующихся на поверхности катализатора при высоких температурах /91, 95/.
Из данных ТПВ следует, что в обычных условиях активации Co-катализаторов водородом (400-500С) часть Со остается в окисленном состоянии. В общем виде состав оксидной фазы и соотношение Со/Со+л на поверхности контакта определяют его каталитические свойства.
Были изучены также каталитические свойства системы 10% Co/SiCb после изотермического восстановления в интервале температур 350-500С.
На рис. 3.6 показаны типичные зависимости конверсии СО и выходов продуктов на катализаторах 10% Co/Si02 0T температуры синтеза.
В результате проведенных экспериментов установлено, что повышение температуры восстановления катализатора (Гв) с 350 до 400С
Зависимость активности катализатора от Тъ носит экстремальный характер. Из полученных данных (табл. 3.3, рис. 3.7) видно, что максимальная конверсия СО (44%) при оптимальной температуре синтеза достигается на образце, восстановленном при 400С. Этот же образец имеет наибольшую производительность по жидким углеводородам: их выход составляет 54 г/м . Однако газообразование на нем возрастает в еще большей степени: суммарный выход газов равен 41 г/м3. В результате температурная зависимость селективности катализатора 10% Co/Si02 в отношении образования жидких углеводородов имеет ярко выраженный минимум при Тв = 400-450С (рис. 3.7). Следует отметить, что выход метана достигает максимума при Гв = 400С, а затем резко уменьшается и при Тп — 500С составляет только 3 г/м3. Аналогичная зависимость была отмечена ранее для цеолитных катализаторов /94/.
Оценка влияния содержания дисперсной фазы и дисперсности на реологические характеристики спиртоводоугольных суспензий
Водоугольные суспензии из бурых углей относятся к наиболее простому и широко распространенному типу дисперсных структур коагуляционного строения.
Эти суспензии образованы межмолекулярным сцеплением угольных частиц в неупорядоченные пространственные сетки-каркасы из первичных частиц угля, их цепочек и агрегатов.
При образовании коагуляционной сетки между частицами угля остается тонкая, термодинамически устойчивая прослойка дисперсионной среды, которая устойчива до тех пор, пока тепловое или механическое воздействие не разрушит установившуюся связь.
Коагуляционное сцепление частиц угля возникает преимущественно на участках наименьшей гидрофильности. А бурые угли обладают повышенной гидрофильностью. Поэтому концентрация дисперсной фазы текучей ВУС из бурых углей не превышает 40-43 мас.%.
Согласно современным представлениям, связанная влага в углях делится на физико-химическую (адсорбционную, кристаллогидратную, осмотическую и др.) и физико-механическую (капиллярную). Первая связана с органической массой угля и представляет из себя комбинацию с угольной структурой, как бы являясь ее компонентом.
Удаление из ОМУ капиллярно связанной влаги сушкой позволяет уменьшить структурную прочность угля, т.е. способствует разрушению угольного вещества.
Минеральная часть угля практически не содержит пор и при сушке угля не подвергается разрушению.
Одним из условий повышения концентрации дисперсной фазы в ВУТ на основе бурых углей КАБ, является уменьшение их влагоемкости.
Из изученных методов удаления влаги из бурых углей наиболее перспективным методом является их баротермическая обработка /109/, в результате которой протекает карбонизация ОМУ и повышается их гидрофобность. Основы этого процесса были ранее разработаны вИГИ/109/.
Для проведения экспериментов был выбран рядовой бурый уголь Березовского месторождения, технический анализ и элементный состав которого представлен в табл. 2.1 (образец 2).
Уголь измельчали в шаровой мельнице и фарфоровой ступке, затем рассеивали на приборе "Ritsch" на фракции -0,4+0,2 мм, -0,2+0,1 мм, -0,1+0,063мм и -0,063 мм.
Для определения влияния условий баротермической обработки на реологические свойства суспензий в качестве дисперсионной среды использовали воду, денатурированный этиловый спирт, мазут (М-100), дизельную фракцию углеводородов (марка "Л"), 15%-ную дизельную эмульсию (15 мас.% воды + 85 мас.% дизельной фракции углеводородов + 0,05 мас.% ПАВ). Концентрация дисперсной фазы составляла 40 мас.%.
Приготовление 40%-ной суспензии производилось механическим перемешиванием в течение 10 мин в стакане диаметром 70 мм дозированных количеств угля и дисперсионной среды.
Суспензия в количестве 100 г загружалась во вращающийся автоклав (объем 0,5 л), нагревалась до 270С и выдерживалась в течение 1 ч при этой температуре.
Перед разгрузкой автоклава сбрасывалось избыточное давление с помощью вентиля, при этом с каплями жидкости выделялся газ с резким запахом.
Результаты экспериментов представлены в табл. 5.1. Для сравнения в табл. 5.2 приведены известные данные, опубликованные в /109/, а на рис. 5.1 - влияние времени изотермической обработки на изменение давления насыщенных паров в автоклаве.
Как следует из представленных в табл. 5.1 экспериментальных данных, наименьшей вязкостью обладает 40%-ная суспензия, где в качестве дисперсионной среды применяли воду.
Использование в качестве дисперсионной среды денатурированного этилового спирта, дизельного топлива марки "Л", топочного мазута марки М-100 и вододизельной эмульсии приводит к загущению исходной суспензии. Например, для 40%-ной спиртоугольной суспензии вязкость равна 1,31 Пас. Причем при использовании мазута полученная суспензия при 20С вообще практически не текуча (вязкость равна 5,02 Па-с).
Эти данные позволяют сделать предположение, что в процессе приготовления суспензии дисперсионная среда так реагирует с дисперсной фазой, что образуется прочная и толстая адсорбционно-сольватная оболочка, которая затрудняет течение частиц дисперсной фазы относительно друг друга. Т.е. характер структурно-реологических свойств для углеуглеводородных композиций иной, чем при использовании воды в качестве дисперсионной среды. Подтверждением этому служит вязкость суспензий, полученных смешением бурого угля с вододизельной дисперсионной средой, которая увеличивалась с 0,33 до 1,55 Па-с.
После обработки суспензий при 270С в течение 1 ч вязкость суспензий уменьшается, особенно резко это наблюдается для спиртоугольной суспензии (уменьшение вязкости с 1,31 до 0,264 Пас).
