Способ переработки торфа или бурого угля

СОЮЗ СОВЕТСКИХюиииаавааРЕСПУБЛИК С 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМ ство СС 8, 1980 н чакциа аа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРМТИЙ(46) 23.05,83. Бюл. 9 19 (72) П.И. Белькевич, И.И, Лиштван, Г.М. Прохоров и Г,А, Толстиков (71) Институт торфа АН Белорусской ССР(56) 1, П.И. Ыелькевич, Н,Г. Голова" нов. Воск и его технические аналоги Минск, 1980, с. 25, 37.2. Авторское свидетель СР 9 810759, кл. С 10 0 43/О (прототин).(54)(57 ) 1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА ИЛИ БУРОГО УГЗИ путем экстракции их диметилформамидом или диметилсульфок сидом при весовом соотношении растворитель:исходное сырье (1,0-5):1 при повышенной температуре с получе;" нием экстракта и обеэбитумирован-. ного остатка и последующей переработки целевых продуктов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью,Л 010А повышения эффективности процесса, экстракцию проводят 0,5-3 ч, экстракт обрабатывают гидроокисями или карбонатами щелочных металлов в весовом соотношении с битумом экСтракта (0,1-0,5):1 при 95-160 С в течение 0,5-2 ч с отделением солей карбоновых кислот и перекристаллизацией их иэ уксусной кислоты, с выделением целевых продуктов типа гуминовых кислот, из остатка экстракции удаляют перегонкой раствори- тель и после Сушки остатка получа" ют краситель древесины, а обезбитумированное топливо обрабатывают гидроокисями или карбонатами щелочных металлов в весовом соотношении с обеэбнтумнрОВаНнЫм топлиВОМ (0,1-1):1 при 100-150 С в течение 0,5-2,0 ч с получением раэжижителя цементных растворов.2. Способ по и. 1, о т л аю щ и й с я тем, что экстр ю проводят при 95-160 С.Изобретение относится к переработке торфа или бурого угля и можетбыть использовано в нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности,Известен способ переработки торФа или бурого угля путем выделениясырых торфяных и буроугольных битумов, содержащих 10-20 несвязанныхкарбоновых кислот, экстракцией торфяной или буроугольной крошки бен- (Оэолом, петролейным эфиром, бензином и другими органическими растворителями, не смешивающимися с водой,с последующим отгоном растворителяиэ полученной мисцеллы сырого торфяного или буроугольного битума (,1(.При экстракции бензином получагот с выходом 2-5 от, веса торфасырой торфяной воск с т.капл. 7274 С, а из бурых углей Днепропетровского и Южно-Уральского место"рождений извлекают до 9, а смесьюэтанол-бенэол до 20 битумов, имеющих т.капл. 86-87. Выход битумовпо данному способу не превышает 1520 от исходного веса угля или торФа, при этом не решается вопрос использования обезбитумированных остатков угля и.,торфа.Наиболее близким к.изобретениюявляется способ переработки торфаили бурого угля путем экстракцииих диметилформамидом или диметилсульфоксидом при весовом соотношении растворительгисходное сырье1,0-4,5) г 1 при 90-9 С)с получе- З 5нием экстракта и обезбитумированного остатка и последующей переработкой экстракта. При этом дости.гается выход битумов до 25, извлекаются полностью воска с сохране- . 40нием их исходной структуры. Выделенные битуьы разделяются из разбав.ленного экстракта на сырой торфянойвоск, битумы, растворимые в определенных органических растворителях, 45и на остаточные нерастворимые асфальтены (.2,К недостаткам способа относятсяневысокая степень извлеченИя битумов и отсутствие переработки обезбитумированного торфа.1Целью изобретения является повыгаение эффективности процесса переработки топлива, заключающееся вувеличении извлечения битума, получении из него кислот, красителей иутилизации обеэбитумированного топ. -лива.Поставленная цель достигаетсяспособом переработки торфа или бу"рого угля путем их экстракции диме 60тилформамидом (ДМФ) или диметилсульфоксидом ( ДМСО) при весовом соотношении растворительгисходное сырье ( 1,0-4,5)г 1, предпочтительнопри 95-160 фС, в течение 0,5-3 ч с 65 получением экстракта и обезбитумированного остатка, последующей обработки экстракта гидроокисями иликарбонатами щелочных металлов, взятых в весовом соотношениик битумуэкстракта ( 0,1-0,5) г 1 при 95-160 Св течение 0,5-2 ч с отделением солей карбоновых кислот и перекристаллизацией их из уксусной кислоты, свыделением целевых продуктов типа гуминовых кислот, удаления из остатка .экстракции перегонкой растворителяи сушки остатка с получением красите"ля древесины, и обработки обезбитумированного топлива гидроокисямиили "карбонатами щелочных металлов,взятых в весовом соотношении к обеэбитумированному топливу (0,1-1,0)г 1,при 100-150 С в течение 0,5-2,0 чс получением разжижителя для цементных растворов. П р и м е р 1. Навеску 180 гторфяной крошки с размерами частиц0,25-10 мм сфагново-пушицевого торфасо степенью разложения 40, влажностью 20, зольностью 3,1 и .биту-:минозностью 4,2 загружают в 810 гДМФ (соотношение экстрагентгторф4,5 г 1) и нагревают при 95 С в тече"ние 3,0 ч, затем сливают мисцеллу,Получают 870 г экстракта (выход битума 33) и 120 г обезбитумированного торфа.После этого в битумный экстрактДМФ при 90-100 С добавляют постепенно 30 г гидроокиси натрия (соотношение щелочьгбитум 0,5 г 1). Происходит разогрев реакционной смеси, которую подогреваютдо 1 б 0 С и выдерживают при этой температуре 2,0 ч,озатем охлаждают смесь до 20 С иотфильтровывают выпавшие соли карбоновых кислот, которые промываютсвежей порцией ДМФ и получают приэтом 21,3 г солей с т.пл. 122-175 фС,а после перекристаллизации из уксусной кислоты получают 16,2 г(11,2 на сухой торф) карбоновыхкислот с т.пл. 89-91 СС (кислотноечисло 46-75, число омыления 163,эфирное число 88, йодное число 18),Элементный анализ,Найдено, г С 77,32, Н 12,18,0 (по рази.) 10,57.Из маточного раствора экстракта отгоняют под вакуумом растворитель и после сушки получают 31 г(, 21,5 на сухой торф) битумногопродукта с т.пл. 95-125 С. Содержание азота 2, 1. Этот продукт используют как краситель. К 120 гобезбитумированного торфа добавляют 120 г соды (соотношение соль щелочного металлагторф 1 г 1 ), перемешивают при 150 С в течение 1,5 ч,а затем используют как разжижительцементных растворов.1018961 Количествообезбитумированного торва (угля), г в а,180 г, 0,25 частицы 10 ммсте лож вла 20 нос бит нос ень раэние 40, ность зольь 3,1,ДМФ, 810Условия проведения остальныхопытов приведены в табл. 1, характеристика полученных продуктов - втабл. 2,Битумы, извлекаете ДМФ и ДИСО,имеют .в ИК-спектрах в области гкдроксильных групп и дииеров кислотиэбытокное поглощение, что можетсвидетельствовать о содержании виих веществ, близких к гуминовыикислотам, Элементный анализ на азот 10показал наличие его в этих продуктах;Разделение битуиов экстракцней.,органическими растворителями гексан,беиэил,хлороформ,перхлорэтклФнтрихлорэтилен,бенэол-спирт и спирт-толуол позволяет получать продукты,содержащие разное количество восков.Такпрк экстракции из битума после отгонки ДИФ илк ДИСО бензином БРполучают сырой торфяной воск с максииальйым выходом от содержания его вугле или торфе.Спектры ПМР всех битумов, содер.жащих воски, имеют общие сигналыпротонов (б.м.д)ю 083 и 093 (СН 3 ) 251,22-1,25 (СН) 2,20 (-О-СН и-О-СН) и 6,95-7,40 (-СН=СН=.). Соотношения интегральных плсардей сигна- ,лов протонов этих группотнесение к.площддн метиленовых протонов с химическим сдвигом 1,23 м.д., позволяют сравнить содержание эфирови ненасыщеннйх углеводородов в раэЛичяах битумах, Б спектрах ПМР битумов заметно отличие также площадейслабопольных сигналов протонов. с З 5химическим сдвигом в области 3,54,5 м.д. к 5,5-6,5 м.д что от.вечает протонам гидроксильных групп,и протонам, соседних с ненасыщенной связью и близких с карбоксильной группой.Это согласуется с элементныманалиэси: кислотными и эфирнымичислаии, а также с ИК-спектрамипродуктов. 445 В ИК-спектрах солей кислот име-ются полосы поглощения 1570-1580 см свкдетельствующие о присутствии органических солей. Полосы поглощения с максимом при 1110-1740 см соответствуют валентным колебаниям связей варбонильных групп. ИК- спектры кислот также содержат полосы поглощения, см : 1280, 1250, 1180, 1080, 1050 (карбоксильная группа) и 3500-2500 см-" (димеры кислот) в виде широкой области средней интенсивности. Имеются полосы 2850, 1470, .725 см (алифатическая цепь), 2920, 1410, 725 (алифатическая цепь) и 2920, 1410 и 1380 см (метильная группа); В ПМР-спектрах обнаруживаются сигналы с химическим сдвигом при 0,85 и 0,96 м.д. ("СН ), 1 23 (=СНа), 2 20-2, 40 (-СНО -СИО ), 7,12-7,20 (=ССНСН-С=О) .Эти результаты свидетельствуют о составе получаеюаюх смесей карбоновых кислот, содержащих в основном компоненты, в молекулах соединений которых имеются алнфатические цепи и метиленовые группировки прн карбонкльных и карбоксильных группах.Остаток битумного экстракта проверен иа использование в качестве красителя (табл. 3), а обезбнтумированный торф после обработки щелочнымн или нх солями - как разжижнтель глинистых и цементных растворов. Условия получения рассмотрены в опытах 1-7. Битумный остаток экстракта используется в виде порошка с растворением в водных растворах ДИФ и ДМСО при соотношении водаграстворитель (0,3-1):1 или без добавления воды с концентрацией растворов 5-30. Таким образом из торфа и бурого угля получают воск, карбоновые кислоты, краситель древесины и разжижители цементных растворов.Т а б л и: ц а 11018961 Продолжение таблицы 1 Количество экстракта",г Температураэкстракции Ф С При мер Экстрагеитрастворитель ( ДМФ,ДМСО), г 85 ДМСО, 128 41 2 В 1 150 0,5 138 ДМФ, 120 34 4,5:1,ДМФ, 300 44 ДИСО, 60 32 ДМФ, 120 231 5:1 ДМФ, 150 Исходное сырье торф, 128 грчастицы 0,25"10 мм,степень разложения 40,влажность20, зольность 31 юбитуминозность 4,2 3 Торф, 60 г,частицы 0,2510 мм,разложение35, влажность 35,зольность3,2,; битуминоэность4,5 4 Бурый уголь,65 г,влажность 25,зольность6,1, битуминоэность6,2 5 Бурый уголь, 60 гвлажность 14, зольность 5, битуминозность 5,8 Бурый уголь,60 г, влажность 14,. зольность 6,5, битуминозность 5,8 7 Торф, 30 г,частицы 0,2510 мм,разложение 35,зольность3,2, влажность 2,битуминоэность 4,5 Соотношение экстрагент/торфуголь) Продолжитель ность экстракции,ч 95 1,5 170 155 0,5 330 95 3,0 75 155 1,5 146 162 3,2 158 Количествообезбитумированного тор-фа ( угля), г3%ок фооъ нхР %в1 1 1 1 ЦФоо 13 ХХ И Ф4 3%со са кхэо аЕОХ 3 ОйхР%3 Х 1 9оох коно ахохоМКО ЗХ 1 .1 1 1 1 1 1 1 о с %0 1 Ф %О ох ноо 09 Ф 1 000% 1 %О Ю с СЧ 3 с о1 1 11к 1 1 И 11 11 1 Е 1 11 1 1 1 1 1 ,1 1 1 а х х3 н 0 а О во к кхо сох ОО х Ю м н 1 а 1 Ч-1 111 н1 Ч 1 Ч О Я %4о 1 Ч 3 Ч 1 Ч 1 о %-1 л 1х ааоВ Е 1 1 1 1 1 1 1 1 163 1 Н 1 Х 1 03ано 1 Х 1 й 1 1 Х 1 333 1 1 1 о к ао Ю Х 1 И Х 1110189611018961 Таблица 3 Показатели Характеристика при окраске Проникаюшая способность .ммв поверхность древесины Полная, 0,01-1 мм. Хорошая, без отслоения при нагреве. Адгезия к древесине,Выявление цветности древесины Имитация цвета ценных породдревесины Светостойкость Изменения в цвете не наблюдается. Прочность соединения лаковогослоя с окрашенной поверхностью Составитель Е. ГорловаавееШШШ т ю ееВ Ш ВВШВИШ а Заказ 3634/19 Тираж 503 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж 35, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патентп, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Растворимость, совместимость сдругими красителями и растворителями Раствор хорошо совместим с водой при соотношении вода:раствор (0,3-1):1. Совместим с органическими растворителями красителей и с кислотными красителями. Не требует дополнительного приготовления, а может использоваться в виде маточного раствораДИФ или ДИСО. Нри концентрации растворов 1030 хорошо выявляет цвет древесины ореха, дуба, красного дерева. Растворы хорошо имитируют древесину клена, березы и осины поддревесину ореха и дуба. Хорошая адгезия, отслоения нитролаков и полиэфирных покрытий ненаблюдается