一種劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于劣質(zhì)褐煤一般具有水分、灰分含量高等缺點(diǎn)，且地處偏遠(yuǎn)，運(yùn)輸困難，且由于 其具有易自燃的特點(diǎn)，使其貶存困難，從而限制了對(duì)它的應(yīng)用。目前對(duì)褐煤的利用主要集中 于氣化、中低溫?zé)峤饣蛱岣菜峄蚝置合灥裙に?，也就是說世界各國(guó)對(duì)褐煤的利用僅僅局 限于提質(zhì)、燃燒、轉(zhuǎn)化=個(gè)單獨(dú)的層面和直接利用方面，未達(dá)到對(duì)褐煤的高效潔凈利用。由 于褐煤是一種較為年輕的煤，除了上述存在的缺點(diǎn)外，其還具有反應(yīng)活性高、褐煤中含有煙 煤、無煙煤中所不具有的腐植酸、褐煤蠟等有較高附加值物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。因此有研究者提出通 過集成禪合，對(duì)褐煤實(shí)施分質(zhì)、分級(jí)的高效潔凈利用。其中在"低階煤梯級(jí)利用的多聯(lián)產(chǎn)工 藝"專利中，首先對(duì)低階煤進(jìn)行溶劑萃取，提取褐煤蠟；隨后將提蠟后的殘?jiān)M(jìn)行熱解，生產(chǎn) 焦油、粗煤氣、半焦。最后將半焦進(jìn)行氣化。
[0003] 而褐煤在腐植酸方面，現(xiàn)有技術(shù)的重點(diǎn)在于提高腐植酸鹽及腐植酸的產(chǎn)率，對(duì)于 提取完腐植酸的褐煤殘?jiān)?，研究者們考察了其?duì)重金屬離子化(VI)、化（II)、化（II)等的吸 附性能，但其它方面的利用方法卻無人報(bào)道。由于腐植酸只是褐煤中的含有酪哲基、駿基、 幾基等活性官能團(tuán)的一類高分子物質(zhì)，除它之外，褐煤中還含有大量的有機(jī)物(用工業(yè)分析 指標(biāo)中的揮發(fā)分、固定碳指標(biāo)表征)，因此可將其進(jìn)一步進(jìn)行加工處理。
[0004] 綜上所述；目前褐煤的利用世界各國(guó)僅僅局限于提質(zhì)、燃燒、轉(zhuǎn)化S個(gè)單獨(dú)的層面 和方向，沒對(duì)褐煤的高效潔凈利用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，具體包括W下步驟： (1) 提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤殘?jiān)透菜岙a(chǎn)品； (2) 將褐煤殘?jiān)冗M(jìn)行干燥，隨后放入熱解反應(yīng)器，升溫?zé)峤?，即可生產(chǎn)得到半焦、焦炭 和粗煤氣。
[0006] 本發(fā)明步驟（1)所述褐煤殘?jiān)鼮槊摮龈菜岬臍堅(jiān)渲锌偢菜岷啃栊∮?10〇/〇。
[0007] 本發(fā)明步驟（2)所述干燥可采用空氣自然干燥或者熱風(fēng)干燥的方法，干燥溫度范 圍為室溫^l〇〇°C，干燥至褐煤殘?jiān)暮啃∮?0%。
[0008] 本發(fā)明步驟（2)所述熱解過程在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，其中熱解溫度為 400°C~750°C，熱解時(shí)間為0.化~3h。
[0009] 本發(fā)明的原理；褐煤存在水分含量高、氧含量高、可磨性差等缺點(diǎn)，當(dāng)它被用作氣 化、煉焦等工藝過程的原料時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行干燥處理，且由于褐煤較年輕，其氧含量高，在 煤大分子結(jié)構(gòu)中氧的存在形式主要是W駿基、酪哲基、醒基、幾基等官能團(tuán)形式存在，該些 基團(tuán)可與存在于煤孔隙中的水分子形成氨鍵，從而使干燥工序的能耗變高。通過先提腐植 酸，使煤中的氧大部分被腐植酸帶走，從而降低水分子與煤中氧形成氨鍵的數(shù)目，降低水分 子與煤的結(jié)合力，使干燥工序能耗降低。由于提取完腐植酸的褐煤殘?jiān)休^高的揮發(fā)分 和固定碳，又由于褐煤大分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，此外，由于褐煤殘?jiān)醒鹾拷档涂商岣吆置簾?解過程中的焦油產(chǎn)率，因此通過第一步的腐殖酸提取得到褐煤殘?jiān)?，可用于熱解工藝，生產(chǎn) 焦油、半焦及粗煤氣。因此本發(fā)明的先提腐植酸、后對(duì)褐煤殘?jiān)M(jìn)行熱解生產(chǎn)半焦、焦油及 粗煤氣的工藝路線是一條對(duì)劣質(zhì)褐煤實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用的有效途徑。
[0010] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明所述方法不僅可W得到腐殖酸，而且對(duì)褐煤殘?jiān)苯舆M(jìn)行熱解還可W生產(chǎn)焦 油、半焦及粗煤氣；脫出腐植酸得到褐煤殘?jiān)鹾康?，水分子與煤分子氧原子間的氨鍵數(shù) 量少，內(nèi)水與煤礦之間的作用力小，可W使熱分解干燥工序能耗低，褐煤熱解過程中的焦油 產(chǎn)率高。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 所述內(nèi)容。
[001引 實(shí)施例1 (1) 腐植酸的提取：用2. 5%的氨氧化鋼堿溶液作為提取劑，提取溫度80°C，提取反應(yīng)化 后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾分離，濾液用鹽酸調(diào)節(jié)抑為1. 0進(jìn)行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸產(chǎn)率 為76. 13%，腐植酸的品質(zhì)分析見表1. 2 ;殘?jiān)?jīng)過干燥(采用熱風(fēng)干燥：干燥溫度50°C，干燥 時(shí)間2小時(shí))，其品質(zhì)分析見表1. 3,從表1. 1、表1. 2、表1. 3中數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)過腐植酸提取 過程，原料褐煤中的含氧官能團(tuán)主要集中于腐植酸產(chǎn)品中，而殘?jiān)械暮豕倌軋F(tuán)含量大 大降低，通過腐植酸提取，確實(shí)可降低褐煤中的氧含量。
[0013]表1. 1原料褐煤的品質(zhì)分析
(2) 褐煤殘?jiān)鼰峤馍a(chǎn)焦油、半焦及粗煤氣，熱解的工藝條件為：熱解溫度60(TC、時(shí)間 1小時(shí)、對(duì)原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤殘?jiān)謩e熱解，焦油產(chǎn)率由原來的7. 2%提高到 了 9. 3%，由此可看出，通過腐植酸的提取，降低氧含量，確實(shí)可提高焦油產(chǎn)率，此外，半焦的 產(chǎn)率為55. 2%，粗煤氣的產(chǎn)率為29. 3%。
[0014] 實(shí)施例2 (1) 腐植酸的提?。河?. 0%的氨氧化鋼堿溶液作為提取劑，提取溫度80°C，提取反應(yīng) 化后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾分離，濾液用鹽酸調(diào)節(jié)抑為1. 0進(jìn)行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸產(chǎn) 率為47. 61%，腐植酸的品質(zhì)分析見表2. 2 ;殘?jiān)?jīng)過干燥(采用自然空氣干燥，干燥至褐煤 殘?jiān)暮啃∮?0%)，其品質(zhì)分析見表2. 3,從表2. 1、表2. 2、表2. 3中數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)過 腐植酸提取過程，原料褐煤中的含氧官能團(tuán)主要集中于腐植酸產(chǎn)品中，而殘?jiān)械暮豕?能團(tuán)含量大大降低，通過腐植酸提取，確實(shí)可降低褐煤中的氧含量。
[0015] 表2. 1原料褐煤的品質(zhì)分析
(2) 褐煤殘?jiān)鼰峤馍a(chǎn)焦油、半焦及粗煤氣，熱解的工藝條件為；熱解的工藝條件為： 熱解溫度400°C、時(shí)間1小時(shí)，對(duì)原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤殘?jiān)謩e熱解，焦油產(chǎn)率 由原來的8%提高到了 12. 3%，由此可看出，通過腐植酸的提取，降低氧含量，確實(shí)可提高焦 油產(chǎn)率，此外，半焦的產(chǎn)率為55. 7%，粗煤氣的產(chǎn)率為27. 4%。
[001引 實(shí)施例3 (1)腐植酸的提?。河?. 5%的氨氧化鋼堿溶液作為提取劑，提取溫度80°C，提取反應(yīng) 化后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾分離，濾液用鹽酸調(diào)節(jié)抑為1. 0進(jìn)行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸產(chǎn) 率為47. 61%，腐植酸的品質(zhì)分析見表3. 2 ;殘?jiān)?jīng)過干燥(采用自然空氣干燥)，其品質(zhì)分析 見表3. 3,從表3. 1、表3. 2、表3. 3中數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)過腐植酸提取過程，原料褐煤中的含氧 官能團(tuán)主要集中于腐植酸產(chǎn)品中，而殘?jiān)械暮豕倌軋F(tuán)含量大大降低，通過腐植酸提取， 確實(shí)可降低褐煤中的氧含量。
[0017]表3. 1原料褐煤的品質(zhì)分析
(2)褐煤殘?jiān)鼰峤馍a(chǎn)焦油、半焦及粗煤氣，熱解的工藝條件為；熱解的工藝條件為： 熱解溫度700°C、時(shí)間1小時(shí)，對(duì)原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤分別熱解，焦油產(chǎn)率由原 來的8. 5%提高到了 13%，此外，半焦的產(chǎn)率為50. 5%，粗煤氣的產(chǎn)率為28%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤殘?jiān)透菜岙a(chǎn)品； (2) 將褐煤殘?jiān)冗M(jìn)行干燥，隨后放入熱解反應(yīng)器，升溫?zé)峤猓纯缮a(chǎn)得到半焦、焦炭 和粗煤氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，其特征在于：所述褐煤殘?jiān)鼮槊?出腐植酸的殘?jiān)?，其中總腐植酸含量需小?0%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，其特征在于：步驟（2)所述干燥可 采用空氣自然干燥或者熱風(fēng)干燥的方法，干燥溫度范圍為室溫~l〇〇°C，干燥至褐煤殘?jiān)?含水量小于10%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，其特征在于：步驟（2)所述熱解過 程在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，其中熱解溫度為400°C ~750°C，熱解時(shí)間為0. 5h~3h。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種劣質(zhì)褐煤的梯級(jí)利用方法，屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將劣質(zhì)褐煤先進(jìn)行腐植酸提取，隨后將干燥的褐煤殘?jiān)M(jìn)行熱解，生產(chǎn)半焦、焦油和粗煤氣。與傳統(tǒng)的褐煤化工應(yīng)用相比，該新工藝路線具有以下優(yōu)點(diǎn)，首先通過腐植酸提取工藝步驟，一方面得到具有較廣應(yīng)用范圍的腐植酸，同時(shí)由于腐植酸的提取，降低了褐煤中氧含量，由此降低煤礦中的內(nèi)水與煤分子間存在的氫鍵，有助于褐煤的干燥處理；其次，將提取完腐植酸的低氧含量褐煤殘?jiān)糜跓峤夤に嚕苽浜置喊虢?、焦油和粗煤氣?br>【IPC分類】C07G99/00, C10B53/04
【公開號(hào)】CN104987873
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510269565
【發(fā)明人】王平艷, 王海龍, 劉謀盛, 路旭陽(yáng)
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日