一種無煙煤的預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤催化氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種無煙煤的預(yù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤催化氣化制天然氣技術(shù)是現(xiàn)代煤炭清潔利用的主要途徑之一。在進(jìn)行煤催化氣 化的設(shè)備中，流化床因其碳轉(zhuǎn)化率高、甲烷合成比例大，工藝技術(shù)成熟而被公認(rèn)為目前煤催 化氣化制天然氣最好的設(shè)備選擇。
[0003] 在目前的煤催化氣化技術(shù)中，褐煤、次煙煤以及煙煤等低階煤、中階煤由于結(jié)構(gòu)疏 松，易于催化劑負(fù)載，因而催化氣化的反應(yīng)活性高，故廣泛應(yīng)用于流化床煤催化氣化技術(shù)。
[0004] 然而，自然界中存在大量的無煙煤，因無煙煤屬于高階煤，變質(zhì)程度高、結(jié)構(gòu)致密、 揮發(fā)分低而含氧官能團(tuán)少、反應(yīng)性差，催化劑難以負(fù)載，因而無煙煤催化氣化制天然氣的利 用率很低。
[0005] 因此，如何提高無煙煤催化氣化的反應(yīng)活性，進(jìn)一步拓寬煤催化氣化制天然氣的 煤種適用范圍成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種無煙煤的預(yù)處理方法， 可提高無煙煤進(jìn)行催化氣化的反應(yīng)活性，進(jìn)一步拓寬了煤催化氣化制天然氣的煤種適用范 圍。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無煙煤的預(yù)處理方法，所述預(yù)處理方法包括：將無煙煤 原料粉碎成無煙煤顆粒；將所述無煙煤顆粒與含有催化離子的水溶液進(jìn)行混合，以使所述 催化離子負(fù)載在所述無煙煤顆粒的表面；其中，所述催化離子包括：堿金屬離子、堿土金屬 離子以及鎳離子中的至少一種；對由所述無煙煤顆粒與所述含有催化離子的水溶液構(gòu)成的 混合物進(jìn)行干燥處理，得到表面負(fù)載有所述催化離子的所述無煙煤顆粒；向干燥處理后的 所述無煙煤顆粒中加入粘結(jié)劑，并進(jìn)行成型處理，得到成型產(chǎn)物；將所述成型產(chǎn)物粉碎成無 煙煤顆粒粘結(jié)體。
[0009] 可選的，所述將無煙煤原料粉碎成無煙煤顆粒的步驟包括：在密閉環(huán)境下，對無煙 煤原料進(jìn)行粉碎處理，并在粉碎過程中通入空氣和/或純氧氣，獲得無煙煤顆粒。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選的，通入的所述空氣和/或所述純氧氣的溫度取值范圍為105~ 180。。。
[0011] 可選的，所述含有催化離子的水溶液包括：溶解有催化劑的水溶液；其中，所述催 化劑包括：堿金屬化合物、堿土金屬化合物、鎳化合物中的至少一種。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述催化劑為鉀鹽和/或鈉鹽。
[0013] 可選的，加入的所述催化離子的元素質(zhì)量為所述無煙煤顆粒總質(zhì)量的1%~ 20%〇
[0014] 可選的，所述干燥處理的溫度取值范圍為105~180°C。
[0015] 可選的，所述粘結(jié)劑包括：中溫瀝青和/或高溫瀝青。
[0016] 可選的，所述粘結(jié)劑的加入量為所述無煙煤顆?？傎|(zhì)量的3%~7%。
[0017] 可選的，所述無煙煤顆粒的粒徑取值范圍為80~109μm。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述無煙煤顆粒粘結(jié)體的粒徑取值范圍為大于等于0. 5mm且小于 5. 0mm〇
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的，80%及以上的所述無煙煤顆粒粘結(jié)體的粒徑取值范圍為1. 0~ 2. 0mm〇
[0020] 基于此，通過本發(fā)明實(shí)施例提供的上述預(yù)處理方法，通過對無煙煤原料進(jìn)行細(xì)粉 碎一負(fù)載催化劑一干燥成型再粉碎的工藝過程，提高了煤粒的表面積，增加了無煙煤顆粒 與催化離子接觸的表面積，使得催化離子有效地負(fù)載在煤顆粒表面。由于進(jìn)入催化氣化反 應(yīng)設(shè)備的無煙煤為表面負(fù)載有催化離子的無煙煤顆粒粘結(jié)體，粘結(jié)體的結(jié)構(gòu)致密程度要小 于現(xiàn)有技術(shù)采用的無煙煤原料顆粒，因此粘結(jié)體能表現(xiàn)出更高地反應(yīng)活性，在進(jìn)行后續(xù)的 催化氣化過程中，催化離子可形成熔融液態(tài)膜更好地覆蓋在粒徑細(xì)小的無煙煤顆粒表面， 增加了與煤焦接觸的界面，因而提供更多的活化表面積。
[0021] 上述預(yù)處理方法提高了無煙煤進(jìn)行催化氣化的反應(yīng)活性，有利于解決目前煤催化 氣化過程中無煙煤氣化效率低的問題，拓寬了煤催化氣化制天然氣的煤種適用范圍，提高 了碳轉(zhuǎn)化效率和甲烷收率；并且，上述預(yù)處理方法使得目前廣泛采用的流化床設(shè)備能夠更 加有效地氣化無煙煤，進(jìn)一步拓寬了流化床的煤種適用范圍。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種提高無煙煤催化氣化活性的預(yù)處理方法工藝流 程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025] 需要指出的是，除非另有定義，本發(fā)明實(shí)施例中所使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和 科學(xué)術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解，諸 如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義 相一致的含義，而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋，除非這里明確地這樣定義。
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提高無煙煤催化氣化活性的預(yù)處理方法， 該預(yù)處理方法包括：
[0027] S01、將無煙煤原料粉碎成無煙煤顆粒；
[0028]S02、將無煙煤顆粒與含有催化離子的水溶液進(jìn)行混合，以使催化離子負(fù)載在無 煙煤顆粒的表面；其中，催化離子包括：堿金屬離子、堿土金屬離子以及鎳離子中的至少一 種；
[0029]S03、對由無煙煤顆粒與含有催化離子的水溶液構(gòu)成的混合物進(jìn)行干燥處理，得到 表面負(fù)載有催化離子的無煙煤顆粒；
[0030]S04、向干燥處理后的無煙煤顆粒中加入粘結(jié)劑，并進(jìn)行成型處理，獲得成型產(chǎn) 物；
[0031] S05、將成型產(chǎn)物粉碎成無煙煤顆粒粘結(jié)體。
[0032]需要說明的是，第一、無煙煤原料變質(zhì)程度高，本身微孔數(shù)量和氧官能團(tuán)數(shù)量很 少，導(dǎo)致催化劑難以有效地負(fù)載在煤粒表面，使得后續(xù)進(jìn)行煤催化氣化的反應(yīng)活性低。對無 煙煤原料進(jìn)行適當(dāng)?shù)胤鬯樘幚恚墒沟么呋x子可有效地負(fù)載在煤顆粒表面。
[0033] 無煙煤原料的粉碎程度應(yīng)該控制在一個合理的數(shù)值范圍內(nèi)，破碎程度過小，則導(dǎo) 致粒徑尺寸過大，催化離子不能與煤粒表面充分接觸，后續(xù)進(jìn)行催化氣化的效果較差；破碎 程度過大，則導(dǎo)致粒徑尺寸過小，會導(dǎo)致在后續(xù)與含有催化離子的水溶液進(jìn)行混合的過程 中細(xì)小的煤粒發(fā)團(tuán)簇現(xiàn)象，不利于催化離子的負(fù)載，且由于破碎程度過大，粉碎工藝的成本 也會增加。
[0034] 優(yōu)選的，將無煙煤原料粉碎至粒徑取值范圍為80~109μm的無煙煤顆粒，可有效 提高煤顆粒的表面積，增加了無煙煤顆粒與催化離子接觸的表面積，使得催化離子有效地 負(fù)載在煤顆粒表面。使得在進(jìn)行后續(xù)的催化氣化過程中，催化離子可形成熔融液態(tài)膜更好 地覆蓋在粒徑細(xì)小的無煙煤顆粒表面，增加了與煤焦接觸的界面，提供更多的活化表面積， 從而提高了無煙煤氣化反應(yīng)的活性。
[0035] 并且，上述粒徑數(shù)值范圍還可保證煤粉在后續(xù)的與含有催化離子的水溶液進(jìn)行混 合的過程中不會因?yàn)榱竭^小而發(fā)生團(tuán)簇。
[0036] 這里，上述的粒徑取值范圍為80~109μm，換算為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的目數(shù)單 位即為180~140目。其中，目數(shù)定義為物料的粒度或粗細(xì)度，一般是指篩網(wǎng)在1英寸內(nèi)的 孔數(shù)。目數(shù)越大，說明物料粒度越細(xì)；反之，目數(shù)越小，說明物料粒度越大。
[0037] 無煙煤原料粉碎的粒徑進(jìn)一步更優(yōu)選地可以為90~106μm，即170~150目。
[0038] 第二、在上述步驟S02中，催化離子是指溶解在水中的催化劑陽離子。含有催化離 子的水溶液包括：溶解有催化劑的水溶液；其中，催化劑包括：堿金屬化合物、堿土金屬化 合物、鎳化合物中的至少一種。
[0039]例如，可以是將上述帶有催化活性的堿金屬化合物、堿土金屬化合物、鎳化合物中 的至少一種溶解于水中，水量以能夠完全溶解加入的催化劑為準(zhǔn)。
[0040] 這里，考慮到若催化劑的加入量過少，則會導(dǎo)致無煙煤顆粒表面沒有充分地負(fù)載 催化離子，不利于充分地提高煤催化氣化的反應(yīng)活性；而由于無煙煤顆粒的表面積有限， 若催化劑