CN101077986B - 多功能、高效合成氨造气型煤粘结剂 - Google Patents

Abstract

本发明为“多功能、高效合成氨造气型煤粘结剂”。属于煤化工、热工、物理等合成综合技术应用领域。它是通过研发三种高效添加剂并科学配伍而成：多功能高效粘接剂由高强粘结剂6公斤/吨煤+(助燃催化剂80％+固硫剂20％)混合料2公斤/吨煤，组合而成。众所周知，化肥企业目前所用的型煤工艺，一直沿用传统落后的工艺，存在型煤含碳量低、型煤热压强度和热稳定性差、造气质量不高、灰渣含碳量高、污染严重等问题。应用本发明粘接剂生产的型煤，不仅可以利用廉价的粉煤资源生产出高强度造气型煤，而且气化效果、热强度优于国家型煤一级标准(见试验报告)。既解决了传统型煤工艺存在的问题，又解决了原有工艺需要优质块煤的成本支出和资源紧张，且原有各化肥企业的气化工艺设备不需要改造，节约了技改资金。为型煤生产提供一个突破性、具有较高科技含量的技术支持。

Description

多功能、高效合成氨造气型煤粘结剂

优质无烟煤是我国化肥企业制气的主要原料，由于煤炭综采机械程度的提高，无烟粉煤占无烟煤产量的60％，块煤的供需矛盾日趋紧张。自60年代开始人们着手研究利用煤粉加工成型的型煤造气技术至今方兴未艾，全国化肥系统应用水煤气发生炉和工业燃气发生炉已有万余台，且还在逐年增加，而块煤的价格也成几倍增长，给中小型化肥企业带来很大的经济困难。所以研究以粉煤成型煤取代块煤技术也层出不穷，但型煤的关键技术--粘结剂技术却不甚理想，需要有新的突破。

1.技术领域及其背景

本发明在于提供一种多功能、高效造气型煤粘结剂。是属于煤化工、热工物理等合成技术与加成效应的综合应用技术领域。众所周知，化肥企业目前所用的型煤工艺，一直沿用传统的工艺，存在型煤含碳量低、抗高温强度和热稳定性不够，型煤造气质量不高、残留物含碳量高未充分燃烧、污染严重等问题。其本质原因在于粘结剂组成成分及型煤燃烧机理的掌握。本发明采用新型配伍和金属氧化物组成的粘结剂，用该粘结剂生产的型煤，可以采用地产粉煤资源，达到优质块煤的气化效果，且各化肥企业现有的气化工艺设备不需要改造，既降低了生产成本，又解决长期依靠外省提供优质块煤的紧张局面，为型煤生产提供一个突破性、具有较高科技含量的技术支持。

2.多功能高效粘结剂发明内容

2.1多功能高效粘结剂的组成及其特点

根据合成氨造气块煤的物理特性、化学特性，为使粉煤制成的型煤，达到优质块煤的气化效果，必须研究开发具有煤炭助燃催化效应技术，固硫消烟技术、强抗高温固化技术为一体的“多功能高效造气型煤粘结剂”。该复合粘结剂由抗高温固结强粘结剂+助燃催化剂+固硫消烟剂三种添加剂组成：

2.1.1抗高温固结强粘结剂：能使型煤不仅具有冷机械强度，而且具有惊人的热抗压强度，高温稳定性，并能提高灰熔点等综合功能，采用了有机和无机原料相结合，优势互补来实现的。其原料组成配比是：70％腐植酸+15％钠基硼润土+15％高岭土。

●腐植酸：是一种天然的有机高分子化合物，具有亲水性、离子交换性、分散性、粘结性、耐高温性等功能。

●钠基硼润土：能起碱交换作用、粘结作用，耐高温。

●高岭土：耐酸碱、有粘性、耐高温。

2.1.2助燃催化剂：

是由助燃剂和混合型强氧化剂组成，配比为：助燃催化剂＝60％助燃剂+40％混合型强氧化剂。

●助燃剂：由氯化钠组成，氯化钠不仅有助燃作用而且又能稳定化学反应，避免燃煤在炉中火势忽强忽弱、忽高忽低并有催化碳的功能。

●混合型强氧化剂：由25％高锰酸钾+25％硝酸钠+25％氯酸钾+25％高氯酸钾组成。这些强氧化剂既能在一定温度下对燃煤中的可燃物起催化分解反应，又能随着温度的升高，逐步释放出氧气助燃。

这些强氧化剂的混合使用，使燃煤在进入高温炉膛处于强烈催化分解反应之中，使型煤充分燃烧，这样型煤的中心部位在外层温度作用下，提供碳转化所需的温度，促使型煤内燃烧，实现气化型煤外燃与内燃同时气化，由于采用了内燃烧技术，大幅度降低灰渣含碳量，使煤炭得到充分利用，提高了气化效率。

2.1.3固硫消烟剂：由45％碳酸钾+45％碳酸钠+10％硫酸亚铁组成。碳酸钾能清除烟气中的硫化氢气体；硫酸亚铁是一种助燃消烟剂；碳酸钠在炉内高温下熔融的碳酸钠与燃煤产生的氯化氢、二氧化硫及二氧化氮有害气体发生化学反应，其反应方程式如下：

2HCL+Na₂CO₃＝2NaCL↓+H₂O+CO₂↑

SO₂+Na₂CO₃＝Na₂SO₃↓+CO₂↑

NO₂+Na₂CO₃→NaNO₃↓+CO₂↑

这样，燃烧产生的氯化氢、二氧化硫和氮的氧化物在盐的熔融过程中，以氯化钠、硫酸钠、硝酸钠的形式沉积在炉渣中。

综上述，合成氨造气型煤的粘结剂是采用了有机、无机及多种金属化合物等，通过科学的配伍复合而成的，利用各自特点在型煤燃烧过程形成高温固结、助燃消烟的作用。

2.2“多功能高效粘结剂”干粉综合配比及其溶化操作工艺

2.2.1“多功能高效粘结剂”干粉配比为高强度粘结剂6公斤/吨煤+(助燃剂80％+固硫消烟剂20％)混合料2公斤/吨煤组合而成。

2.2.2“多功能高效粘结剂”干粉溶化操作工艺：

●干粉和水的配比：原煤含水率≤8％按干粉∶水＝1∶1.1配水；原煤含水率≥8-13％按干粉∶水＝1∶0.85-0.95％配水。

●干粉溶化操作工艺：

①按上述配比量，把水在反应锅内升温到80℃

②水温上升到80℃后，开动搅拌器，将一包一包干粉缓慢倒入反应锅(每包干粉25公斤)，按配比量加足干粉；

③按配比量加完干粉后，升温到90-95℃，在此温度下反应20-30分钟即为成品液态粘结剂。终端温度控制在90-95℃。

2.2.3液态粘结剂的参数指标

序号	温度℃	比重(婆美比重计测)	粘度(旋转粘度计测)
				1	常温	1.4±0.05	70±2S
2	50	1.35±	50±2S
				3	90	1.3±	45±2S

3.应用“多功能高效粘结剂”生产型煤的流程及其造气质量

3.1按原煤干湿度及重量，添加液态粘结剂13-16％，并均匀搅拌成半成品。

3.2按型煤生产及造气操作工艺流程：见“附图1”

3.3应用多功能高效粘结剂生产的型煤主要质量指标对比

国家型煤质量指标	采用本发明粘结剂型煤检   测数据(福建三明化工厂)	传统石灰碳工艺   型煤数据
			冷强度≥80kg/球  为一级  冷强度≥55kg/球  为二级  冷强度≥40kg/球  为三级	冷强度≥55公斤/球	冷强度≥50-65公斤/球
热强度≥40kg/球  为一级  热强度≥25kg/球  为二级   热强度≥20kg/球  为三级	热强度≥70公斤/球且在  900℃高温灼热后，入水不破损，  具有惊人的高温抗压强度	热强度≥35-50公斤/球
			热稳定性≥90％  为一级  热稳定性≥75％  为二级  热稳定性≥65％  为三级	热稳定性≥95％	热稳定性≥80-85％

3.4采用多功能高效粘结剂生产的型煤造气气质与块煤、传统工艺型煤造气气质对比

4.采用多功能高效粘结剂生产的型煤具有以下优点：

●对原煤的含水率极限从8％以下上升至13％仍然不影响型煤的各项指标。

●不需要用省外优质煤来配伍，可充分利用地产粉煤来造气，缓解了长期靠外省优质块煤的紧张趋势，降低了成本。

●与石灰碳化煤球相比，提高了20％含碳量，提高了产气量；

●采用本粘结剂极大地体现出型煤在高温状态下的惊人优势，在炉内高温状态下不破裂、不松散、不结疤；

●采用本粘结剂能提高碳的反应活性，产生的气体有效成分含量大于块煤产生的有效气体含量，同时降低SO₂排放量，降低带出物排放。

CO+H₂＝72-77％＞块煤CO+H₂＝70-72％

●采用本粘结剂能适应各化肥厂原有生产流水作业设备的工业化生产，能完全替代初级技术生产的石灰碳煤球，利用廉价地产粉煤生产出具有无烟块煤同样效果的合成氨造气型煤；

5.采用本粘结剂生产的型煤实用而经济

国内外关于气化型煤的开发及应用，已有较多的文献报道，但至今还没有见到国内外采用这种新型多功能、高效造气型煤粘结剂的报道，具有上述多功能特点的产品未见述及，真正能适应化肥厂现有设备进入工业化生产的也未见述及。

所以结合我国国情，在不改变化肥厂设备、不改变煤气发生炉前提下，利用廉价的地产无烟粉煤，配伍本发明的多功能粘结剂，生产出具有甚至优于无烟块煤造气质量的型煤是实用而经济的选择。

型煤、原煤分析数据如下：

型煤、原煤分析数据如下(12月16日)：

Claims (1)

1. FF-.一种多功能、高效粘结剂，该粘结剂用量为5-6kg/吨煤的抗高温固结粘结剂和用量为2-3kg/吨煤的混合料组合而成；其特征在于：

   所述混合料由80％的助燃催化剂和20％的固硫消烟剂组成；

   所述抗高温固结粘结剂是由70％的腐植酸、15％的钠基膨润土和15％的高岭土组成；

   所述助燃催化剂是由60％的助燃剂氯化钠和40％的混合型强氧化剂组成；其中，该混合型强氧化剂是由25％的高锰酸钾、25％的氯酸钾、25％的硝酸钾和25％的高氯酸钾组成；

   所述固硫消烟剂是由45％的碳酸钾、45％的碳酸钠和10％的硫酸亚铁组成。

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