CN101775321B - 一种型焦及型焦、煤气和焦油的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种型焦及型焦、煤气和焦油的生产方法。所述型焦的干燥基挥发分低于10质量％，干燥基固定碳含量为70质量％以上，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性大于90％，干燥基高位发热量为6000卡/克以上。所述生产方法以低变质程度煤的无粘结剂热压型煤为原料，于外热式干馏装置中通过温度为550℃-1000℃的干馏得到型焦，然后，所得的气态产物经间接冷却分离后，获得煤气和焦油。本发明所得型焦生产成本较低、反应活性良好，其生产工艺简单有效。
Description
技术领域
本发明涉及一种型焦及型焦、煤气和焦油的生产方法。具体来说，本发明涉及一种型焦及用低变质程度无粘结剂热压型煤生产型焦、煤气和焦油的方法。
背景技术
在煤炭深加工技术方面，采用适当的干馏加工工艺，加工低变质程度煤以生产型煤型焦制品，可实现低变质程度煤的高效洁净利用。
褐煤或次烟煤属于变质程度较低的煤种，其特点是含水量高、挥发分高、碳氢含量低。特别是褐煤的氧含量高，由于所含酚羟基、羧基等含氧基团较为丰富，以致机械强度低、发热量低、易风化碎裂、易氧化自燃、不易化学加工等缺点。目前利用褐煤的基本方式为坑口发电，或者短距离运输之后作为燃料而直接燃烧。
褐煤干馏，是克服褐煤水分高、热值低、易风化和自燃等缺点的有效途径，也是利用褐煤获得煤基化工原料的主要途径之一。具体地，褐煤的热解加工工艺具有如下优势：
(1)可获得固定碳含量较高的褐煤型焦。褐煤型焦不仅是优良的焙烧燃料，而且由于其空隙发达，所以可广泛用作炭质还原剂、吸附材料、过滤材料等。
(2)可从所得褐煤焦油中获得较多酚类化合物。原因是褐煤中氧含量大大高于其他煤种。
(3)干馏煤气为社会广泛提供了清洁燃料和合成原料气。
褐煤热解产业的大规模扩展，势必带动煤焦油加工和煤气合成液体燃料产业的发展。而且，充分发挥煤质优势，提高资源利用价值，将使煤炭资源利用更趋于合理化。另外，褐煤热解产生的煤焦油对我国这样贫油的国家具有重要而深远的意义。
目前，通过煤的热解加工来生产型焦的工艺主要有如下四种：
(1)两段法生产工艺。首先对煤进行炭化处理，生成低温型焦，而后粉碎并压制成型块和进行型煤炼焦。
(2)一段法生产工艺。低温炭化一部分煤，将生成的型焦破碎后与另一部分仅经过干燥的煤混合，成型后进行型煤炼焦。
(3)使用粘结剂的一段法生产工艺。即将含有粘结剂的煤成型和进行生成型煤的炼焦。
(4)不使用粘结剂的一段法生产工艺。即将不含粘结剂的煤成型和进行生成型煤的炼焦。
不过，上述工艺存在如下缺点：
(1)由于其以烟煤或无烟煤为主要原料，并结合一定含量的结焦性良好的煤制备型焦，从而导致生产成本高。
(2)其中，使用粘结剂也将使得其生产成本高。
发明内容
针对现有技术中的上述缺点，本发明的目的是提供一种生产成本较低、反应活性良好及其生产工艺简单有效的型焦及其生产方法和煤气及焦油的制备方法。
本发明是通过如下技术方案进行实施的：一种型焦，所述型焦的干燥基挥发分低于10质量％，干燥基固定碳含量在70质量％以上，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性大于90％，干燥基高位发热量在6000卡/克以上。
本发明进一步优选所述型焦的干燥基挥发分低于8质量％，干燥基固定碳含量在75质量％以上，冷压强度为500牛顿/球以上，热稳定性大于96％，干燥基高位发热量在6600卡/克以上。
本发明还提供一种所述型焦的生产方法，所述方法包括：以低变质程度煤为原料，通过无粘结剂热压成型煤，然后在外热式干馏装置中于550℃-1000℃温度下干馏，得到型焦。
在本发明型焦的制备方法中，所述低变质程度煤优选为褐煤或次烟煤；所述外热式干馏装置中的温度为600℃-1000℃、优选为700℃-1000℃、更优选为700℃-900℃；所述外热式干馏装置为固定床干馏炉。
在本发明所述型焦的制备方法中，可以将所述原料通过无粘结剂热压成本领域常规的不同外形尺寸的型煤，本发明中型煤的外形尺寸优选为20×30×5mm-70×80×30mm。
在本发明所述型焦的制备方法中，优选为所述型煤的空气干燥基水分低于10质量％、干燥基挥发分为35质量％-55质量％、干燥基灰分为8质量％-12质量％、干燥基固定碳含量为40％质量以上。
本发明还提供一种煤气和焦油的制备方法，所述制备方法包括将制备型焦过程所得的气态产物经间接冷却分离后获得煤气和焦油的步骤；本发明所述间接冷却为多级冷却；进一步优选为二级冷却，所述一级冷却的冷凝器出口温度为40℃-80℃，优选为50℃-60℃；二级冷却的冷凝器出口温度为15℃-35℃，优选为20℃-30℃。
与现有技术相比，本发明所采用的技术方案有如下优点：
(1)以型煤为原料生产型焦，降低了粉焦的产率，从而提高了型焦的产率，现有技术中的粉焦产率为4％-7％，而本发明的粉焦产率仅为0.5％。而且，所得型焦具有高发热量、高强度、良好热稳定性和良好反应活性等特点。
(2)型焦的生产成本低，生产工艺简单。由于所用原料煤为褐煤或次烟煤而不是烟煤或无烟煤，生产过程中无需加入粘结剂，所以其生产成本低，生产工艺简单；在没有粘结剂的作用的前提下，降低了产品所含灰分，使所得型焦具有良好反应活性。
(3)所用原料水分含量低，无需干燥预处理，从而使其生产效率较高。
(4)采用外热式进行褐煤型煤干馏，所得煤气中的可燃组分含量高，可作为优良的工业或民用燃气及合成原料气。
(5)干馏气态产物中水蒸气量少，从而焦油分离效率较高，处理过程中的污水量较少。
附图说明
图1表示本发明的具体实施方式中型焦的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述，但本发明并不因此而受到任何限制。
如图1所示，一种低变质程度型煤例如褐煤型煤，其空气干燥基水分低于10质量％、干燥基挥发分为35质量％-55质量％、干燥基灰分为8质量％-12质量％、干燥基固定碳含量为40质量％以上，其外形尺寸为20×30×5mm-70×80×30mm；在外热式干馏装置例如固定床干馏炉中进行温度为600℃-1000℃、优选为700℃-1000℃、更优选为700℃-900℃的干馏炭化，得到型焦。所得型焦的干燥基挥发分低于10质量％，干燥基固定碳含量在70质量％以上，冷压强度为400牛顿/球以上并优选500牛顿/球以上，热稳定性大于90％并优选大于96％，干燥基高位发热量在6000卡/克以上并优选6600卡/克以上。经过干馏炭化所得的气态干馏产物通过二级冷却进行分离，获得煤气与焦油产品，其中，一级冷凝器的出口温度为40℃-80℃并优选50℃-60℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃并优选20℃-30℃。
实施例1：
将空气干燥基水分为7.83质量％、干燥基灰分为9.34质量％、干燥基挥发分为39.54质量％、干燥基固定碳含量为51.12％、干燥基高位发热量为6232卡/克、粒度为24×32×5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外热式炭化炉(图中未示出)进行干馏试验。设定加热速率为10-15℃/min，于温度为900℃下保温2小时，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分为18.74质量％，干燥基挥发分为2.93质量％，干燥基固定碳含量为78.88质量％，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性为96％以上，干燥基高位发热量为6648卡/克。
采用二级冷却进行分离，其中，一级冷凝器的出口温度为40-80℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃。
实施例2：
将空气干燥基水分为7.83质量％、干燥基灰分为9.34质量％、干燥基挥发分为39.54质量％、干燥基固定碳含量为51.12％、干燥基高位发热量为6232卡/克、粒度为24×32×5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外热式炭化炉(图中未示出)进行干馏试验。设定加热速率为10-15℃/min，于温度为850℃下保温2小时，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分为18.71质量％，干燥基挥发分为4.28质量％，干燥基固定碳含量为77.81质量％，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性为96.8％，干燥基高位发热量为6624卡/克。
采用二级冷却进行分离，其中，一级冷凝器的出口温度为40-80℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃。
实施例3：
将空气干燥基水分为7.83质量％、干燥基灰分为9.34质量％、干燥基挥发分为39.54质量％、干燥基固定碳含量为51.12％、干燥基高位发热量为6232卡/克、粒度为24×32×5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外热式炭化炉(图中未示出)进行干馏试验。设定加热速率为10-15℃/min，于温度为800℃下保温2小时，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分为18.80质量％，干燥基挥发分为3.81质量％，干燥基固定碳含量为78.67质量％，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性为96％以上，干燥基高位发热量为6729卡/克。
采用二级冷却进行分离，其中，一级冷凝器的出口温度为40-80℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃。
实施例4：
将空气干燥基水分为7.83质量％、干燥基灰分为9.34质量％、干燥基挥发分为39.54质量％、干燥基固定碳含量为51.12％、干燥基高位发热量为6232卡/克、粒度为24×32×5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外热式炭化炉(图中未示出)进行干馏试验。设定加热速率为10-15℃/min，于温度为750℃下保温1.5小时，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分为18.29质量％，干燥基挥发分为4.40质量％，干燥基固定碳含量为78.74质量％，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性为97.2％，干燥基高位发热量为6732卡/克。
采用二级冷却进行分离，其中，一级冷凝器的出口温度为40-80℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃。
实施例5：
将空气干燥基水分为7.83质量％、干燥基灰分为9.34质量％、干燥基挥发分为39.54质量％、干燥基固定碳含量为51.12％、干燥基高位发热量为6232卡/克、粒度为24×32×5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外热式炭化炉(图中未示出)进行干馏试验。设定加热速率为10-15℃/min，于温度为650℃下保温1.5小时，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分为17.68质量％，干燥基挥发分为8.83质量％，干燥基固定碳含量为75.05质量％，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性为96.3％，干燥基高位发热量为6861卡/克。
采用二级冷却进行分离，其中，一级冷凝器的出口温度为40-80℃，二级冷却器的出口温度为15-35℃。
不同干馏条件下所得型焦性质见下表1：
表1：干馏条件及型焦工业分析结果
| 名称 | Mad％ | Vad％ | Vd％ | Aad％ | Ad％ | FCad％ | FCd％ | 干燥基高位发热量 |
| 650℃，1.5h | 0.95 | 7.20 | 8.83 | 17.51 | 17.68 | 74.34 | 75.05 | 6861 |
| 750℃，1.5h | 0.62 | 3.57 | 4.40 | 18.18 | 18.29 | 78.25 | 78.74 | 6732 |
| 800℃，2h | 0.56 | 3.08 | 3.81 | 18.69 | 18.80 | 78.23 | 78.67 | 6729 |
| 850℃，2h | 0.76 | 3.45 | 4.28 | 18.57 | 18.71 | 77.22 | 77.81 | 6624 |
| 900℃，2h | 0.91 | 2.36 | 2.93 | 18.57 | 18.74 | 78.16 | 78.88 | 6648 |
附：Mad％代表空气干燥基水分；Vad％代表空气干燥基挥发分；Vd％代表干燥基挥发分；Aad％代表空气干燥基灰分；Ad％代表干燥基灰分；FCad％代表空气干燥基固定碳含量；FCd％代表干燥基固定碳含量。
实施例6：型焦的反应性测试
在温度为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃下对上述型焦进行相对二氧化碳的反应性测试结果详见下表2。测试方法详见《煤对二氧化碳化学反应性的测定方法》(中华人民共和国国家标准GB/T220-2001)。结果表明，在1000℃时对二氧化碳的反应性达到100％，因而其反应性良好。
表2：型焦的反应性
Claims (11)
1.一种型焦，其特征在于，所述型焦的干燥基挥发分低于10质量%，干燥基固定碳含量为70%质量以上，冷压强度为400牛顿/球以上，热稳定性大于90%，干燥基高位发热量为6000卡/克以上。
2.根据权利要求1所述的型焦，其特征在于，所述型焦的干燥基挥发分低于8质量％，干燥基固定碳含量为75%质量以上，冷压强度为500牛顿/球以上，热稳定性大于96%，干燥基高位发热量为6600卡/克以上。
3.一种权利要求1或2所述型焦的生产方法，其特征在于，所述方法包括：以低变质程度煤为原料，通过无粘结剂热压成型煤，所述型煤的空气干燥基水分低于10质量%、干燥基挥发分为35质量%-55质量%、干燥基灰分为8质量%-12质量%、干燥基固定碳含量为40质量%以上；然后于外热式干馏装置中在550℃-1000℃温度下干馏而得到型焦。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述低变质程度煤为褐煤或次烟煤；所述外热式干馏装置中的温度为600℃-1000℃。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述外热式干馏装置中的温度为700℃-1000℃。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述外热式干馏装置中的温度为700℃-900℃。
7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述方法进一步包括所得型煤的外形尺寸为20×30×5mm-70×80×30mm。
8.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述外热式干馏装置为固定床干馏炉。
9.一种生产煤气和焦油的生产方法，其特征在于，所述方法包括将权利要求3-8中任一项所述的方法所得的气态产物经间接冷却分离后，获得煤气和焦油，其中，所述间接冷却为多级冷却。
10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述间接冷却为二级冷却，其中，一级冷却的冷凝器出口温度为40℃-80℃，二级冷却的冷凝器出口温度为15℃-35℃。
11.根据权利要求10所述的生产方法，其特征在于，所述一级冷却的冷凝器的出口温度为50℃-60℃，二级冷却的冷凝器出口温度为20℃-30℃。
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| 工艺条件对型焦质量的影响;王燕芳 等;《煤炭转化》;19981031;第21卷(第4期);第29-33页 * |
| 王燕芳 等.工艺条件对型焦质量的影响.《煤炭转化》.1998,第21卷(第4期),第29-33页. |
Also Published As
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|---|---|
| CN101775321A (zh) | 2010-07-14 |
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