CN101855327A - 用于煤的有机精制的技术经济性方法的开发 - Google Patents

Abstract

一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的有机精制方法，该方法包括以下步骤：将煤、溶剂和共溶剂混合；通过泵送将浆供给到反应器(2)，所述反应器(2)保持大约200℃至300℃的温度和1.5atm的压力下；提取煤-溶剂混合物；将提取的煤供给到闪蒸器单元(3)；从闪蒸单元(3)回收大约30％的溶剂；将剩余的具有一些煤提取物的重物料供给到蒸发器(4)；从所述蒸发器(4)提取大约60％的溶剂；将来自所述蒸发器(4)的残留物排至沉淀器(6)；在转鼓中过滤浆；收集含有0.1-10％灰分的作为残留物的超清洁煤；将滤液供给到蒸馏单元(7)中；分离水和有机物质，以回收剩余溶剂的至少7-8％。

Description

用于煤的有机精制的技术经济性方法的开发

发明领域

本发明涉及一种用于冶金应用的从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的有机精制方法。

发明背景

用于从高灰分煤生产低灰分清洁煤的现有方法包括通过将煤的有机物溶于各种有机溶剂中的煤的化学选矿步骤。因为煤基本上构成了有机和无机成分的不均匀混合物，所以煤的溶剂分解方法根据其成分、熟化度和结构特征而改变。化学选矿方法的主要优点是：i)容易从主工艺物流回中收溶剂；ii)回收的溶剂的溶剂分解效率与新鲜溶剂的溶剂分解效率一样高；iii)回收95-98％的溶剂；iv)清洁煤的成焦性提高；和v)可使用工业有机溶剂。然而，由于在该方法中溶剂和能量需求的成本高，所以该方法的操作成本相当高。

煤的有机精制或溶剂精制或溶剂提取是众所周知的工艺技术。然而，大多数现有工艺的主要目的是生产灰分含量少于4％的特清洁煤或超清洁煤。顺便提及，该母煤(原煤)的平均含量为25％。探索性研究披露了在大气压下即便在回流条件下通过该被研究的提取方法能够提取至少50％的母煤。处理过的煤大约含有4％的灰分。

还观测到，当由如在上文描述的被研究的方法生产时，超清洁煤的产率和灰分含量是令人满意的。在用于执行被研究的方法的工作台规模的装置中，除产率以外，主要的关注因素是被研究的方法的经济可行性，例如，为提取而消耗相当多的热。再者，溶剂的回收需要消耗大量的热。以上两种热输入的结合乍一看使得被研究的方法趋于不可行。现在，如果基于优先性的基础来安排这两种热消耗的话，则用于提取的热消耗取消(supersede)，因为提取方法仅依赖于提取温度，所以这是通常称之为热提取的原因。因此，用于溶剂回收的热需求是用于使总热消耗最少化的唯一可能。因此，溶剂回收的有效的或最佳的设计可以使被研究的方法转变为可行的方法。

发明目标

因此，本发明的目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法，其消除了现有技术的缺点。

本发明的另一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法，其是经济的。

本发明的再一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法，其是灵活的，从而能够生产具有期望水平的灰分含量的清洁煤。

本发明的又一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法，其火灾危险较低。

本发明的另一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法，其消耗较少的能量。

发明概述

因此，提供一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法。该方法包括：充分地混合煤、溶剂和共溶剂，以产生煤浆。用预定比例的煤-溶剂混合物提取该煤浆。在被设计用于执行该方法的提取单元中，保持足够高的温度，从而有助于在高温下进行提取。还保持高压，以使液体的沸点升高。温度和压力的变化范围为大约200℃至大约300℃和大约1.5atm至大约5atm。由于热冲击，煤结构变得松散，并且提取方法得以强化。现在保持反应器内部的压力和温度不变，给予足够的时间来使煤浆的重矿物沉降。在矿物沉降后，从顶部取走大约80％的煤提取物，以保持压力和温度不变。然后，在大气压下将煤提取物释放在闪蒸器单元中。由于压降，闪蒸掉至少30％的溶剂，在闪蒸室的底部留下70％的液体，然后将该液体转移到蒸发器。在蒸发器中，进一步回收溶剂，然后将重物料的浓缩物排至沉淀槽中。蒸发器和闪蒸单元的组合能够回收几乎90％的溶剂。剩余的溶剂，其仍有7-8％的量，能从蒸馏单元进行回收。因此，该改进的方法在能耗最小的情况下提供了期望的产率。

附图简述

图A示出本发明的工艺流程图。

本发明的优选实施方案的详述

如在图1中所示，将煤、诸如N-甲基吡咯烷酮的溶剂和诸如乙二胺的共溶剂在被设计用于执行该改进方法的系统的原料制备区(1)中充分地混合。然后，将煤浆泵送到反应器(2)中。在反应器(2)中，通过使热的热流体循环来保持大约200℃至300℃的温度。在反应器(2)内部，通过产生大约3atm至4atm的压力来保持高压。高压使得溶剂的沸点升高。煤浆在反应器(2)中的停留时间可以根据该方法的技术经济参数及其特定要求从1小时变至1.5小时。然后，使提取的煤-溶剂混合物在反应器(2)中沉降。在沉降器(2)中，在煤-溶剂混合物停留了某一指定时间后，所有矿物都沉降下来。从沉降器(2)的顶部收集煤提取物，并将其送至闪蒸器单元(3)。在闪蒸器单元(3)中，由于突然的压降，因为溶剂的温度远远高于该溶剂的常压沸点，所以大约30％的溶剂被蒸发。因此，在没有引入任何外部热源的情况下，回收了大约30％的溶剂。实际上，在反应器(2)中采用高压和高温来进行闪蒸。然后，将具有一些煤提取物的重物料供给到蒸发器(4)。闪蒸器单元(3)的底部还含有一些量的煤提取物，再将这些量的煤提取物排至蒸发器(4)中。将残留物(5)取走并储存起来以备后用。滤液含有少许煤提取物，将这些煤提取物供给到蒸发器(4)。在蒸发器(4)中，通过煮沸大部分溶剂来浓缩“煤提取物”。借助于蒸发，有可能进一步回收大约60％的溶剂。这样，通过组合闪蒸器(3)和蒸发单元(4)，就有可能回收几乎90％的溶剂。在沉淀槽(6)中，因为水作为抗溶剂，所以煤沉淀下来。通过另一转鼓式过滤器来过滤该浆，收集作为残留物的超清洁煤。滤液包含水和有机混合物，将该有机混合物供给到蒸馏单元(7)，并将水和有机物质分离开。在蒸馏单元(7)中，回收剩余的7-8％的溶剂。所提出的方法通过组合闪蒸单元(3)、蒸发单元(4)和蒸馏单元(7)有助于回收98％的溶剂，且能耗最小。该方法同时以令人满意的产率生产具有期望灰分水平(0.1-10％)的清洁煤(9)。

Claims (4)

1.一种尤其适于冶金应用的从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的有机精制方法，该方法包括以下步骤：

-将煤、溶剂和共溶剂在被设计用于执行所述方法的系统中充分地混合，所述混合用于在所述系统的原料制备区(1)中产生煤浆；

-通过泵送将所述浆供给到反应器(2)；

-所述反应器(2)保持大约200℃至300℃的温度和1.5atm至5atm的压力；

-根据预定的工艺参数，使煤-溶剂混合物在所述反应器中的停留时间为约1小时至1.5小时；

-在所述反应器中沉降后，提取煤-溶剂混合物；

-将提取的煤供给到闪蒸器单元(3)；

-从所述闪蒸单元(3)回收大约30％的溶剂；

-将剩余的具有一些煤提取物的重物料供给到蒸发器(4)，所述一些煤提取物包括留在所述闪蒸单元(3)的底部的一定量的煤提取物；

-从所述蒸发器(4)提取大约60％的溶剂；

-将来自所述蒸发器(4)的残留物排至具有作为抗溶剂的水的沉淀器(6)，以产生煤浆；

-在转鼓中过滤该浆；

-收集含有0.1-10％灰分的作为残留物的超清洁煤；

-将包含水和有机混合物的滤液供给到蒸馏单元(7)中；

-在所述蒸馏单元(7)中分离水和有机物质，以回收剩余溶剂的至少7-8％。

2.如权利要求1所述的方法，其中，煤浆混合物包含比例为1∶17∶1的煤∶溶剂∶共溶剂。

3.如权利要求1所述的方法，其中，使用有机化学品N-甲基吡咯烷酮和乙二胺作为用于提取的所述溶剂和所述共溶剂。

4.参照附图基本上如本文所描述的一种尤其适于冶金应用的从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的有机精制方法。