CN102952599A

CN102952599A - 一种高活性气化型煤及制造方法

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Publication number: CN102952599A
Application number: CN2012104423788A
Authority: CN
Inventors: 张济宇; 王小宁
Original assignee: TAIYUAN GREENWAY ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TAIYUAN GREENWAY ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102952599B

Abstract

一种高活性气化型煤的组成，按照重量份配比为：煤粉:分散剂:阻熔剂:以碱金属量为计算的碱类催化剂:复合粘结剂＝85～92:0.1～0.5:1～6:0.8～1.8:6～10。本发明具有气化活性高、煤气产率高，生产成本低的优点。

Description

一种高活性气化型煤及制造方法

技术领域

本发明属于一种型煤及制造方法，具体涉及一种高活性工业气化型煤及制造方法。

背景技术

采用固定床气化以型煤替代块煤原料制取工业燃料气和合成氨、合成油、燃料电池、甲醇及多种化工产品等原料气的生产模式对适应我国煤化工的长期与稳健发展及洁净煤气化技术的提升与需求具有特殊和重要的现实意义。型煤原料混配过程明显为煤炭资源市场及地区供求关系所制约，故充分利用地区低价粉煤来混制造气型煤已成为降低生产成本和提升企业经济效益的最重要手段。

国内以无机、有机或复合粘结剂所生产的气化型煤（煤球、煤饼或煤棒等）用于工业固定床气化炉制气的过程，最突出的存在问题是——型煤活性不高、气化效率及气产率低、原料煤种为活性所限及煤耗大等严重弊病，已成为阻碍我国固定床型煤气化技术可持续发展的关键瓶颈。

发明内容

本发明旨在提供一种气化活性高、煤气产率高，生产成本低的工业气化型煤及制造方法。

本发明的工业气化型煤，其特征在于工业气化型煤组成，按照重量份配比为：

煤粉:分散剂:阻熔剂:以碱金属量为计算的碱类催化剂:复合粘结剂＝85～92:0.1～0.5:1～6:0.8～1.8:6～10。

如上所述的煤粉系福建高变质无烟粉煤，如龙岩煤、大田煤、建欣混煤等。

如上所述的分散剂是常用的一种离子型表面活性剂或络合剂；离子型表面活性剂是氨基酸型钠盐、十二烷基苯磺酸钠等；络合剂是焦磷酸钠、柠檬酸钠等。

如上所述的阻熔剂是以酸性氧化物占主要成分的矿物粉料，如高岭土、莫来石或钾长石等。

如上所述的碱类催化剂是指工业片碱（NaOH）、液碱（NaOH）或纯碱（Na₂CO₃）等。

如上所述的复合粘结剂是在60℃～90℃温度下，由重量比为40～45wt％的腐植酸干粉，缓慢加入45～50wt％的热水中，搅拌30～60分钟后，再缓慢加入5～15wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在60℃～90℃下反应2～3小时制得。

本发明的制备方法如下：

（1）制备复合粘结剂：

在60℃～90℃温度下，由重量比为40～45wt％的腐植酸干粉，缓慢加入45～50wt％的热水中，搅拌30～60分钟后，再缓慢加入5～15wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在60℃～90℃下反应2～3小时，制得复合粘结剂；

（2）按工业气化型煤组成，将200目～400目阻熔剂，分散剂，碱类催化剂（以碱金属量为计算基准）进行混合搅拌，一起加入到步骤（1）的复合粘结剂中，在60℃～90℃温度下继续充分搅拌20分钟～50分钟，制成稀浆状混合液；

（3）在60℃～90℃温度下，将稀浆状混合液与煤粉进行充分搅拌和混合1小时～2小时，再静置沤化24小时～48小时，后经成型机压制成球或棒状，在110℃～120℃下干燥4小时～6小时后，得到工业气化型煤。

如上所述的煤粉是由原煤破碎制取，其中＜3mm占85％以上，而＜1mm占70％以上。

本发明基于“提高型煤气化活性与抑制煤灰熔点降低”两者同时兼顾的理念”。

本发明加入适量液碱或碱盐的目的在于碱金属原子具有较强的极化能力，它分散在型煤中C—C键周围，对C原子的吸引造成C—C键的拉长并减弱其相互的结合强度，因此使反应活化能降低，起到了促进碳的气化反应作用；但是，这些加入的碱金属阳离子的离子势较低，又能同时终止煤灰中多聚物的集聚，呈现出助熔和降低灰熔点的作用，此时可通过掺加适量富酸性氧化物阻熔剂的方法，使煤灰中氧化物的成分与配比发生改变，从而实现了灰熔点的提高。

本发明加入微量分散剂可改善所加入的碱类催化剂及阻熔剂在煤粉表面的均匀分布。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、对低、中灰无烟煤、低活性的福建无烟煤而言，可直接用作型煤主要原料，不需与烟煤进行混对；

2、加入碱类催化剂及阻熔剂矿粉来混制型煤，可达到增加型煤气化活性与同时抑制煤灰熔融的双重效果；

3、型煤中加入的碱类催化剂及阻熔剂矿粉既量少又廉价易得，与所增型煤气化活性的效益相比，更降低其制造成本。

具体实施方式

本发明型煤制作中所添加的碱类催化剂、阻熔剂和分散剂三种成分分别以A、R和D来表示。

实施例1：

首先出制备出足够量的复合粘结剂。即在60℃温度下，由重量比为45wt％的腐植酸干粉，缓慢加入50wt％的热水中，搅拌60分钟后，再缓慢加入5wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在60℃下反应3小时，制得复合粘结剂，此时复合粘结剂总体算作一种成分。

然后，取酸性氧化物为主要成分的阻熔剂矿粉（钾长石）1.5重量份，分散剂（十二烷基苯磺酸钠）0.5重量份，以含碱金属Na量为计算单位的液碱（NaOH）催化剂1.2重量份，及复合粘结剂7重量份在保持60℃的搅拌槽中不停搅拌混合50分钟后制成稀浆状混合液体，然后分段喷入卧式双滚螺旋搅拌机与89.8重量份的福建高变质无烟粉煤（大田煤，其灰含量A_ad＝17.12％，且粒径d_p＜3mm的量占87％及d_p＜1mm的量为72％）进行充分搅拌和混合2小时，再静置沤化48小时后，送入对辊成型机中压制成煤球，在120℃下干燥6小时，测得冷压强度为116kg/个球。

上述煤球称改性煤球，用（用0.5％D+1.2％Na+1.5％R）来标记；不加碱类催化剂、阻熔剂和分散剂的煤球称原煤球。两者均经破碎和过筛，选取d_p=8～12目（平均d_p=1.88mm）的碎粒，同时在小型固定床相同操作条件（900℃及反应40min）下进行常压水蒸气气化评价试验表明，煤气中（CO+H₂）产率：Y_（CO+H2）（m³/kg）及碳转化率X（％），前者改性煤球煤（0.5％D+1.2％Na+1.5％R）为后者原煤球的1.50倍和1.51倍；并且改性煤球在高温1100℃下不会熔融与造成结渣。

实施例2：

首先出制备出足够量的复合粘结剂。即在90℃温度下，由重量比为40wt％的腐植酸干粉，缓慢加入45wt％的热水中，搅拌30分钟后，再缓慢加入15wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在90℃下反应2小时，制得复合粘结剂，此时复合粘结剂总体算作一种成分。

然后，取酸性氧化物为主要成分的阻熔剂矿粉（莫来石）3重量份，络合剂（焦磷酸钠）0.1重量份，以含碱金属Na量为计算单位的纯碱（Na₂CO₃）催化剂1.5重量份，及复合粘结剂8重量份，在保持90℃的搅拌槽中不停搅拌混合20分钟后制成稀浆状混合液体，然后分段喷入卧式双滚螺旋搅拌机与87.4重量份的福建高变质无烟粉煤（建欣混煤，其灰含量A_ad＝22.54％，且粒径d_p＜3mm的量占86％及d_p＜1mm的量为74％）进行充分搅拌和混合1小时，再静置沤化24小时后，送入对辊成型机中压制成煤球，在120℃下干燥4小时，测得冷压强度为115kg/个球。

上述煤球称改性煤球，用（0.1％D+1.5％Na+3％R）来标记；不加碱类催化剂、阻熔剂和分散剂的煤球称原煤球。两者均经破碎和过筛，选取d_p=8～12目（平均d_p=1.88mm）的碎粒，同时在小型固定床相同操作条件（900℃及反应40min）下进行常压水蒸气气化评价试验表明，煤气中（CO+H₂）产率：Y_(CO+H2）（m³/kg）及碳转化率X（％），前者改性煤球煤（0.1％D+1.5％Na+3％R）为后者原煤球的1.49倍和1.58倍；并且改性煤球在高温1100℃下不会熔融与造成结渣。

实施例3：

首先出制备出足够量的复合粘结剂。即在70℃温度下，由重量比为42wt％的腐植酸干粉，缓慢加入47wt％的热水中，搅拌40分钟后，再缓慢加入8wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在70℃下反应2.5小时，制得复合粘结剂；

然后，取酸性氧化物为主要成分的阻熔剂矿粉（高岭土）1.5重量份，分散剂（十二烷基苯磺酸钠）0.1重量份，以含碱金属钠量为计算单位的液碱（NaOH）催化剂1.2重量份，及复合粘结剂7重量份在保持70℃的搅拌槽中不停搅拌混合30分钟后制成稀浆状混合液体，然后分段喷入卧式双滚螺旋搅拌机与90.2重量份的福建高变质无烟粉煤（龙岩煤，其灰含量A_ad＝18.73％，且粒径d_p＜3mm的量占85％及d_p＜1mm的量为72％）进行充分搅拌和混合1.5小时，再静置沤化32小时后，送入对辊成型机中压制成煤球，在120℃下干燥5小时，测得冷压强度为121kg/个球。

上述煤球称改性煤球，用（0.1％D+1.2％Na+1.5％R）来标记；不加碱类催化剂、阻熔剂和分散剂的煤球称原煤球。两者均经破碎和过筛，选取d_p=8～12目（平均d_p=1.88mm）的碎粒，同时在小型固定床相同操作条件（900℃及反应40min）下进行常压水蒸气气化评价试验表明，煤气中（CO+H₂）产率：Y_(CO+H2）（m³/kg）及碳转化率X（％），前者改性煤球煤（0.1％D+1.2％Na+1.5％R）为后者原煤球的1.54倍和1.56倍；并且改性煤球在高温1100℃下不会熔融与造成结渣。

实施例4：

首先出制备出足够量的复合粘结剂。即在80℃温度下，由重量比为45wt％的腐植酸干粉，缓慢加入45wt％的热水中，搅拌40分钟后，再缓慢加入10wt％的工业液碱（NaOH），继续不停搅拌，并保持在80℃下反应2小时，制得复合粘结剂；

然后，取酸性氧化物为主要成分的阻熔剂矿粉（莫来石）3重量份，络合剂（柠檬酸钠）0.2重量份，以含碱金属Na量为计算单位的片碱（NaOH）催化剂1.5重量份，及复合粘结剂8重量份在保持80℃的搅拌槽中不停搅拌混合30分钟后制成稀浆状混合液体，然后分段喷入卧式双滚螺旋搅拌机与87.3重量份的福建高变质无烟粉煤（建欣混煤，其灰含量A_ad=21.34％，且粒径d_p＜3mm的量占86％及d_p＜1mm的量为74％）进行充分搅拌和混合1小时，再静置沤化40小时后，送入对辊成型机中压制成煤球，在120℃下干燥6小时，测得冷压强度为118kg/个球。

上述煤球称改性煤球，用（0.2％D+1.5％Na+3％R）来标记；不加碱类催化剂、阻熔剂和分散剂的煤球称原煤球。两者均经破碎和过筛，选取d_p=8～12目（平均d_p=1.88mm）的碎粒，同时在小型固定床相同操作条件（900℃及反应40min）下进行常压水蒸气气化评价试验表明，煤气中（CO+H₂）产率：Y_(CO+H2）（m³/kg）及碳转化率X（％），前者改性煤球煤（0.2％D+1.5Na+3％R）为后者原煤球的1.49倍和1.63倍；并且改性煤球在高温1100℃下不会熔融与造成结渣。

Claims

1.一种高活性气化型煤，其特征在于气化型煤组成，按照重量份配比为：煤粉:分散剂:阻熔剂:以碱金属量为计算的碱类催化剂:复合粘结剂＝85～92:0.1～0.5:1～6:0.8～1.8:6～10。

2.如权利要求1所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的煤粉是福建高变质无烟粉煤。

3.如权利要求2所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的福建高变质无烟粉煤为龙岩煤、大田煤或建欣混煤。

4.如权利要求1所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的的分散剂是离子型表面活性剂或络合剂。

5.如权利要求4所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的离子型表面活性剂是氨基酸型钠盐或十二烷基苯磺酸钠；络合剂是焦磷酸钠或柠檬酸钠。

6.如权利要求1所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的阻熔剂是以酸性氧化物占主要成分的矿物粉料。

7.如权利要求6所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的以酸性氧化物占主要成分的矿物粉料为高岭土、莫来石或钾长石。

8.如权利要求1所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的碱类催化剂是指工业片碱、液碱或纯碱。

9.如权利要求1所述的一种高活性气化型煤，其特征在于所述的复合粘结剂是在60℃～90℃温度下，由重量比为40～45wt％的腐植酸干粉，缓慢加入45～50wt％的热水中，搅拌30～60分钟后，再缓慢加入5～15wt％的工业液碱，继续不停搅拌，并保持在60℃～90℃下反应2～3小时制得。

10.如权利要求1－9任一项所述的一种高活性气化型煤的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）制备复合粘结剂：

（2）按工业气化型煤组成，将200目～400目阻熔剂，分散剂，碱类催化剂进行混合搅拌，一起加入到步骤（1）的复合粘结剂中，在60℃～90℃温度下继续充分搅拌20分钟～50分钟，制成稀浆状混合液；

11.如权利要求10所述的一种高活性气化型煤的制备方法，其特征在于所述的煤粉是由原煤破碎制取，其中＜3mm占85％以上，而＜1mm占70％以上。