CN1030091A - 热解用褐煤煤砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产褐煤煤砖的方法，用已知设 备可从该煤砖生产出适用于中温或高温热解气化的 褐煤块焦。本发明的任务是以各种各样的原褐煤为 原料，以低技术成本，生产高档热解煤砖，该煤砖经焦 化可制得压缩强度相当高的块焦。通过使用一种粘 合剂开发一种压坯材料，该粘合剂也适用于由原料组 份不理想或碳化指数高的褐煤加工高档热解煤砖。 加入体积百分比为7.5-15％的抽提残余物作为粘合 剂实现了本发明的目的，该残余物可采用特殊技术从 真空蒸馏石油的重残余物中制得。

Description

本发明涉及一种制备褐煤煤砖的方法，即采用公知的设备由褐煤生产适于在中温和高温热解气化的褐煤块焦。所得褐煤焦炭可用于工业目的，尤其是用于竖式炉的施工，也可以用作局部供热的燃料焦炭。

以往只有在将褐煤压制成特殊的煤砖后，再采用一步焦化工艺才能由褐煤制得高挡块焦，而且只有采用特别适用于个别原褐煤的加热方法才能使所得上述煤砖热解气化。按照Rammler和Bilkenrith方法，最初由褐煤制备硬块焦的方法是在120MPa或更高的压力下，将颗粒细度为0-1mm并含有少量游离水份（约11%）的干褐煤压制成煤砖。此外，按照该工艺的要求，所使用的褐煤应含有少量灰份和适宜的岩石成份。在这种条件下，可以用原煤生产出众所周知的BHT焦炭，该焦炭具有中等水平的压缩强度，但就用于高炉而言，其强度仍然太低。

另一方面，按照东德专利说明书DD-WP143790或DD-WP134958所述，将颗粒细度0-0.2mm或更细的特细粉状褐煤压制成热解煤砖可以大幅度增加褐煤焦炭的硬度。

此外，将煤与辅助焦化剂和/或制粒剂混合也可以增加焦炭的硬度（DD-WP120217，DD-WP124192，和DD-WPC10L/2859266）。曾考虑用作辅助焦化剂的有：由制浆而得的亚硫酸盐废液，将亚硫酸盐废液干燥制得的粉状产物，无机酸，盐溶液，水溶性粘合剂，含脲化合物，磺化松香树脂（sulfonated    pine    resins），以及焦油和石油的改性产品。最好于100℃，在湿性熔化精细粉碎期间，采用下述工艺条件，使焦油和石油产品改性（DD-WP134958;Krug/Naundorf：“Braunkohlenbriketti-erung”，Volume    2，Page    152    ff，Published    by    VEB    Deutscher    verlag    für    Grundstoffindustrie，Leipzig1985），即在100℃或更高的温度对煤进行水热处理，并加入亚硫酸盐废液，无机酸或无机盐溶液。

但是，所有这些采用改性焦油和石油产品的方法，存在的缺点是：技术成本高，而所得焦炭硬度增加幅度较低。此外，这些方法还带来了腐蚀设备和焦炭质量组份变质的问题，而且由于加入了亚硫酸盐废液，无机酸或无机盐溶液增加了环境负担。鉴于上述原因，在大规模焦化褐煤的方法中，到目前为止，还没有实施添加改性焦油和石油产品的方法。

另一方面，已公认的是：采用上述加工条件，在干褐煤中加入少量未经改性处理的焦油和沥青会大大降低块焦的生产能力和褐煤的成砖能力，并且当加入量多于10%时，上述能力则完全降至0。（Krug/Naundorf：“Braunkohlenbrikettierung”，Volume    2，Page    152    and    Krug/Naundor  Irommer：“Das    Brikettierung    Verkokungsve  h  lten    von    Brike-ttgrus”Freib.Forsch，-H.A714（1985）Page16）。在褐煤工业中，已利用这一已知现象生产用于起动和关闭煤砖制压机的“油炭”。

本发明的任务是提供一种以各种各样的褐煤为原料，以很低的技术成本，制备高挡煤砖的方法，这种煤砖经热解可以转变成高硬度的块焦。

本发明的技术任务基于通过采用一种粘合剂开发一种褐煤压坯材料，该粘合剂也适于由原料组份不理想或碳化指数高的褐煤制备高挡热解煤砖。按照本发明，通过加入7.5-15%（体积）的粘合剂达到了这一目的。该粘合剂是采用下文所述特殊技术从石油真空蒸馏重残油中制得的提取残余物。由真空蒸馏重残油制备所说提取残余物的特征在于：首先将真空蒸馏石油而得的重残油转化成裂解产物，其沸点低于500℃，产量为所用重残油总重量的40-65%，所采用的裂解方法是多级热裂解法，其中下列热裂解步骤的每一步骤均在低压低温条件下进行操作，而且每一步骤的滞留时间均要长于前一步骤，并且在完成每一裂解步骤后，除去各自的裂解产物;然后用轻烷烃抽提最后一步裂解反应的残余物（已从该残余物中除去了裂解产物），抽提量约为该残余物的50%。尽管用轻烷烃抽提最后一步裂解反应的残留物会掺杂一部分一种或多种其他裂解步骤中的残留物，但从该抽提物中得到的残余物仍适用于作为制备热解煤砖的粘合剂。

热裂解最好分为2步，其中第一步裂解操作条件为：压力约1.4MPa，温度约425℃，滞留时间约为20分钟;第二步裂解操作条件为：压力接近大气压，温度约400℃，滞留时间约为60分钟，并且在各步裂解反应中通入占所用重残油总重量约15%的蒸汽流。

此外，为获得本发明方法的技术效果，必须将含有6-12%游离水份的干褐煤和上述抽提残余物加工成粒度为0-1mm或更细的压坯材料。

最好采用带有多个榫眼的冲压成模机，在大于120MPa的压缩压力下，温度为65-80℃，将压坯材料加工成热解煤砖。此外，在将用于压坯的精细研碎的混合物压坯之前，可以将该混合物进一步与3-5%（近似量）的亚硫酸盐废液（该废液中含有32-42%，最好是36%重量的固体成份）混合，这样做是有益的，但不是必须的。采用焦化褐煤的惯用加热速率，在高达1000℃的温度下，由经前述方法制得的热解煤砖生产出压缩强度大于35MPa的硬块焦。

将干燥褐煤和前述抽提残余物的混合物精细研碎成粒度为0-0.25mm或更细的粉末，可生产出特别高挡的热解煤砖。因此，采用已知方法，以较低的压缩压力（约30-40MPa）将精细研磨过的混合物预制粒，随后将预制粒过的材料小心地粉碎，便可将该细质混合物制成粒度为0-4mm的颗粒材料。在预制粒之前，在精细研磨过的混合物中均匀地掺入约为3-5%（重量）的亚硫酸盐废液（含32-42%固体成份），可以进一步提高按前述方法制得的颗粒材料的质量。最好采用带有多个榫眼的冲压成模机，于更高的压缩压力下（大于120MPa），于65-80℃，将上述颗粒材料加工成热解煤砖。从由此制得的热解煤砖便可生产出压缩强度大于45MPa的褐煤块焦。

本发明方法的优越之处在于：以到目前为止一直几乎不适用于生产块焦的褐煤为原料，生产出了高硬度块焦。与此同时，本发明的另一优点是：利用由最终石油馏份而得的抽提残余物作原材料，而该残余物到目前还没有任何使用价值。

在下文中利用3个实施例将对本发明作出更详细的解释。

实施例1

对石油真空蒸馏重残余物进行2步热裂解反应，在裂解反应中通入按所用残余物计算为15%（重量）的蒸汽流，第一步所采用的裂解条件是：压力为1.4MPa，温度为425℃，滞留时间为20分钟，第二步所采用的裂解条件是：压力为近似大气压，温度为400℃，滞留时间为1小时，每一步裂解完成后，分别除去裂解产物。然后用轻烷烃抽提出50%的第二步裂解反应残余物，将10%（体积）含该抽提残余物与90%（体积）含游离水量为10.2%的下劳齐茨干褐煤一起精细研磨成粒度为0-0.7mm的粉末，将由此从干褐煤和抽提残余物得到的混合材料进一步均匀地与3.5%（体积）的含36%固体成份的亚硫酸盐废液混合，然后采用带有多个榫眼的冲压成模机，于140MPa的压缩压力下，于80℃，将前述混合物冲压成热解煤砖。最后，按已知Vollmaier升温方法，在高达1000℃的温度下，使上述热解煤砖焦化，由此制得耐磨强度为M40＝81%，压缩强度为41MPa的块焦。

实施例2

将含灰份量高于平均值16%（重量），含游离水份为10.5%，体积为90%的干褐煤与体积为10%的相应于实施例1的抽提残余物一起精细研磨成粒度为0-0.2mm的粉末。

将上述经过精细研磨的材料进一步与3.5%（重量）含36%（重量）固体成份的亚硫酸盐废液均匀混合，然后将该混合过的材料在40MPa压力下压缩，再将压制过的材料捣碎，由此制成粒度为0-4mm的颗粒产物，用带有多个榫眼的冲压成模机在140MPa压缩压力下，于80℃，将该颗粒产物压制成煤砖。最后按已知Vollmaier升温法在高达1000℃的温度下使上述热解煤砖焦化，由此制得耐磨强度为M40＝85%，压缩强度为51MPa的块焦。

实施例3

将体积为90%，含8.5%游离水份的硬褐煤与体积为10%的相应于实施例1的抽提残余物一起精细研磨成粒度为0-0.2mm的粉末。将上述经过精细研磨的材料进一步均匀地与3.5%（重量）的含有36%固体成份的亚硫酸盐废液混合，将混合过的材料在40MPa压力下预压缩，然后将经过预压缩的材料捣碎，由此制得粒度为0-4mm的颗粒产物。采用带有多个榫眼的冲压成模机，于140MPa的压缩压力下，在80℃将上述颗粒产物冲压成热解煤砖。最后按照已知的Vollmaier升温法，于高达1000℃的温度下使该热解煤砖焦化，由此制得耐磨强度为M40＝82%，压缩强度为48MPa的块焦。

Claims (6)

1、一种生产热解用褐煤砖的方法，其中将含6-12%游离水份的褐煤精细研磨成粒度为0-1mm或更细的粉末，该经过精细研磨的褐煤与一粘合剂混合，并且在大于120MPa的压力下将上述褐煤与粘合剂的混合物压制成煤砖，该工艺的特征在于：首先，将由真空蒸馏石油而得的重残油部分地转化成沸点低于500℃的热裂解产物，按重量百分比计算其转化率为所用真空蒸馏残余物总量的40-65%，所采用的方法为多级热裂解法，其中下列热裂解步骤的每一步骤分别在低压、低温条件下进行操作，而且每一步骤的滞留时间均要长于前一步骤，并且在完成每一步骤后分别除去相应的裂解产物，然后用轻烷烃作为提取剂抽提出多级热裂解反应的最终残余物，抽提量约为该残余物重量的30%，经过抽提后所得残余物即可用作粘合剂，以所用褐煤的体积计算，将7.5-15%该粘合剂与精细研碎的褐煤均匀混合，并于65-80℃将褐煤和抽提残余物的均匀混合物冲压成用于热解的煤转。

2、按权利要求1所述方法，其特征在于，在从所述多级热裂解反应的最终残余物中除去裂解产物后，用轻烷烃抽提出的该残余物中仍掺杂一部分至少一种其他裂解步骤中的残余物。

3、按权利要求1所述方法，其特征在于，真空蒸馏石油重残余物经历两步热裂解反应，其中在各步裂解中通入按所用重残余物重量计算约15%的蒸汽流，第一步裂解操作的条件是：压力约1.4MPa，温度约425℃，滞留时间约20分钟，第二步裂解条件是：压力近似大气压，温度约400℃，滞留时间约60分钟。

4、按权利要求1所述工艺，其特征在于，在经过精细研碎的褐煤和抽提残余物的均匀混合物中，加入含32-42%（重量）固体成份，体积为3-5%的亚硫酸盐废液。

5、按权利要求1所述工艺，其特征在于将粒度为0-0.5mm至0-1mm，经过精细研碎的褐煤和抽提残余物之均匀混合物直接压制成热解煤砖。

6、按权利要求1所述工艺，其特征在于，将粒度为0-0.5mm或更细的经过精细研碎的褐煤和抽提残余物一次性制粒成粒度为0-4mm颗粒产物，然后再将其进行高压制坯。