CN104610993A

CN104610993A - 一种改焦炭性能的炼焦添加剂和炼焦方法

Info

Publication number: CN104610993A
Application number: CN201510064327.XA
Authority: CN
Inventors: 马新攀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2015-05-13

Abstract

本发明公开了一种改焦炭性能的炼焦添加剂，其由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末和环烷酸钠；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺、乙酰噻吩和对甲基苯磺酸；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、氯苯基硅油和三乙醇胺钼；所述油性溶媒为煤焦油、沥青和渣油；一种炼焦方法，将上述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为0.5-3wt%。

Description

一种改焦炭性能的炼焦添加剂和炼焦方法

技术领域

本发明属于新型节约能源技术领域，涉及一种改焦炭性能的炼焦添加剂和炼焦方法。

背景技术

能源是国民经济建设的物质基础。我国的一次能源煤炭为主，煤炭在一次能源需求中的比重为70％左右。据统计在我国消耗的煤炭总量中，直接用于火力发电、工业锅炉、工业窑炉和家庭炉灶等直接燃烧的煤炭高达85％以上。但是，由于传统的用煤方式、低水平的燃烧效率，致使我国能源供需矛盾尖锐，能源利用效率低，能源技术落后，主要工业产品单位能耗比先进国家高出20-50％。同时，由于煤炭的大量直接燃烧直接导致了我国严重的燃煤型大气污染，是大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源，对我国的环境造成了严重破坏，也直接导致了我国严重的燃烧型大气污染。从煤炭的整个使用情况来看，主要包括煤炭燃烧、煤炭干馏、煤炭气化和煤炭液化。其中，这四种煤炭使用其过程中都不可避免的要经过煤焦或半焦的这种形态，也就是说，从煤炭到煤焦的收率和煤焦的性能将对于煤炭的整个使用效率起关键作用。因此，开发能提高煤焦产量和性能的技术，对于提高资源利用率、煤炭总利用率和减轻环境污染有重要作用。

现有的各类煤炭催化剂和添加剂对提高煤炭的性能，改善燃烧状况，减少燃烧尾气和灰渣排放或多或少都有所帮助，但由于实际使用效果、使用过程的安全性、稳定性、经济性及生产可操作性等方面也确实存在不少问题，导致消极因素较大而难以推广，至今还没有出现能大规模应用的好的产品。另外，这些研究有大多数是侧重于降低煤炭着火点和提高煤炭低挥发分含量，所以对整个煤的燃烧效率的提高不是太多，并且对于煤炭其他方面的应用很少涉及。

CN101020831A公开了一种提高焦炭产量和性能的煤炭添加剂和方法，所述添加剂包括：表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒；使用时将所述的煤炭添加剂加到煤炭中。得到高比表面积和高表面活性的焦炭，比表面积提高20％到200％，而表面活性提高50％到500％，煤焦收率提高10％到30％。当添加后的煤炭原料直接使用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等时，一般反应速度提高20％到300％，煤炭总使用效率提高10％到50％。但是最终得到的焦炭焦炭反应性和焦炭反应后强度不尽如人意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在现有技术的基础上，保持得到的焦炭高比表面积和高表面活性的同时，降低焦炭反应性，提高焦炭反应后强度。

本发明采用的技术方案如下：一种改焦炭性能的炼焦添加剂，其由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末和环烷酸钠，其中，SiC粉末和环烷酸钠的质量比为1:3；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺、乙酰噻吩和对甲基苯磺酸，其中，α-羟基丙酰胺、乙酰噻吩和对甲基苯磺酸质量比为1:2:1.25；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、氯苯基硅油和三乙醇胺钼，其中，聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、氯苯基硅油和三乙醇胺钼质量比为1:3:2:1.7；所述油性溶媒为煤焦油、沥青和渣油，其中，煤焦油、沥青和渣油质量比为1:2:2；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1.8:1.6:2。一种炼焦方法，将上述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为0.5-3wt%。

本发明的提高焦炭产量和性能的方法是将合适的表面活化催化剂通过溶解助剂的帮助溶于油性溶媒中，通过特定的方式添加到煤炭中，在渗透助剂的作用下能在煤炭表面和内部均匀分布。经过加热干燥和挥发分析出后，得到高产量和高性能的焦炭，此高性能的焦炭可应用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等多个领域。也可以直接将上述含表面活化催化剂、溶解助剂和渗透助剂的油性物质与其他煤炭应用助剂或催化剂，如脱硫催化剂、氮氧化物催化剂、气化催化剂和液化催化剂等共溶后，通过特定的方式添加到煤炭中，直接应用，使反应速度和产率得到提高，达到提高煤炭利用率、节约煤炭资源、减少污染物、安全高效生产等目的。

添加后的煤炭原料经过焦化，可降低焦炭反应性8～10个百分点，焦炭反应后强度提高10～15个百分点，焦炭中残留的物质对高炉冶炼无负面影响，适合于工业化生产，改善了焦炭质量。

本发明方法与其他各类煤炭添加剂相比，本发明具有以下优势：

1)本发明采用的原料大多数为常规化工原料，能保证大面积长期使用；

2)本发明采用的所有原料不含易燃易爆危险品，混配和运输安全方便，成本低，添加量少；

3)本发明采用喷雾的添加方式，可以使用于各种锅炉、反应床和反应设备，可以在添加煤炭原(燃)料的过程中添加，不用对原有工艺和流程进行改动，操作方便安全；

4)本发明方法效果明显，可降低焦炭反应性8～10个百分点，焦炭反应后强度提高10～15个百分点，焦炭中残留的物质对高炉冶炼无负面影响，适合于工业化生产，改善了焦炭质量。

具体实施方式

实施例1

添加剂由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末1重量份、环烷酸钠3重量份；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺1重量份、乙酰噻吩2重量份和对甲基苯磺酸1.25重量份；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚1重量份、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯3重量份、氯苯基硅油2重量份和三乙醇胺钼1.7重量份；所述油性溶媒为煤焦油1重量份、沥青2重量份和渣油2重量份；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1.8:1.6:2；

炼焦时，将上述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为0.5wt%。

将含有添加剂的煤装入顶装焦炉进行炼焦，结焦时间18小时，采用干法熄焦，按国家标准GB/T4000-1996检测焦炭的反应性和反应后强度，焦炭反应性降低到20％，与不添加添加剂的煤并采用同样炼焦工艺的焦炭比较，焦炭反应性降低8个百分点；焦炭反应后强度提高到70％，与不添加添加剂的配合煤并采用同样炼焦工艺的焦炭比较，焦炭反应后强度提高10个百分点。

实施例2

添加剂由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末2重量份、环烷酸钠6重量份；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺2重量份、乙酰噻吩4重量份和对甲基苯磺酸2.5重量份；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚2重量份、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯6重量份、氯苯基硅油4重量份和三乙醇胺钼3.4重量份；所述油性溶媒为煤焦油2重量份、沥青4重量份和渣油4重量份；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1.8:1.6:2；

炼焦时，将上述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为3wt%。

将含有添加剂的煤装入顶装焦炉进行炼焦，结焦时间18小时，采用干法熄焦，按国家标准GB/T4000-1996检测焦炭的反应性和反应后强度，焦炭反应性降低到18％，与不添加添加剂的煤并采用同样炼焦工艺的焦炭比较，焦炭反应性降低10个百分点；焦炭反应后强度提高到75％，与不添加添加剂的配合煤并采用同样炼焦工艺的焦炭比较，焦炭反应后强度提高15个百分点。

对比例1

添加剂由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末2重量份、环烷酸钠6重量份；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺2重量份、乙酰噻吩4重量份和对甲基苯磺酸2.5重量份；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚2重量份、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯6重量份、氯苯基硅油4重量份和三乙醇胺钼3.4重量份；所述油性溶媒为煤焦油2重量份、沥青4重量份和渣油4重量份；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1:1:1；

将含有添加剂的煤装入顶装焦炉进行炼焦，结焦时间18小时，采用干法熄焦，按国家标准GB/T4000-1996检测焦炭的反应性和反应后强度，焦炭反应性降低到25％；焦炭反应后强度提高到64％。由此可见，表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系对最终的添加剂性能有较大影响，当其比例为1:1.8:1.6:2，焦炭反应性降低到18％，焦炭反应后强度提高到75％；而当其比例为1:1:1:1时，焦炭反应性降低到25％；焦炭反应后强度提高到64％，前者明显优于后者。

对比例2

添加剂由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末2重量份、环烷酸钠6重量份；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺2重量份、乙酰噻吩4重量份和对甲基苯磺酸2.5重量份；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚2重量份、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯6重量份和氯苯基硅油4重量份；所述油性溶媒为煤焦油2重量份、沥青4重量份和渣油4重量份；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1.8:1.6:2；

将含有添加剂的煤装入顶装焦炉进行炼焦，结焦时间18小时，采用干法熄焦，按国家标准GB/T4000-1996检测焦炭的反应性和反应后强度，焦炭反应性降低到28％，焦炭反应后强度提高到63％。由此可见，渗透助剂组成对最终的添加剂性能有较大影响，当含有三乙醇胺时，焦炭反应性降低到18％，焦炭反应后强度提高到75％；而不含有三乙醇胺时，焦炭反应性降低到28％，焦炭反应后强度提高到63％。

虽然本发明已列举出上述最佳实施方式，然而上述实施方式并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做出修改和完善。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种改焦炭性能的炼焦添加剂，其特征在于，其由表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒组成；所述表面活化催化剂为SiC粉末和环烷酸钠，其中，SiC粉末和环烷酸钠的质量比为1:3；所述溶解助剂为α-羟基丙酰胺、乙酰噻吩和对甲基苯磺酸，其中，α-羟基丙酰胺、乙酰噻吩和对甲基苯磺酸质量比为1:2:1.25；所述渗透助剂为聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、氯苯基硅油和三乙醇胺钼，其中，聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、氯苯基硅油和三乙醇胺钼质量比为1:3:2:1.7；所述油性溶媒为煤焦油、沥青和渣油，其中，煤焦油、沥青和渣油质量比为1:2:2；所述表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒在添加剂中的重量比例关系为1:1.8:1.6:2。

2.一种炼焦方法，其特征在于，将权利要求1中所述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为0.5-3wt%。

3.一种炼焦方法，其特征在于，将权利要求1中所述的炼焦添加剂加到煤炭中，其中添加剂在煤中的加入量为3wt%。