CN104987873A - 一种劣质褐煤的梯级利用方法 - Google Patents
一种劣质褐煤的梯级利用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104987873A CN104987873A CN201510269565.4A CN201510269565A CN104987873A CN 104987873 A CN104987873 A CN 104987873A CN 201510269565 A CN201510269565 A CN 201510269565A CN 104987873 A CN104987873 A CN 104987873A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- brown coal
- lignite
- residue
- humic acids
- pyrolysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003077 lignite Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 238000007601 warm air drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 abstract 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- MKYLOMHWHWEFCT-UHFFFAOYSA-N Manthidine Natural products C1C2=CC=3OCOC=3C=C2C2C3=CC(OC)C(O)CC3N1C2 MKYLOMHWHWEFCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SNFRINMTRPQQLE-JQWAAABSSA-N Montanin Chemical compound O[C@H]([C@@]1(CO)O[C@H]1[C@H]1[C@H]2O3)[C@]4(O)C(=O)C(C)=C[C@H]4[C@]11OC3(CCCCCCCCCCC)O[C@@]2(C(C)=C)C[C@H]1C SNFRINMTRPQQLE-JQWAAABSSA-N 0.000 description 3
- SNFRINMTRPQQLE-OFGNMXNXSA-N Montanin Natural products O=C1[C@@]2(O)[C@@H](O)[C@@]3(CO)O[C@H]3[C@@H]3[C@H]4[C@@]5(C(=C)C)O[C@](CCCCCCCCCCC)(O4)O[C@@]3([C@H](C)C5)[C@@H]2C=C1C SNFRINMTRPQQLE-OFGNMXNXSA-N 0.000 description 3
- QTZPBQMTXNEKRX-UHFFFAOYSA-N Voacristine pseudoindoxyl Natural products N1C2=CC=C(OC)C=C2C(=O)C21CCN(C1)C3C(C(C)O)CC1CC32C(=O)OC QTZPBQMTXNEKRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
本发明公开一种劣质褐煤的梯级利用方法，属于煤化工技术领域。本发明将劣质褐煤先进行腐植酸提取，随后将干燥的褐煤残渣进行热解，生产半焦、焦油和粗煤气。与传统的褐煤化工应用相比，该新工艺路线具有以下优点，首先通过腐植酸提取工艺步骤，一方面得到具有较广应用范围的腐植酸，同时由于腐植酸的提取，降低了褐煤中氧含量，由此降低煤矿中的内水与煤分子间存在的氢键，有助于褐煤的干燥处理；其次，将提取完腐植酸的低氧含量褐煤残渣用于热解工艺，制备褐煤半焦、焦油和粗煤气。
Description
技术领域
本发明提供一种劣质褐煤的梯级利用方法，属于煤化工技术领域。
背景技术
由于劣质褐煤一般具有水分、灰分含量高等缺点，且地处偏远，运输困难，且由于其具有易自燃的特点，使其贮存困难，从而限制了对它的应用。目前对褐煤的利用主要集中于气化、中低温热解或提腐植酸或褐煤蜡等工艺，也就是说世界各国对褐煤的利用仅仅局限于提质、燃烧、转化三个单独的层面和直接利用方面，未达到对褐煤的高效洁净利用。由于褐煤是一种较为年轻的煤，除了上述存在的缺点外，其还具有反应活性高、褐煤中含有烟煤、无烟煤中所不具有的腐植酸、褐煤蜡等有较高附加值物质等优点。因此有研究者提出通过集成耦合，对褐煤实施分质、分级的高效洁净利用。其中在“低阶煤梯级利用的多联产工艺”专利中，首先对低阶煤进行溶剂萃取，提取褐煤蜡；随后将提蜡后的残渣进行热解，生产焦油、粗煤气、半焦。最后将半焦进行气化。
而褐煤在腐植酸方面，现有技术的重点在于提高腐植酸盐及腐植酸的产率，对于提取完腐植酸的褐煤残渣，研究者们考察了其对重金属离子Cr(VI)、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）等的吸附性能，但其它方面的利用方法却无人报道。由于腐植酸只是褐煤中的含有酚羟基、羧基、羰基等活性官能团的一类高分子物质，除它之外，褐煤中还含有大量的有机物（用工业分析指标中的挥发分、固定碳指标表征），因此可将其进一步进行加工处理。
综上所述：目前褐煤的利用世界各国仅仅局限于提质、燃烧、转化三个单独的层面和方向，没对褐煤的高效洁净利用方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种劣质褐煤的梯级利用方法，具体包括以下步骤：
（1）提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤残渣和腐植酸产品；
（2）将褐煤残渣先进行干燥，随后放入热解反应器，升温热解，即可生产得到半焦、焦炭和粗煤气。
本发明步骤（1）所述褐煤残渣为脱出腐植酸的残渣，其中总腐植酸含量需小于10%。
本发明步骤（2）所述干燥可采用空气自然干燥或者热风干燥的方法，干燥温度范围为室温~100℃，干燥至褐煤残渣的含水量小于10%。
本发明步骤（2）所述热解过程在真空或惰性气体保护下进行，其中热解温度为400℃~750℃, 热解时间为0.5h~3h。
本发明的原理：褐煤存在水分含量高、氧含量高、可磨性差等缺点，当它被用作气化、炼焦等工艺过程的原料时，必须对其进行干燥处理，且由于褐煤较年轻，其氧含量高，在煤大分子结构中氧的存在形式主要是以羧基、酚羟基、醛基、羰基等官能团形式存在，这些基团可与存在于煤孔隙中的水分子形成氢键，从而使干燥工序的能耗变高。通过先提腐植酸，使煤中的氧大部分被腐植酸带走，从而降低水分子与煤中氧形成氢键的数目，降低水分子与煤的结合力，使干燥工序能耗降低。由于提取完腐植酸的褐煤残渣含有较高的挥发分和固定碳，又由于褐煤大分子结构的特点，此外，由于褐煤残渣中氧含量降低可提高褐煤热解过程中的焦油产率，因此通过第一步的腐殖酸提取得到褐煤残渣，可用于热解工艺，生产焦油、半焦及粗煤气。因此本发明的先提腐植酸、后对褐煤残渣进行热解生产半焦、焦油及粗煤气的工艺路线是一条对劣质褐煤实现梯级利用的有效途径。
本发明的有益效果：
本发明所述方法不仅可以得到腐殖酸，而且对褐煤残渣直接进行热解还可以生产焦油、半焦及粗煤气；脱出腐植酸得到褐煤残渣氧含量低，水分子与煤分子氧原子间的氢键数量少，内水与煤矿之间的作用力小，可以使热分解干燥工序能耗低，褐煤热解过程中的焦油产率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
（1）腐植酸的提取：用2.5%的氢氧化钠碱溶液作为提取剂，提取温度80℃，提取反应3h后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节pH为1.0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产率为76.13%，腐植酸的品质分析见表1.2；残渣经过干燥（采用热风干燥：干燥温度50℃，干燥时间2小时），其品质分析见表1.3，从表1.1、表1.2、表1.3中数据可看出，经过腐植酸提取过程，原料褐煤中的含氧官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官能团含量大大降低，通过腐植酸提取，确实可降低褐煤中的氧含量。
表1.1原料褐煤的品质分析
表1.2 产品腐植酸的品质分析
表1.3 褐煤残渣的品质分析
（2）褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为：热解温度600℃、时间1小时、对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤残渣分别热解，焦油产率由原来的7.2%提高到了9.3%，由此可看出，通过腐植酸的提取，降低氧含量，确实可提高焦油产率，此外，半焦的产率为55.2%，粗煤气的产率为29.3%。
实施例2
（1）腐植酸的提取:用2.0%的氢氧化钠碱溶液作为提取剂，提取温度80℃，提取反应3h后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节pH为1.0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产率为47.61%，腐植酸的品质分析见表2.2；残渣经过干燥（采用自然空气干燥，干燥至褐煤残渣的含水量小于10%），其品质分析见表2.3，从表2.1、表2.2、表2.3中数据可看出，经过腐植酸提取过程，原料褐煤中的含氧官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官能团含量大大降低，通过腐植酸提取，确实可降低褐煤中的氧含量。
表2.1原料褐煤的品质分析
表2.2 产品腐植酸的品质分析
表2.3 褐煤残渣的品质分析
（2）褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为：热解的工艺条件为：热解温度400℃、时间1小时，对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤残渣分别热解，焦油产率由原来的8%提高到了12.3%，由此可看出，通过腐植酸的提取，降低氧含量，确实可提高焦油产率，此外，半焦的产率为55.7%，粗煤气的产率为27.4%。
实施例3
（1）腐植酸的提取:用1.5%的氢氧化钠碱溶液作为提取剂，提取温度80℃，提取反应3h后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节pH为1.0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产率为47.61%，腐植酸的品质分析见表3.2；残渣经过干燥（采用自然空气干燥），其品质分析见表3.3，从表3.1、表3.2、表3.3中数据可看出，经过腐植酸提取过程，原料褐煤中的含氧官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官能团含量大大降低，通过腐植酸提取，确实可降低褐煤中的氧含量。
表3.1原料褐煤的品质分析
表3.2 产品腐植酸的品质
表3.3 褐煤残渣的品质分析
（2）褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为：热解的工艺条件为：热解温度700℃、时间1小时，对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤分别热解，焦油产率由原来的8.5%提高到了13%，此外，半焦的产率为50.5%，粗煤气的产率为28%。
Claims (4)
1.一种劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤残渣和腐植酸产品；
（2）将褐煤残渣先进行干燥，随后放入热解反应器，升温热解，即可生产得到半焦、焦炭和粗煤气。
2.根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：所述褐煤残渣为脱出腐植酸的残渣，其中总腐植酸含量需小于10%。
3.根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：步骤（2）所述干燥可采用空气自然干燥或者热风干燥的方法，干燥温度范围为室温~100℃，干燥至褐煤残渣的含水量小于10%。
4.根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：步骤（2）所述热解过程在真空或惰性气体保护下进行，其中热解温度为400℃~750℃，热解时间为0.5h~3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510269565.4A CN104987873A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种劣质褐煤的梯级利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510269565.4A CN104987873A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种劣质褐煤的梯级利用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104987873A true CN104987873A (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=54299773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510269565.4A Pending CN104987873A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种劣质褐煤的梯级利用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104987873A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105461758A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-04-06 | 河南理工大学 | 一种提高褐煤腐植酸抽提率的方法 |
| CN106395816A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-02-15 | 中国矿业大学 | 一种由褐煤抽提腐植酸后残渣制备吸附剂的方法 |
| CN106701130A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-24 | 张辉 | 一种低温干馏提取富里酸的方法 |
| CN108359487A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-08-03 | 云南旭光节能有限公司 | 一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法 |
| CN108948374A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-07 | 黑龙江科技大学 | 一种褐煤利用方法 |
-
2015
- 2015-05-25 CN CN201510269565.4A patent/CN104987873A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周志玲: "低煤阶煤及不同化学组分热解甲烷和氢气的生成特征与机理", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105461758A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-04-06 | 河南理工大学 | 一种提高褐煤腐植酸抽提率的方法 |
| CN106395816A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-02-15 | 中国矿业大学 | 一种由褐煤抽提腐植酸后残渣制备吸附剂的方法 |
| CN106701130A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-05-24 | 张辉 | 一种低温干馏提取富里酸的方法 |
| CN106701130B (zh) * | 2017-01-16 | 2019-07-12 | 张辉 | 一种低温干馏提取富里酸的方法 |
| CN108359487A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-08-03 | 云南旭光节能有限公司 | 一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法 |
| CN108359487B (zh) * | 2018-05-08 | 2024-03-29 | 云南旭光节能有限公司 | 一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法 |
| CN108948374A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-07 | 黑龙江科技大学 | 一种褐煤利用方法 |
| CN108948374B (zh) * | 2018-08-24 | 2019-04-16 | 黑龙江科技大学 | 一种褐煤利用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104987873A (zh) | 一种劣质褐煤的梯级利用方法 | |
| Sun et al. | A state-of-the-art review on algae pyrolysis for bioenergy and biochar production | |
| Awalludin et al. | An overview of the oil palm industry in Malaysia and its waste utilization through thermochemical conversion, specifically via liquefaction | |
| Takanohashi et al. | Characterisation of HyperCoals from coals of various ranks | |
| Jiang et al. | Obtaining fermentable sugars by dilute acid hydrolysis of hemicellulose and fast pyrolysis of cellulose | |
| CN102976906B (zh) | 一种从生物油中分离酚类的方法 | |
| CN105461758A (zh) | 一种提高褐煤腐植酸抽提率的方法 | |
| CN105484083A (zh) | 木质纤维素组分分离的绿色工艺 | |
| CN109536195B (zh) | 一种生物质和煤的转化工艺 | |
| CN106395816B (zh) | 一种由褐煤抽提腐植酸后残渣制备吸附剂的方法 | |
| KR102063831B1 (ko) | Red를 연계한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 및 발전 시스템 | |
| CN102321490A (zh) | 高压液化生物质制备生物碳的方法 | |
| CN113214874A (zh) | 一种煤油共催化热解-半焦催化气化的方法 | |
| CA2918941C (en) | Method for lignin recovery | |
| CN110408420B (zh) | 一种有机质转化工艺 | |
| CA2918897C (en) | Novel lignin materials containing compositions | |
| Ronda et al. | A novel methodology to characterize and to valorize a waste by a fractionation technology | |
| JP2019026730A (ja) | バイオマス改質炭、バイオマス改質炭の製造方法 | |
| Vladimir Strezov et al. | Carbonization of biomass fuels | |
| CN106544375B (zh) | 制备全生物质基航空生物燃料的方法 | |
| CN110642492A (zh) | 一种利用生物质提高污泥中重金属稳定化的方法 | |
| CN114874802B (zh) | 一种提高碳水化合物生物质水热液化生物油产率的方法 | |
| WO2013076362A1 (en) | Method for treating biomass | |
| CN112708433B (zh) | 一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法 | |
| CN113088312B (zh) | 一种木醋液和生物质焦油的高值化综合利用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151021 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |