CN108315042A - 一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，是采用煤液化与炭化吹扫相结合的方法制得配煤炼焦的原料和无烟燃料，其主要步骤为：将原料煤、催化剂、溶剂按一定质量比混合配成浆料，并充入气体，进行液化反应，产生液固混合混合浆料；将所产生的液固混合浆料进行炭化，并同时采用气体进行吹扫夹带出液相组分，从而形成固体半焦可用作配煤炼焦的原料或无烟燃料。本发明具有工艺条件不苛刻、过程简单、设备投资低、产品易灵活调控及附价值高、原料适应性广及高效节能等特点，极具工业化应用前景。

Description

一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法
技术领域
本发明涉及一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，属于煤炭清洁转化利用领域，是以煤为原料生产配煤炼焦的原料和无烟燃料。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，我国煤炭的生产量和消费量节节攀升，一次能源中煤炭消费量占到世界的49.4％，已经成为全球最大的能源消费国，预计到2020年可能达到50亿t。目前，我国主要采取燃烧方式直接利用煤的化学热，发电效率不高，又易造成严重的环境污染。因此，开发煤炭清洁转化技术，对发挥我国煤炭资源优势、提高能源效率、加强环境保护、实现可持续发展具有重要意义。
在开发煤炭清洁转化过程中，一定要坚持最大限度地利用煤炭资源，走高效率、低排放、清洁加工转化利用的发展之路。最近，煤炭清洁转化利用技术的发展十分迅速。其中，煤直接液化是其最具代表性的技术之一。煤直接液化是以煤为原料制取汽油、柴油、航空煤油和其它化学品的技术。传统的煤液化产生大量的残渣，目前其合理处置或有效利用尚不尽完善，导致其产品(特别是残渣)的附价值不高。另外，传统煤液化的条件极为苛刻，即：要求高的液化温度和压力，造成设备投资高；需要纯氢及富氢气体，导致成本增加；需要干燥，导致能量消耗高。因此，开发煤液化新技术显得尤为重要。正是基于上述，发明了用煤液化方法制备配煤炼焦的原料和无烟燃料，其核心是：将煤液化过程与炭化吹扫过程进行有机结合，用于主要生产配煤炼焦的原料和无烟燃料，副产液相产物用于制备液体燃料或提取化学品等。本发明采用炭化吹扫的方式能够将液固混合浆进行有效分离，大大降低了煤直接液化液固混合浆的分离难度，同时不会产生液化残渣的问题，所有的产品得到有效利用；炭化吹扫方式可以灵活调节所得固体半焦的应用取向，即用作配煤炼焦的原料或无烟燃料，这些产品的市场容量大，且附加值高；液化过程不苛刻，不需要纯氢或富氢气氛，不需要对原料进行干燥，这样大大降低了成本。综上所述，本发明具有工艺条件不苛刻、过程简单、设备投资低、产品易灵活调控及附价值高、原料适应性广及高效节能等特点，极具工业化应用前景。
发明内容
本发明提供了用煤液化方法制备配煤炼焦的原料和无烟燃料，将煤进行液化产生液固混合浆，并采用炭化吹扫的方式将液化产生的液固混合浆进行分离处理，产生固体半焦和液相副产物，且通过灵活调节炭化吹扫过程以实现固体半焦的高附价值利用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述方法采用煤液化与炭化吹扫相结合制得配煤炼焦原料和无烟燃料；所述方法包括如下步骤：
1)液化过程：将原料煤、催化剂、溶剂按质量比混合配成浆料，然后充入液化气体，于350-480℃、3-30MPa下进行液化反应10～180min，产生液固混合浆料；其中，溶剂:原料煤＝(0.1:1)～(10:1)，催化剂:原料煤＝(0～0.1):1；
2)炭化吹扫过程：将步骤1)所得的液固混合浆料于常压或微正压、200-500℃下进行炭化3min-120min，同时采用吹扫气体进行吹扫夹带出液相组分，从而制得固体半焦，可用作配煤炼焦原料；或者：
将步骤1)所得的液固混合浆料于常压或微正压、500-750℃下进行炭化10min-300min，同时采用吹扫气体进行吹扫夹带出液相组分，从而形成固体半焦，可用作无烟燃料。
所述原料煤包括各种变质程度的煤种，可以不需进行干燥.
所述催化剂为含过渡金属、碱金属及碱土金属的化合物，以及含过渡金属、碱金属及碱土金属的矿物中的一种或几种。
所述溶剂为供氢溶剂溶剂或非供氢溶剂；所述的供氢溶剂为选自萘、蒽和菲的稠环芳烃部分加氢产生的供氢溶剂、工业溶剂加氢产生的循环供氢溶剂中的一种或几种；所述的非供氢溶剂为选自苯、甲苯及CS2的有机溶剂、萘油、甲基萘油及蒽油、煤焦油、石油馏分中的一种或几种。
所述液化气体为热解气、合成气、H2、N2、Ar中的一种或几种。
所述吹扫气体为液化或炭化自产的气体、蒸汽、外加的H2、N2或Ar中的一种或几种。
本发明的优点在于：原料不需要经过干燥处理，降低了干燥成本；不需要采用纯氢或富氢气体，降低了制氢成本；采用炭化吹扫过程，降低了液固混合分离的难度，降低了设备成本；没有残渣产生，减轻了残渣的处理负荷；产生的固体半焦主产品可用作配煤炼焦的原料或无烟燃料，提高了产品的附价值；采用炭化吹扫过程可以灵活控制调节固体半焦的应用取向，可以根据市场需求快速调整生产方案，提高了整体工艺技术的灵活性。
附图说明
图1为本发明的具体流程图，同时也是本发明的具体实施方式的示意图。
具体实施方式
实施例
为了进一步理解本发明的特点和性质，以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：将胜利褐煤、催化剂硫化亚铁(催化剂/煤＝1:20)和供氢溶剂四氢萘(溶剂/煤＝1.5:1)混合后，冲入H2，于400℃、10MPa下进行液化反应60min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于常压、400℃下进行炭化30min，同时采用N2进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的粘结性指数达78，可以用作配煤炼焦的原料。
实施例2：将胜利煤和蒽油(溶剂/煤＝3:1)混合后，冲入H2，于430℃、15MPa下进行液化反应30min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于常压、550℃下进行炭化240min，同时采用N2进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的挥发份含量(干燥无灰基)为7.06％，可以用作无烟燃料。
实施例3：将红柳林煤和供氢溶剂四氢萘(溶剂/煤＝2:1)混合后，冲入H2，于430℃、10MPa下进行液化反应60min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于常压、380℃下进行炭化20min，同时采用液化后产生的气体进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的粘结性指数达65，可以用作配煤炼焦的原料。
实施例4：将红柳林煤和蒽油(溶剂/煤＝2:1)混合后，冲入合成气(40％CO+60％H2)，于450℃、12MPa下进行液化反应90min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于微正压、650℃下进行炭化20min，同时采用液化后产生的气体进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的挥发份含量(干燥无灰基)为8.31％，可以用作无烟燃料。
实施例5：将神东煤、催化剂氧化铁(催化剂/煤＝1:15)和神华循环供氢溶剂(溶剂/煤＝4:1)混合后，冲入热解气，于450℃、20MPa下进行液化反应90min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于常压、320℃下进行炭化10min，同时采用液化后产生的气体进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的粘结性指数达72，可以用作配煤炼焦的原料。
实施例4：将神东煤、催化剂碳酸钠(催化剂/煤＝1:15)和神华循环供氢溶剂(溶剂/煤＝1:1)混合后，冲入合成气(40％CO+60％H2)，于450℃、25MPa下进行液化反应25min，产生液固混合浆料；将所产生的液固混合浆料于微正压、550℃下进行炭化90min，同时采用蒸汽进行吹扫夹带出液相液相，从而产生固体半焦。该固体半焦的挥发份含量(干燥无灰基)为7.92％，可以用作无烟燃料。

Claims (7)

1.一种制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述方法采用煤液化与炭化吹扫相结合制得配煤炼焦原料和无烟燃料；所述方法包括如下步骤：
1)液化过程：将原料煤、催化剂、溶剂按质量比混合配成浆料，然后充入液化气体，于350-480℃、3-30MPa下进行液化反应10～180min，产生液固混合浆料；其中，溶剂:原料煤＝(0.1:1)～(10:1)，催化剂:原煤＝(0～0.1):1；
2)炭化吹扫过程：将步骤1)所得的液固混合浆料于常压或微正压、200-500℃下进行炭化3min-120min，同时采用吹扫气体进行吹扫夹带出液相组分，从而制得固体半焦，用作配煤炼焦原料；或者：
将步骤1)所得的液固混合浆料于常压或微正压、500-750℃下进行炭化10min-300min，同时采用吹扫气体进行吹扫夹带出液相组分，从而形成固体半焦，用作无烟燃料。
2.如权利要求1所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述原料煤包括干燥或不干燥的各种变质程度的煤种。
3.如权利要求1所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述催化剂为含过渡金属、碱金属及碱土金属的化合物，以及含过渡金属、碱金属及碱土金属的矿物中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述溶剂为供氢溶剂或非供氢溶剂。
5.如权利要求4所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述的供氢溶剂为选自萘、蒽和菲的稠环芳烃部分加氢产生的供氢溶剂、工业溶剂加氢产生的循环供氢溶剂中的一种或几种；所述的非供氢溶剂为选自苯、甲苯及CS2的有机溶剂、萘油、甲基萘油及蒽油、煤焦油、石油馏分中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述液化气体为热解气、合成气、H2、N2、Ar中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的制备配煤炼焦原料和无烟燃料的煤液化方法，其特征在于，所述吹扫气体为液化或炭化自产的气体、蒸汽、外加的H2、N2或Ar中的一种或几种。
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