CN109530093A - 一种以mea富液为浮选剂的煤泥浮选方法 - Google Patents

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Abstract

一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，将MEA富液与煤浆分别泵入汽提塔中，汽提塔内温度为80～100℃，压力为0.1MPa，反应时间为30～40min后，利用收集器收集浮选后的精煤；其中，MEA富液与煤浆的体积流量比为(3～5):1。与常规CO2解吸相比，可以将解吸温度降低至373K以下，解吸能耗降低20％；与常规煤浮选相比，煤的回收率提高了25％，浮选能耗平均降低40％。整合后的工艺不仅降低了能耗，还使得传统工艺的各方面参数均得到优化，这有助于同时实现工业中的高效CO2捕集，飞灰和低级煤利用(发电厂，水泥厂等)，具有重要的工业应用价值。

Description

一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法
技术领域
本发明涉及工艺设计领域，具体涉及一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法。
背景技术
化石燃料燃烧产生的CO2是导致全球气候变暖的首要原因，其对温室效应的贡献率已超过70％。发电厂作为一种典型的CO2排放源，是未来CO2减排的关键工业过程。在众多CO2捕集方法中，胺吸收法是一种具有良好发展前景，且目前已在工业上广泛使用的捕集方法。然而，采用胺溶液进行CO2捕集的成本较高，原因在于解吸过程中的能量消耗以及蒸发导致的胺溶液损失。因此，从工艺强化，反应器改造，参数优化等方面降低胺溶液吸收CO2的能耗是近年来的研究热点。
根据文献中的研究，煤浮选工艺提供了强化CO2解吸的潜在机会。Calgaroto等的研究表明，在煤与胺溶液之间存在明显的交互作用，这表明煤可以作为强化CO2解吸的潜在物质。(Calgaroto,S；Azevedo,A；Rubio,J.Separation of amine-insoluble species byflotation with nano and microbubbles.Miner.Eng.2016,89,24-29.)。
煤已被证明可溶于单乙醇胺(MEA)，吡啶和乙二胺(EDA)等胺类溶液，发现MEA和EDA溶液可以在沸点温度下溶解煤。(van Bodegom,B.；van Veen,J.R；van Kessel,G.M；Sinnige-Nijssen,M.W；Stuiver,H.C.Action of solvents on coal at lowtemperatures:1.Low-rank coals.Fuel 1984,63(3),346-354.)目前，胺已被用于提高工业中煤和粉煤灰利用率的有效溶剂。加热条件下的胺-CO2体系(即CO2解吸过程)也生成胺，预计会增强煤的浮选。
此外，Zaretskii等的研究表明，当体系呈酸性时，煤与胺溶液之间的相互作用会更为强烈。(Zaretskii,M；Rusak,V.；Chartov,E.Extraction with monoethanolamine:Areview.Coke Chenm2008,51(8),326-330.)由于MEA富液中的CO2能够与水结合生成H2CO3从而导致体系呈弱酸性，这为我们整合CO2捕集与煤浮选两种工艺提供了更有利的保障。
传统的煤泥浮选中通常采用非极性烃类油作为捕收剂，例如煤油，轻柴油等，占煤泥浮选捕收剂的80％-90％，其用量一般为1-3kg/t(煤泥)；起泡剂主要采用天然药剂松醇油和其他人工合成的醇类起泡剂。目前在浮选法选煤过程中，普遍存在流程复杂，浮选药剂用量大，对于细粒煤和低品质煤的选择性低等问题。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，将MEA富液与煤浆分别泵入汽提塔中，汽提塔内温度为80～100℃，压力为0.1MPa，反应时间为30～40min后，利用收集器收集浮选后的精煤；其中，MEA富液与煤浆的体积流量比为(3～5):1。
本发明进一步的改进在于，MEA富液通过以下过程制得：在吸收塔中利用质量分数为30％的MEA溶液吸收烟气中的CO2，得到MEA富液；其中，每摩尔MEA溶液中CO2的量为0.15～0.35mol。
本发明进一步的改进在于，经过滤器过滤后的MEA溶液送入吸收塔中循环利用。
本发明进一步的改进在于，煤浆通过以下过程制得：将煤矿石与水混合形成煤浆，煤浆中煤的质量分数为30％～50％。
本发明进一步的改进在于，煤矿石粒度为0.5～2.5mm。
本发明进一步的改进在于，利用过滤器收集MEA溶液中的煤。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明将煤浮选和CO2解吸结合到CO2捕集过程中的汽提塔中。对于煤浮选工艺，将煤浆泵入汽提塔，同时将胺-CO2溶液也泵送到汽提塔中。在汽提塔中，CO2解吸和煤浮选同时发生，从而实现了CO2捕集与煤浮选的流程一体化。煤与胺的吸附作用既增强了CO2的解吸，又强化了煤的浮选。热量同时为CO2解吸和煤浮选提供热驱动力。浮选后的煤可以通过收集器从汽提塔的顶部除去。与胺溶液混合的少量煤颗粒可以通过过滤器进一步分离。与传统的工艺相比，本发明具有两个明显的优势，一是由于煤和胺溶液之间的吸附作用，一方面可以减少胺溶液的蒸发，另一方面可以降低解吸能耗，帮助CO2从胺富液中解吸。二是由于酸性体系下煤与胺溶液之间的相互作用，可以利用胺富液作为浮选剂来提高煤的浮选效果。本发明不仅降低了能耗，还使得传统工艺的各方面参数均得到优化，这有助于同时实现工业中的高效CO2捕集，飞灰和低级煤利用(发电厂，水泥厂等)，具有重要的工业应用价值。
进一步的，与常规CO2解吸相比，可以将解吸温度降低至373K以下，解吸能耗降低20％；与常规煤浮选相比，煤的回收率提高了25％，浮选能耗平均降低40％。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
其中，1为吸收塔，2为第一泵，3为过滤器，4为汽提塔，5为第二泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
本发明为了同时克服传统的胺吸收法中：1、由于胺类溶液易蒸发导致的捕集液自然损耗较高的问题；2、CO2解吸过程中能耗较高的问题。以及传统的煤浮选方法中流程复杂，烃油类捕收剂用量较大和对低品质的煤选择性低的问题，提供了一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法。
本发明采用如下结构的装置，该装置包括吸收塔1、第一泵2、第二泵5、过滤器3以及汽提塔4，其中，吸收塔1经过第一泵2与汽提塔4相连，第二泵5与汽提塔4相连，汽提塔4还与过滤器3相连。
参见图1，本发明包括以下步骤：
(1)在吸收塔中利用质量分数为30％的MEA溶液吸收烟气中的CO2得到MEA富液，即胺溶液；MEA富液中CO2的量与MEA的量比值在0.15mol/mol～0.35mol/mol之间，即每摩MEA溶液中CO2的量为0.15～0.35mol。
(2)将煤矿石破碎，磨细粒度为0.5～2.5mm，与水混合形成煤浆，煤浆中煤的质量分数为30％～50％。
(3)将前两个步骤制得的MEA富液、煤浆分别泵入汽提塔中，MEA富液与煤浆的体积流量比在(3～5):1之间。
(4)汽提塔内温度应控制在80～100℃，压力控制在0.1MPa。
(5)收集反应中解吸的CO2，反应时间为30～40min。待反应结束后，利用收集器收集浮选后的精煤，并利用过滤器收集胺溶液中的少量煤，过滤后的胺溶液可送入吸收塔中循环利用。
为了验证整合后CO2捕集与煤泥浮选流程的实际效果，根据上述流程进行了实验，实验数据与操作参数如下表1所示：
表1实验数据及操作参数表
实验结果如下表2所示：
表2煤、胺和CO2体系与常规煤浮选及常规CO2解吸的比较
注：括号内的值是指煤粉浮选的能耗。
由表2数据可得，本发明的煤、胺和CO2体系相对于常规的煤浮选和CO2解吸，各方面参数均得到一定优化。与常规CO2解吸工艺相比，能够将CO2解吸温度降低到373K以下，平均能耗降低20％。相对于常规煤浮选，煤的回收率提高了25％，煤浮选的能量消耗主要由泵功率、过滤功率、收集功率、搅拌功率决定，计算值为0.15～0.3GJ/t，整合后的工艺使得能量消耗平均降低40％。整合后的工艺采用解吸后的CO2和蒸汽代替了常规煤浮选中采用的压缩空气，这节省了大量的空气压缩能耗。与常规煤浮选工艺相比，由于溶液中的煤较少，过滤过程能耗较低。以上结果表明，煤、胺和CO2体系提高了常规煤浮选和CO2解吸的效率，大大降低了成本。
本发明通过考虑同时优化CO2解吸和煤浮选两种工艺，将煤浮选和CO2解吸结合到CO2捕集过程中的汽提塔中。对于煤浮选工艺，粉碎和研磨后的煤首先与水混合形成煤浆，然后泵入汽提塔。对于CO2捕集工艺，烟气中的CO2被吸收塔中的胺溶液吸收，产生胺-CO2溶液，也被泵送到汽提塔中。在汽提塔中，CO2解吸和煤浮选同时发生，从而实现了CO2捕集与煤浮选的流程一体化。煤与胺的吸附作用既增强了CO2的解吸，又强化了煤的浮选。热量同时为CO2解吸和煤浮选提供热驱动力。浮选后的煤可以通过收集器从汽提塔的顶部除去。与胺溶液混合的少量煤颗粒可以通过过滤器进一步分离。与传统的CO2捕集和煤浮选工艺相比，CO2捕集和煤浮选的综合工艺具有两个明显的优势。一是由于煤和胺溶液之间的吸附作用，一方面可以减少胺溶液的蒸发。另一方面可以降低解吸能耗，帮助CO2从胺富液中解吸。二是由于酸性体系下煤与胺溶液之间的相互作用，可以利用胺富液作为浮选剂来提高煤的浮选效果。

Claims (6)

1.一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，将MEA富液与煤浆分别泵入汽提塔中，汽提塔内温度为80～100℃，压力为0.1MPa，反应时间为30～40min后，利用收集器收集浮选后的精煤；其中，MEA富液与煤浆的体积流量比为(3～5):1。
2.根据权利要求1所述的一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，MEA富液通过以下过程制得：在吸收塔中利用质量分数为30％的MEA溶液吸收烟气中的CO2，得到MEA富液；其中，每摩尔MEA溶液中CO2的量为0.15～0.35mol。
3.根据权利要求2所述的一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，经过滤器过滤后的MEA溶液送入吸收塔中循环利用。
4.根据权利要求1所述的一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，煤浆通过以下过程制得：将煤矿石与水混合形成煤浆，煤浆中煤的质量分数为30％～50％。
5.根据权利要求4所述的一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，煤矿石粒度为0.5～2.5mm。
6.根据权利要求2所述的一种以MEA富液为浮选剂的煤泥浮选方法，其特征在于，利用过滤器收集MEA溶液中的煤。
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