CN110129083A - 一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通过添加剂提高褐煤在低温等离子体中解聚程度的方法，旨在对褐煤结构进行破坏，提高褐煤溶剂抽提率，涉及煤综合利用技术领域。本发明采用特殊的添加剂与原料煤进行混合，再利用低温等离子体快速处理煤样，利用添加剂的作用将低温等离子体氛围下煤结构的破坏程度进一步增加，处理后的煤采用有机溶剂进行抽提，抽提率得到提高，该方法具有工艺简单和成本低的特点。

Description

一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法
技术领域
本发明属于一种煤综合利用技术领域，还涉及一种煤结构解聚的处理方法，具体涉及一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法。
背景技术
煤的结构异常复杂，不同变质程度的煤结构差异较大。低阶煤变质程度低，芳香化程度低，煤结构中含有大量的亚甲基、羰基、酯键和醚键等桥键。我国褐煤储量丰富，作为一种典型低阶煤，具有高水含量、高氧含量和高灰分的特点，如何高效清洁利用褐煤成为拯待解决的问题。
溶剂抽提可以将褐煤中附加值高的有机质进行分离，得到高附加值的产品，例如褐煤蜡，但褐煤中大量的简单芳香环结构无法得到有效利用，造成资源的浪费。而低温等离子体含有大量的高能电子，可直接与煤中各种化学键产生作用，发生非弹性碰撞，导致煤中化学键的松弛、断裂，生成自由基碎片，打断芳香环之间的连接桥键，进而导致褐煤解聚，实现温和条件下解聚低阶煤，提高其溶剂抽提产率。
本发明采用特殊的添加剂，与褐煤混合后，在低温等离子体氛围中进行处理。选择不同种类的添加剂对褐煤中不同结构进行破坏，换而言之，可实现温和条件下实现褐煤结构的定向解聚，最终提高褐煤的溶剂抽提产率。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用不同种类的添加剂与褐煤均匀混合，再进行低温等离子体处理的思路，增加褐煤结构破坏的程度，最终提高褐煤的溶剂抽提产率，该方法具有工艺简单、无工艺废水以及处理速度块的特点。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法：将原料煤和添加剂进行混合，然后将混合物置于石英反应釜内，将石英反应釜置于介质阻挡低温等离子体反应装置中，通入载气进行低温等离子体处理，待处理完毕后，将煤取出得到处理煤样；
所述煤和添加剂的混合物，以煤的重量为基准，添加剂的加入量为0.1-10％；
所述添加剂至少包括供氢溶剂、自由基引发剂或金属盐中的一种；其中，供氢溶剂至少包括氢化芳香化合物或醇类化合物中的一种；自由基引发剂至少包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂或无机过氧类引发剂中的一种；金属盐至少包括铁系、钴系或镍系的硫酸盐、碳酸盐、氯化盐、氢氧化物或硫化中的一种。
优选的是，所述低温等离子体处理工艺参数：载气介质为氮气，载气流量为20-100ml/min，放电电压为5-30kV、放电功率为300-600W、电极间距为0.8-8mm，处理温度为50-130℃，处理时间3-30min。
优选的是，所述氢化芳香化合物至少为四氢萘、四氢蒽、含有四氢萘的萘油和含有四氢蒽的蒽油中的一种。
优选的是，所述醇类化合物至少为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇和丙三醇中的一种。
优选的是，所述偶氮类引发剂至少为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。
优选的是，所述有机过氧类引发剂至少为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮中的一种。
优选的是，所述无机过氧类引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种。
本发明的有益效果：
本发明采用特殊的添加剂与原料煤进行混合，再利用低温等离子体快速处理煤样，利用添加剂的作用将低温等离子体氛围下煤结构进一步进行解聚，加剧煤结构的破坏程度，处理后的煤采用有机溶剂进行抽提，抽提率得到明显提高；同时，本发明方法还具有工艺简单和成本低的特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
S1：制备煤和添加剂的混合物：云南先锋褐煤经适当破碎至80目，准确称取煤样3g，将0.3ml四氢萘添加剂用3ml甲醇溶解，与褐煤进行等体积浸渍，随后在氮气流中吹走甲醇，得到煤与四氢萘的混合物；
S2：介质阻挡低温等离子体处理：将所得混合物置于低温等离子体反应装置中的石英反应釜内，通入30ml/min氮气，控制放电电压为20kV、放电功率为400W，在100℃条件下处理3min，待处理完毕后，得到处理煤样；
S3：索氏抽提：将处理后的先锋褐煤用四氢呋喃进行索氏抽提，发现抽提率比原煤直接抽提提高了18％。
实施例2
S1：制备煤和添加剂的混合物：云南先锋褐煤经适当破碎至80目，准确称取煤样3g，将0.1g偶氮二异丁腈添加剂用3ml甲醇溶解，与褐煤进行等体积浸渍，随后在氮气流中吹走甲醇，得到煤与偶氮二异丁腈添加剂的混合物；
S2：介质阻挡低温等离子体处理：将所得混合物置于低温等离子体反应装置中的石英反应釜内，通入30ml/min氮气，控制放电电压为25kV、放电功率为500W，在100℃条件下处理5min，待处理完毕后，得到处理煤样；
S3：索氏抽提：将处理后的先锋褐煤用四氢呋喃进行索氏抽提，发现抽提率比原煤直接抽提提高了22％。
实施例3
S1：制备煤和添加剂的混合物：云南先锋褐煤经适当破碎至80目，准确称取煤样3g，将0.1g硫酸铁添加剂用3ml水溶解，与褐煤进行等体积浸渍，随后真空干燥箱干燥12h除去水分，得到煤与硫酸铁的混合物；
S2：介质阻挡低温等离子体处理：将所得混合物置于低温等离子体反应装置中的石英反应釜内，通入30ml/min氮气，控制放电电压为30kV、放电功率为600W，在100℃条件下处理5min，待处理完毕后，得到处理煤样；
S3：索氏抽提：将处理后的先锋褐煤用四氢呋喃进行索氏抽提，发现抽提率比原煤直接抽提提高了20％。
实施例4
S1：制备煤和添加剂的混合物：胜利褐煤经适当破碎至80目，准确称取煤样3g，将0.3ml丙醇添加剂用3ml甲醇溶解，与褐煤进行等体积浸渍，随后在氮气流中吹走甲醇，得到煤与丙醇的混合物；
S2：介质阻挡低温等离子体处理：将所得混合物置于低温等离子体反应装置中的石英反应釜内，通入30ml/min氮气，控制放电电压为25kV、放电功率为500W，在100℃条件下处理3min，待处理完毕后，得到处理煤样；
S3：索氏抽提：将处理后的先锋褐煤用四氢呋喃进行索氏抽提，发现抽提率比原煤直接抽提提高了15％。
实施例5
S1：制备煤和添加剂的混合物：云南先锋褐煤经适当破碎至80目，准确称取煤样3g，将0.1g过硫酸铵添加剂与褐煤直接混合，得到煤与过硫酸铵添加剂的混合物；
S2：介质阻挡低温等离子体处理：将所得混合物置于低温等离子体反应装置中的石英反应釜内，通入30ml/min氮气，控制放电电压为25kV、放电功率为500W，在100℃条件下处理5min，待处理完毕后，得到处理煤样；
S3：索氏抽提：将处理后的先锋褐煤用四氢呋喃进行索氏抽提，发现抽提率比原煤直接抽提提高了25％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，该方法包括：将原料煤和添加剂进行混合，然后将混合物置于石英反应釜内，将石英反应釜置于介质阻挡低温等离子体反应装置中，通入载气进行低温等离子体处理，待处理完毕后，将煤取出得到处理煤样；
所述煤和添加剂的混合物，以煤的重量为基准，添加剂的加入量为0.1-10％；
所述添加剂至少包括供氢溶剂、自由基引发剂或金属盐中的一种；其中，供氢溶剂至少包括氢化芳香化合物或醇类化合物中的一种；自由基引发剂至少包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂或无机过氧类引发剂中的一种；金属盐至少包括铁系、钴系或镍系的硫酸盐、碳酸盐、氯化盐、氢氧化物或硫化中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述低温等离子体处理工艺参数：载气介质为氮气，载气流量为20-100ml/min，放电电压为5-30kV、放电功率为300-600W、电极间距为0.8-8mm，处理温度为50-130℃，处理时间3-30min。
3.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述氢化芳香化合物至少为四氢萘、四氢蒽、含有四氢萘的萘油和含有四氢蒽的蒽油中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述醇类化合物至少为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇和丙三醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂至少为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述有机过氧类引发剂至少为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种促进褐煤在低温等离子体中解聚的方法，其特征在于，所述无机过氧类引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种。
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