CN110734799A

CN110734799A - 一种煤处理方法

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Publication number: CN110734799A
Application number: CN201910881587.4A
Authority: CN
Inventors: 马丽荣; 刘泽龙
Original assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-01-31

Abstract

本发明提供了一种煤处理方法，包括：将沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物以预设比例加入到含水煤粉中，得到多环芳烃包裹的含水煤粉；对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，使所述含水煤粉中的部分水分蒸发，以在所述煤粉中形成孔隙，得到多环芳烃包裹的多孔煤粉。本发明通过在含水煤粉中添加沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物，在干燥处理条件下，多环芳烃混合物对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用，大大降低了水分蒸发的同时将部分细粒煤粉夹带至反应设备外的概率，也就降低了煤粉的损失；同时，使得煤粉中的水分蒸发后形成多孔煤，有利于提高煤粉在后续气化反应中的性能。

Description

一种煤处理方法

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种煤处理方法。

背景技术

煤加氢气化是低阶煤与含氢气体在一定温度和压力下发生煤加氢气化反应，生成富甲烷的合成气、芳烃油品和清洁半焦的过程。为便于输送及提高热效率，煤加氢气化对煤粉的水分提出了限制，一般煤种的全水分<10%。褐煤是低阶煤的一种，同时褐煤本身具有较高的挥发分，也决定了褐煤是适合用于煤加氢气化的。但是褐煤的水分含量较高，约为20-30%，不满足煤加氢气化对煤粉水分含量的要求，需要进行除水干燥。工业上常用蒸汽回转干燥机来干燥煤粉，煤粉与蒸汽管道换热后，煤粉中的水分受热蒸发形成二次蒸汽排出设备时，会携带一定量的细粒煤粉，为符合环保要求，需要增加对带尘的蒸汽冷凝液的处理设备，增加了设备投资成本；同时，还会造成煤粉的损失，并且为了保证后续煤粉工段的用量，则在选择该类干燥设备时，通常在考虑煤粉损失量的前提下，设备的规模及处理量就要加大，进而该类设备的各项能耗都相应的增加了。如何能避免二次蒸汽带尘问题，减少设备投资，减少煤粉损失，降低设备能耗，是目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种煤处理方法，旨在解决现有煤粉处理过程中煤粉损失、设备投资及能耗均较大的问题。

本发明提出的煤处理方法，包括以下步骤：步骤1，将沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物以预设比例加入到含水煤粉中，得到多环芳烃包裹的含水煤粉；步骤2，对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，使所述含水煤粉中的水分部分蒸发，以在所述煤粉中形成孔隙，得到多环芳烃包裹的多孔煤粉。

进一步地，上述煤处理方法中，所述多环芳烃混合物的沸点为200-600℃。

进一步地，上述煤处理方法中，所述多环芳烃混合物由苯环数量为2-7的多种多环芳烃混合而成。

进一步地，上述煤处理方法中，所述多环芳烃混合物包括萘、芘、菲、蒽和芴中的至少两种。

进一步地，上述煤处理方法中，多环芳烃包裹的含水煤粉中，所述多环芳烃的质量占比为2-20%。

进一步地，上述煤处理方法中，所述步骤2中，在预设温度下采用气体流化干燥的方式对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，以使所述含水煤粉中的水分含量降至预设值。

进一步地，上述煤处理方法中，所述预设温度为100-200℃。

进一步地，上述煤处理方法中，所述气体流化干燥过程中选用的流化气体为干燥的氢气、氮气和二氧化碳气中的一种或几种。

进一步地，上述煤处理方法中，所述气体流化干燥过程中选用的流化气体的进气量为200~800Nm³/h。

进一步地，上述煤处理方法中，在所述步骤1之前还包括：将含水煤粉研磨至预设粒度。

本发明提供的煤处理方法，通过在含水煤粉中添加沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物，在干燥处理条件下，多环芳烃混合物对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用，大大降低了水分蒸发的同时将部分细粒煤粉夹带至反应设备外的概率，也就降低了煤粉的损失，在保证后续煤粉工段的用量的前提下无需加大干燥设备的处理量，降低了能耗；同时，使得煤粉中的水分蒸发后形成多孔煤，有利于提高煤粉在后续气化反应中的性能，此外，由于不需要增加对水分蒸发后的蒸汽冷凝液的处理工艺，相对于现有技术而言，大大降低了设备的投资成本。

附图说明

图1为本发明实施例中煤处理方法的流程图。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为本发明的保护范围。

参阅图1，本发明实施例提供的煤处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，将沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物以预设比例加入到含水煤粉中，得到多环芳烃包裹的含水煤粉。

具体而言，多环芳烃混合物可以由苯环数量为2-7的多种多环芳烃混合而成，优选的，多环芳烃混合物可以由苯环数量为2-5的多种多环芳烃混合而成。

考虑到煤加氢气化所产油品是以苯、萘为主要组成的油品混合物，分离出苯和萘主要组分后将会剩余以萘、芘、菲、蒽、芴等为主要组成的高沸点的多环芳烃混合物。优选地，本实施例中的多环芳烃混合物包括萘、芘、菲、蒽和芴中的至少两种，多环芳烃混合物中各芳烃的配制比例能够满足多环芳烃混合物的沸点要求即可。本实施例中，选用煤加氢气化所产油品中的多环芳烃混合物为煤加氢气化所产出的油品分离出苯和萘后剩余的产物，可以将煤加氢气化所产油品分离出苯和萘主要组分后的剩余混合油循环利用，减少排放污染，提高油品的利用价值。当然，在煤加氢气化第一次开车前，即在未获得煤加氢气化所产油品时，含水煤粉处理过程需要添加的多环芳烃混合物可以是其他来源的萘、芘、菲、蒽和芴等的混合物。

本实施例中多环芳烃混合物的沸点可以为200-600℃，优选为220-400℃，在水分干燥温度范围内，其组分不仅不会挥发出来，而且还会因多环芳烃本身的粘结特性，使得多环芳烃会呈液态或半固态包裹着煤粉颗粒，可以阻止细粒煤粉颗粒在水分蒸发过程被夹带到热气体中，避免细粒煤粉颗粒对热气体品质的影响，并减少煤粉损失。

可以看出，本实施例采用多环芳烃混合物，一方面可以利用混合物的高低沸点特性以形成适宜粘度的混合物来实现对含水煤粉颗粒的均匀包裹，避免单一芳烃的沸点过高或过低而难以形成对煤粉颗粒的包裹作用，也很难达到均匀混合的程度；另一方面，充分利用了煤加氢气化的剩余产物，实现了煤加氢气化工艺的自循环，节约了原料成本。

在向含水煤粉中添加多环芳烃混合物时，可以采用喷淋搅拌相结合的方式，实际中，可以在干燥设备中加入含水煤粉后，边搅拌含水煤粉边向干燥设备中喷淋多环芳烃混合物，这样能确保含水煤粉与多环芳烃混合物的充分混合，有效实现了多环芳烃混合物对煤粉颗粒的均匀包裹，防止含水煤粉干燥过程中的细粒煤粉损失，也能避免换热后的气体带尘问题，同时也有利于降低设备投资和简化操作。

为了使含水煤粉能够适用于煤加氢气化反应对煤粉粒度和水分的要求，在所述步骤S1之前还可以包括：将含水煤粉研磨至预设粒度。

实际研磨时，还考虑到以下两方面因素：第一、多环芳烃混合物可能会粘附在大颗粒煤粉上，导致芳烃混合物不能对大颗粒煤粉破碎后形成的小颗粒煤粉进行包裹，进而影响多环芳烃混合物和含水煤粉的混合程度；第二，在对添加了多环混合芳烃的煤粉进行研磨的过程中，粘度大的多环芳烃可能会被挤压到研磨设备的器壁上，造成多环芳烃的损失，因而需要将煤粉的粒度控制在合适的范围内，例如可以使含水煤粉的粒度需要满足：90%的煤粉颗粒粒径＜75微米，以利于煤粉中水分的蒸发和气化反应，降低煤粉干燥的能耗和时间，提高煤粉干燥的效率。

步骤S2，对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，使所述含水煤粉中的部分水分蒸发，以在所述煤粉中形成孔隙，得到多环芳烃包裹的多孔煤粉。

具体而言，对含水煤粉进行干燥的方法可以为机械脱水法、加热干燥法、化学除湿法或流化干燥等，为了能更好地实现含水煤粉和多环芳烃混合物的均匀干燥，优选的，在预设温度下采用气体流化干燥的方式对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，以使所述含水煤粉中的水分含量降至预设值。

其中，气体流化干燥过程中选用的流化气体为干燥的氢气、氮气和二氧化碳气中的一种或几种。使用干燥气，可以防止干燥过程再次带入水分，能有效保障干燥效果。优选的，所述气体流化干燥过程中选用的流化气体与煤气化中所用的气化剂的种类相同，这样，可以将流化后排出的气体进行一定处理后再次作为气化剂循环利用，减少工艺气体的排放。为本领域技术人员所熟知的是，煤气化所用的气化剂一般可以为一氧化碳、氢气、氧气和二氧化碳中的一种或多种。本实施例中，经干燥后的含水煤粉中的水分含量（质量含量）的预设值可以根据煤粉的后续工艺要求进行选择，根据不同的工艺要求，可以相应的调整干燥的温度和其他干燥条件。例如，如果经过处理的煤粉用于煤气化工艺，则该预设值需要根据煤气化用煤的含水量进行确定。优选的，预设值为1-10%。

具体实施时，预设温度为100-200℃，优选为100-150℃，以使得含水煤粉中的水分含量充分的蒸发掉，满足后续的工艺要求同时减少过多的能耗。本实施例中，流化气体的进气量为200~800Nm³/h，优选为300~500Nm³/h，以便能够将煤粉全部由下向上吹动并实现流化换热，保障流化效果。

随着干燥过程的结束，多环芳烃混合物会随煤粉进入加氢气化反应区，由于在煤加氢气化反应过程中，温度较高，粘附在煤粉表面的多环芳烃会被加热成气态而脱离煤粉，同时，多环芳烃也会被加氢而进一步轻质化，这两方面因素使得多环芳烃很容易从煤粉表面脱除，从而使得煤粉很容易接触到气化剂而发生加氢气化反应，并且，具有一定粘度的多环芳烃包裹在多孔煤粉颗粒的外部，有效促进了煤粉颗粒间的相互粘附，进而有效降低了飞散的煤粉颗粒间的碰撞力度，避免了多孔煤粉颗粒的破碎，保持煤粉的多孔结构，促进煤粉与气化剂更加紧密地接触，大大增加了煤粉与气化剂的接触面积，有利于提高反应速率；进一步的，在煤加氢气化反应条件下，多环芳烃还对氢具有溶解性能，利于煤粉和氢的接触，进而促进加氢气化反应的进行；更进一步的，多环芳烃本身作为含氢溶剂，能够放出活性氢自由基，稀释煤加氢气化过程中热解出来的煤自由基碎片，并与煤自由基相结合，有利于煤自由基的稳定及减少缩聚反应的发生，提高煤加氢气化所产芳烃油品的产率。

本发明实施例提供的煤处理方法不仅适用于多水褐煤，同样适用于其他各类可用于煤加氢气化的煤粉处理过程。

由以上可以得出，本发明提供的煤处理方法，通过在含水煤粉中添加沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物，在干燥处理条件下，多环芳烃混合物对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用，大大降低了水分蒸发的同时将部分细粒煤粉夹带至反应设备外的概率，也就降低了煤粉的损失，在保证后续煤粉工段的用量的前提下无需加大干燥设备的处理量，降低了能耗；同时，使得煤粉中的水分蒸发后形成多孔煤，有利于提高煤粉在后续气化反应中的性能，此外，由于不需要增加对水分蒸发后的蒸汽冷凝液的处理工艺，相对于现有技术而言，大大降低了设备的投资成本。

上述实施例中，为了能够在干燥脱水过程中实现多环芳烃混合物对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用，使煤粉变得蓬松，体积变大，进而增大煤粉的孔隙率，同时在微观上增大流化气体小分子在煤大分子网络结构中的流动性，使煤质受热均匀，防止局部过热，多环芳烃包裹的含水煤粉中（含水煤粉和多环芳烃的混合物中），所述多环芳烃的质量占比为2-20%，优选为5-15%，在实现多环芳烃对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用的同时也有利于控制煤粉处理的工艺成本。

综上，本发明通过在含水煤粉中添加沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物，在干燥处理条件下，多环芳烃混合物对煤粉颗粒的包裹和溶胀作用，大大降低了水分蒸发的同时将部分细粒煤粉夹带至反应设备外的概率，也就降低了煤粉的损失，在保证后续煤粉工段的用量的前提下无需加大干燥设备的处理量，降低了能耗；同时，使得煤粉中的水分蒸发后形成多孔煤，有利于提高煤粉在后续气化反应中的性能，进而提高油品产率；此外，由于不需要增加对水分蒸发后的蒸汽冷凝液的处理工艺，大大降低了设备的投资成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种煤处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将沸点高于水分干燥温度的多环芳烃混合物以预设比例加入到含水煤粉中，得到多环芳烃包裹的含水煤粉；

步骤2，对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，使所述含水煤粉中的部分水分蒸发，以在所述煤粉中形成孔隙，得到多环芳烃包裹的多孔煤粉。

2.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，所述多环芳烃混合物的沸点为200-600℃。

3.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，所述多环芳烃混合物由苯环数量为2-7的多种多环芳烃混合而成。

4.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，所述多环芳烃混合物包括萘、芘、菲、蒽和芴中的至少两种。

5.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，所述多环芳烃包裹的含水煤粉中，所述多环芳烃的质量占比为2-20%。

6.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，所述步骤2中，在预设温度下采用气体流化干燥的方式对所述多环芳烃包裹的含水煤粉进行干燥处理，以使所述含水煤粉中的水分含量降至预设值。

7.根据权利要求6所述的煤处理方法，其特征在于，所述预设温度为100-200℃。

8.根据权利要求6所述的煤处理方法，其特征在于，所述气体流化干燥过程中选用的流化气体为干燥的氢气、氮气和二氧化碳气中的一种或几种。

9.根据权利要求6所述的煤处理方法，其特征在于，所述气体流化干燥过程中选用的流化气体的进气量为200~800Nm³/h。

10.根据权利要求1所述的煤处理方法，其特征在于，在所述步骤1之前还包括：将含水煤粉研磨至预设粒度。