一种高碱煤的预处理方法技术

本发明专利技术涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种高碱煤的预处理方法。能够将高碱煤中碱金属以具有催化活性的碱金属盐的形式存在，提高高碱煤催化气化的催化活性，同时还能够减少结渣。本发明专利技术实施例提供一种高碱煤的预处理方法，包括：将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌，使得所述高碱煤表面的含氧官能团与所述以钙氧键存在的钙离子发生离子交换反应，之后，交换至所述高碱煤煤质表面的钙离子与所述高碱煤中的碱金属离子发生离子交换反应，干燥，获得处理后的煤质表面富含K‑O‑C活性中间体的高碱煤。本发明专利技术实施例应用于高碱煤的预处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种高碱煤的预处理方法。
技术介绍
新疆地区煤炭资源储量丰富，且以低变质程度的褐煤、长焰煤和弱粘煤为主，其中，淮东煤田是我国目前最大的整装煤田，由于淮东煤田为海洋性沉积型煤田，煤中原生矿物含有大量的碱金属和碱土金属，钾盐、钠盐含量较高被称为高碱煤，这种煤的灰熔点较低，在燃烧和气化过程中存在结渣、积灰和高温腐蚀的问题，并且这种煤中的钾大部分以硅铝酸钾、硫酸钾、硫化钾和氯化钾的形式存在，在用于煤催化气化反应时也无催化活性，从而限制了新疆高碱煤的开采利用。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种高碱煤的预处理方法，能够将所述高碱煤中的无催化活性的碱金属以具有催化活性的碱金属盐的形式存在，提高所述高碱煤催化气化的催化活性，同时还能够减少结渣。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：本专利技术实施例提供一种高碱煤的预处理方法，包括：将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌，使得所述高碱煤表面的含氧官能团与所述以钙氧键存在的钙离子发生离子交换反应，之后，交换至所述高碱煤煤质表面的钙离子与所述高碱煤中的碱金属离子发生离子交换反应，干燥，获得处理后的煤质表面富含K-O-C活性中间体的高碱煤。优选的，所述将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌之前还包括：分别检测所述高碱煤中无催化活性的碱金属离子的含量、水含量以及以钙氧键存在的钙离子的含量；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比小于第二预设值，则，将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合，或者，将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比大于等于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比小于第二预设值，则，将所述高碱煤和第五预设量的水混合；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比大于等于第二预设值，则，将所述高碱煤和第六预设量的氢氧化钙混合，或者，将所述高碱煤和第七预设量的氧化钙混合。可选的，所述第一预设值为0.5。优选的，所述将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合之后，或者，将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合之后，或者，将所述高碱煤和第六预设量的氢氧化钙混合之后，或者，将所述高碱煤和第七预设量的氧化钙混合之后，混合体系中钙离子与无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于等于4。可选的，所述第二预设值为0.5。优选的，所述将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合之后，或者，将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合之后，或者，将所述高碱煤和第五预设量的水混合之后，混合体系中水与所述高碱煤的质量比小于等于1。进一步地，所述将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合具体包括：将所述第一预设量的氢氧化钙在20-95℃下溶解于第二预设量的水中获得水溶液，再将所述高碱煤与所述水溶液混合；所述将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合具体包括：将所述第三预设量的氧化钙在20-95℃下溶解于第四预设量的水中获得水溶液，再将所述高碱煤与所述水溶液混合；优选的，所述高碱煤的粒径小于等于5mm。可选的，所述离子交换反应的温度为20-200℃，压力为0.1MPa-1.5MPa。优选的，所述离子交换反应的时间为10-60min。本专利技术实施例提供一种高碱煤的预处理方法，根据高碱煤的特点，即含有大量含氧官能团、碱金属盐和碱土金属盐，并且碱金属盐通常以硫酸钾、硅铝酸钾、氯化钾等无催化活性的形式存在，利用以钙氧键存在的钙离子与所述含氧官能团之间的离子交换生成钙盐和水，所述钙盐再与所述无催化活性的碱金属盐发生离子交换，使得无催化活性的碱金属以具有催化活性的形式存在于所述高碱煤中，提高所述高碱煤催化气化的催化活性，同时由于钙盐(例如硅铝酸钙、氯化钙、硫酸钙)的存在，能够提高所述高碱煤的灰熔点，从而能够减少结渣。具体实施方式下面对本专利技术实施例提供的新疆高碱煤的预处理方法进行详细描述。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。本专利技术实施例提供一种新疆高碱煤的预处理方法，包括：将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌，使得所述高碱煤表面的含氧官能团与所述以钙氧键存在的钙离子发生离子交换反应，之后，交换至所述高碱煤煤质表面的钙离子与所述高碱煤中的碱金属离子发生离子交换，干燥，获得处理后的煤质表面富含K-O-C活性中间体的高碱煤。本专利技术实施例提供一种高碱煤的预处理方法，根据高碱煤的特点，即含有大量含氧官能团、碱金属盐和碱土金属盐，并且碱金属盐通常以硫酸钾、硅铝酸钾、氯化钾等无催化活性的形式存在，利用以钙氧键存在的钙离子与所述含氧官能团之间的离子交换生成钙盐和水，所述钙盐再与所述无催化活性的碱金属盐发生离子交换，使得无催化活性的碱金属以具有催化活性的形式存在于所述高碱煤中，提高所述高碱煤催化气化的催化活性，同时由于钙盐(例如硅铝酸钙、氯化钙、硫酸钙)的存在，能够提高所述高碱煤的灰熔点，从而能够减少结渣。其中，所述含氧官能团可以为羧基、羟基、羰基等，所述无催化活性的碱金属盐可以为硫酸钠、硫酸钾、硅铝酸钾等，以下分别以所述含氧官能团为羧基和羟基，所述无催化活性的碱金属盐为硫酸钾和硅铝酸钾，所述以钙氧键存在的钙离子为氢氧化钙或/和氧化钙中的钙离子为例进行说明。在混合过程中，首先，氢氧化钙或者氧化钙在水中以氢氧化钙的形式存在，所述氢氧化钙与含氧官能团发生如下离子交换反应(I)和(II)生成钙盐和水，然后，所述钙盐与所述无催化活性的碱金属盐发生如下离子交换反应(III)、(IV)、(V)和(VI)生成硫酸钙沉淀、硅铝酸钙沉淀和具有催化活性的钾盐。2R-COOH+Ca(OH)2→(R-COO)2Ca2++2H2O (I)2R-OH+Ca(OH)2→(R-O)2Ca2++2H2O (II)(R-COO)2Ca2++K2SO4→2R-COO-K+CaSO4 (III)(R-COO)2Ca2++2KAlSiO4→2R-COO-K+Ca(AlSiO4)2 (IV)(R-O)2Ca2++K2SO4→2R-O-K+CaSO4 (V)(R-O)2Ca2++2KAlSiO4→2R-O-K+Ca(AlSiO4)2 (VI)本专利技术的一实施例中，所述将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌之前还包括：分别检测所述高碱煤中无催化活性的碱金属离子的含量、水含量以及以钙氧键存在的钙离子的含量；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比小于第二预设值，则，将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合，或者，将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高碱煤的预处理方法，其特征在于，包括：将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌，使得所述高碱煤表面的含氧官能团与所述以钙氧键存在的钙离子发生离子交换反应，之后，交换至所述高碱煤煤质表面的钙离子与所述高碱煤中的碱金属离子发生离子交换反应，干燥，获得处理后的煤质表面富含K‑O‑C活性中间体的高碱煤。

【技术特征摘要】
1.一种高碱煤的预处理方法，其特征在于，包括：将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌，使得所述高碱煤表面的含氧官能团与所述以钙氧键存在的钙离子发生离子交换反应，之后，交换至所述高碱煤煤质表面的钙离子与所述高碱煤中的碱金属离子发生离子交换反应，干燥，获得处理后的煤质表面富含K-O-C活性中间体的高碱煤。2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述将高碱煤在以钙氧键存在的钙离子和水的存在下搅拌之前还包括：分别检测所述高碱煤中无催化活性的碱金属离子的含量、水含量以及以钙氧键存在的钙离子的含量；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比小于第二预设值，则，将所述高碱煤、第一预设量的氢氧化钙和第二预设量的水混合，或者，将所述高碱煤、第三预设量的氧化钙和第四预设量的水混合；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比大于等于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比小于第二预设值，则，将所述高碱煤和第五预设量的水混合；若所述以钙氧键存在的钙离子与所述无催化活性的碱金属离子的摩尔比小于第一预设值，所述水含量与所述高碱煤的质量比大于等于第二预设值，则，将所述高碱煤和第六预设量的氢氧化钙混合，或者，将所述高碱煤和第七预设量的氧化钙混合。3.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述第一预设值为0.5。4.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述将所述高碱煤、第一预设量...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛燕东，刘雷，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13