催化裂解炼焦母粒制造技术

本发明专利技术公开了一种炼制焦炭用催化裂解炼焦母粒（料）。该母粒（料）由具有粘结成焦性的粘结成焦剂、催化裂解催化剂、焦煤以及非焦煤组成，粘结成焦剂选自废弃塑料包括树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳等，废弃橡胶包括胶乳，如丁苯橡胶、天然橡胶、乙丙胶乳等，裂解催化剂选自活性白土、硅铝小球、含铁的工业废弃催化剂以及含铁矿物，必要时，配入炼焦用煤，以期利用非焦煤生产出合格焦炭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炼制焦炭用粘结母粒。
技术介绍
钢铁生产需要消耗大量的优质焦炭，焦炭生产又需要大量品质优良的炼焦用煤。炼焦用煤品质要求特殊且苛刻，只有采用具有较好黏结性和结焦性的煤才能够炼出优质焦炭。焦煤(coking coal)属烟煤中煤化程度中等或偏高的一类煤，具有中等或较强的粘结性，受热后能产生热稳定性好的胶质体，单种煤炼焦时，可炼成熔融好、块度大、裂纹少、强度高而耐磨性又好的焦炭。由于焦煤资源有限且分散，又难以找到替代资源，造成炼焦用煤价格居高不下，特别是优质炼焦用煤。焦煤资源短缺对钢铁业造成了巨大的成本压力，因此，解决焦煤来源或扩大焦煤资源是钢铁业所面临的迫切问题。煤的粘结性和结焦性是煤的内在品质之一，从反映煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdaf(％)和代表煤的结焦性的胶质层最大厚度Y值(mm)两个重要参数看，其它品种的煤与焦煤的Vdaf(％)和Y值参数并无质的区别，但在炼焦过程中，其分解与成焦过程和机制却有很大不同，除焦煤之外，其它品种的煤难以形成比较完整的胶质体，也难以制备出合格的焦炭。催化是炼油和石油化工常用的加工和技术手段，在石油炼制过程中，焦化是以贫氢的重质油为原料，在高温下进行深度热裂化和催化反应的热加工过程。焦化的主要目的是为了提高轻质油收率或生产优质石油焦。炼油焦化过程的产品有气体、汽油、柴油、煤油和焦炭。焦炭可作工业用燃料或用于黑色冶金。催化裂化可使大分子或高分子的有机物C-C链断裂，产品分布与煤的焦化“类似”。煤的黏结性和结焦性是炼焦用煤最重要的工艺参数，因此，从理论上讲，借鉴化学催化原理，如果能有效改善煤的黏结性和结焦性，就有可能使不适于炼焦的煤用于炼焦。人们试图通过各种方法，解决焦炭生产的各种问题，以便用较差的炼焦煤炼出优质焦炭。炼焦是从焦煤的热解开始的，焦煤的热解一般分为三个阶段，炼焦用煤通过干燥脱吸、解聚热分解、缩聚反应转变成焦炭。焦煤在隔绝空气条件下加热时，会发生一系列复杂的物理变化和化学反应。炼焦用煤被置入焦炉后，随着温度逐渐升高烟煤(焦煤)热解过程被分为三个阶段。第一阶段主要是煤的干燥和脱吸，温度升至200~300℃，煤开始分解，有CO2、CO、CH4、H2S等产生。当温度升至300~450℃时，烟煤热解进入第二阶段，煤剧烈分解、解聚，发生以解聚为主的热分解反应，产生大量焦油和气体产品，气体主要有低碳烃类以及H2、CO2、CO等，煤分解、解聚时生成气、液、固三相为一体的胶质体，使煤发生软化、熔融、流动和膨胀，胶质内热解生成的挥发物由于不能很快溢出，造成胶质体膨胀，当挥发分最终溢出后会留下气孔。温度升至450~550℃时，胶质体分解、缩聚固化成半焦。当温度升至550~750时，煤料发生缩聚反应，半焦转变成焦炭并析出大量气体，主要是H2和少量CH4。温度继续升高，半焦进一步分解，继续析出少量气体，分解残留物进一步缩聚，芳香碳网不断增大，排列规则化，半焦转化为具有一定强度和块度的焦炭。当温度升高到1050℃，煤的半焦完全转变为焦炭。煤热解的三个阶段是一个连续发生的复杂过程，不能跨越其中一个阶段而达到后一个阶段。焦煤煤化程度适中，有良好的粘结性和成焦性，内在品质适于炼焦，在炼焦过程中可以完整形成上述三个阶段。对于煤化程度低的煤，如褐煤，其热解过程基本上与烟煤类似，在350~450℃这个阶段，仅发生剧烈分解，析出大量气体和焦油，不存在胶质体形成的阶段，没有胶质体，就没有粘结性，形成的半焦是散状的，加热到高温时，则生成粉焦。对于高变质程度的煤，如无烟煤，它的热解过程是比较简单的，只是发生连续析出少量气体的分解过程，不形成胶质体，也不能生成焦炭。显而易见，无论煤化程度高的无烟煤，还是低的褐煤，在热解过程中都不能形成成焦所需要的胶质体，只有低分子量的焦油、低碳烃以及CO、CO2、H2等产出，自然无法生成强度高的块状焦炭。
技术实现思路
本专利技术的目的为找到一种炼焦用的具有粘结成焦性的有机母粒(料)，将本专利技术所述的炼焦母粒(料)配入炼焦煤中，使炼焦用煤在热解过程中可以形成充分完整的胶质体，从而生产出合格的焦炭。本专利技术的特点在于，本专利技术所述的炼焦母粒(料)并不限于应用于焦煤，还可用于煤化程度高于或低于焦煤的煤种，如贫瘦煤、瘦煤、肥煤、气煤、1/3焦煤、气肥煤等。本专利技术所述的炼焦母粒(料)如果与不同品种的煤配合使用，即所谓的配煤炼焦，可能会产生更好的效果。本专利技术突出的特点在于，本专利技术提出了新的非焦煤炼焦技术解方案。根据本专利技术的技术解决方案，可能实现非焦煤炼焦，降低炼焦成本，扩大炼焦用煤资源，缓解焦煤资源短缺问题。本专利技术的实施方案选择有机高分子化合物或聚合物和适宜的裂解催化剂、含铁催化剂或含铁矿物，将其均匀混合，制成一定粒度的颗粒或粉末，即为本专利技术所述的催化裂解炼焦母粒(料)。将制成的炼焦母粒(料)颗粒或粉末与炼焦用煤均匀混合，即可制成用于炼焦的配煤。本专利技术所述的有机高分子化合物或聚合物是指可以被热分解为炼焦胶质体的物质，如塑料(包括树脂)、橡胶(包括胶乳)、沥青、纤维等。本专利技术所述的裂解催化剂为天然白土催化剂、改性活性白土催化剂、无定型硅铝小球催化剂、沸石型催化剂。本专利技术所述的裂解催化剂还包括含铁的工业催化剂，例如铁酸盐或铁的氧化合物，含铁的矿物，如铁矿石。本专利技术所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PCT(聚对苯二甲酸环己二亚甲酯)、PMMA(有机玻璃)、聚苯乙烯树脂、聚碳酸脂、SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)树脂、Noryl树脂、聚酯树脂等。本专利技术所述的橡胶为丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、丁苯胶乳、顺丁胶乳、乙丙胶乳等。本专利技术所述的沥青为重交沥青。本专利技术所述的化学纤维为聚酯纤维。本专利技术所述的炼焦用煤为贫瘦煤、瘦煤、肥煤、气煤、1/3焦煤、气肥煤等，也包括焦煤，或上述各类煤炭的混合物。本专利技术所述制备催化裂解炼焦母粒(料)的有机高分子化合物或聚合物，如塑料(包括树脂)、橡胶(包括胶乳)、沥青、纤维等，可以全部或部分选自各自的废弃物或回收品。本专利技术所述的制备催化裂解炼焦母粒(料)的裂解催化剂、含铁催化剂或含铁矿物，可以全部或部分选自各自的废弃物或回收品。利用有机高分子化合物和裂解催化剂废弃物制备本专利技术所述的炼焦母粒(料)炼焦，可能会产生意想不到的效果。首先，非焦煤炼焦可扩大炼焦用煤资源，降低炼焦用煤成本；第二，有机高分子废弃物和裂解催化剂废弃物被循环使用；第三，有机废弃物的裂解产物为石油烃类化合物，可使有机废弃物再次增值。本专利技术炼焦母粒(料)由下述有机高分子化合物和裂解催化剂组成有机高分子化合物(wt％)99.9~70；裂解催化剂(wt％)30~0.1；；炼焦用煤0~90.0。上述有机高分子化合物的组成为塑料包括树脂(wt％)0.1~100；橡胶包括胶乳(wt％)0.1~100；沥青(wt％)0.1~100；纤维(wt％)0.1~100。上述裂解催化剂、含铁催化剂或含铁矿物的组成为天然白土(wt％)0.1~100；活性白土(wt％)0.1~100；硅铝小球(wt％)0.1~100；沸石型分子筛(wt％)0.1~100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化裂解炼焦母粒（料），其特征在于，该母粒（料）的组成以及含量为：粘结成焦剂５～９５％，裂解催化剂１～３０％，炼焦用煤０～５０％，以重量百分含量计；其中粘结成焦剂选自废弃塑料包括树脂、废弃橡胶包括胶乳、废弃纤维中一种或任意组合；裂解催化剂选自活性白土、天然白土、硅铝小球、沸石、含铁的废弃工业催化剂、含铁矿物中一种或任意组合；炼焦用煤选自贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、１／３焦煤、气肥煤中一种或任意组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李实军，吕功煊，李树本，闫亮，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]