一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法技术

一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法是按煤沥青：多功能复合助剂:配合煤重量比为10～30:4～10:100，将煤沥青和多功能复合助剂加入配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至800～1100℃，持续加热10～24 h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到民用洁净焦炭。本发明专利技术具有易点火、火焰长、升温速度快、燃烧持续时间长、环境友好的优点。

A method of using coal tar pitch to produce clean coke for civilian use

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法
本专利技术属于民用焦炭制备领域，具体涉及一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法。
技术介绍
基于我国“富煤、贫油、少气”的特殊一次能源禀赋结构，煤炭在目前乃至未来相当长一段时间内仍是我国生产、生活必不可缺的重要能量来源。煤炭作为一次能源，其直接或间接燃烧是必不可少的过程。民用散烧燃煤具有用煤量大、使用面广且分散、污染物直排等特点，对生态环境，特别是大气环境造成了严重的危害。因此，制备绿色、洁净的燃料来替代散烧原煤，从源头上控制污染物的排放是改善大气环境的重要途径之一。专利技术专利CN103880592A将粒度≤80目的碳酸盐原料按比例加入至入炉煤中混合后装入干馏炉加热，然后经熄焦降至常温，再经筛分后，制备得到固体清洁燃料。专利CN105567367A将铝矾土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热，在指定温度下干馏特定时间，将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，筛分后得到具有较长火焰长度的民用洁净焦炭。上述专利技术所得民用焦炭燃烧过程污染物排放少，环境效果明显。但由于民用焦炭在生产过程中难以摆脱对炼焦煤资源的依赖，因而极大地限制了民用焦炭的进一步推广和应用。煤沥青是煤焦油蒸馏加工去除液体馏分后的残余物，约占煤焦油总量的50％～60％，属大宗产品。煤沥青主要成分为多环、稠环芳烃及其衍生物，具体化合物组成十分复杂，且气候稳定性较差，含有较多对人体有害的成分，被列入《国家危险废物名录》(2016版)，是一种危险化学品。因而，煤沥青的绿色、高效利用问题值得深思。煤沥青价格低廉，具有较高的结焦性和较强的可塑性，粘结性能出色，因而常被用作配煤炼焦的粘结剂。专利CN106520246A公开了一种生物质成型燃料应用于配煤炼焦的方法，其将生物质原料制备成生物炭后，与一定量煤沥青混合压缩成型，并用于配煤炼焦，该过程虽节省了优质煤资源，但增加了流程，过程较为繁琐。专利CN1268717C公开了一种铸造焦炭的制备方法，其以无烟煤为原料，以煤沥青等为粘结剂，在混捏锅中搅拌后，采用对辊或冲压成型，随后碳化得铸造焦炭，该方法以无烟煤为原料，干馏焦化前需经成型工艺，生产焦炭成本相对较高且所得焦炭并不适合民用。经检索，以动力煤为原料煤，以煤沥青为粘结剂，直接生产民用洁净焦炭的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种易点火、火焰长、升温速度快、燃烧持续时间长、环境友好的民用洁净焦炭及其制备方法。本专利技术首次将煤沥青用于民用焦炭的制备，用于替代炼焦过程中气、肥、焦、瘦炼焦煤的使用，传统冶金焦炭配煤炼焦其核心思路是通过气、肥、焦、瘦炼焦煤的配合，得到具有合适灰分、挥发分、S、G值、Y值配合煤，经高温干馏后得到满足冶金焦要求的工分、冷强度、反应性、反应后强度等各项指标。但是民用洁净焦炭对工分、强度要求没有冶金焦严格，本专利技术使用煤沥青作为民用洁净焦炭热解过程中增粘剂，实现动力煤炼焦。煤沥青常温下为黑色固体，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化继而熔化，密度为1.25-1.35g/cm3，是在煤焦油加工过程中，经过蒸馏去除液体馏分以后的残余物，煤沥青作为煤焦油的主要成分，约占总量的50％-60％，一般认为其主要成分为多环、稠环芳烃及其衍生物，具体化合物组成十分复杂。其组成既与炼焦煤性质及其杂原子含量有关，又受焦化工艺、煤焦油质量和煤焦油蒸馏条件的影响。当配煤中加入煤沥青添加剂后，煤沥青中多环芳烃塑性体发生液相量的增加、流动性提高、中间相热转化过程改善，从而使胶质层厚度显著增加，粘结性指数明显增长，提高结焦性，改变煤的质量指标，因此在热解过程中可使所得焦炭的各向异性得到发展，来提高焦炭的热态性质。在民用洁净焦炭中使用煤沥青作为热解过程中增粘剂，起到充当焦肥煤释放的胶质体的作用，实现动力煤炼焦，且达到大幅降低成本的目的。为了实现上述目的，本专利技术的民用洁净焦炭是以动力煤(如长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、无烟煤等)为主，辅以少量煤沥青形成的配合煤，再引入固硫、减氮、助燃等多功能复合助剂，经高温干馏而成，其主要质量指标如下：发热量(Qnet,ar)≥5700kcal/kg、灰分(Ad)≤23％、挥发分(Vd)≤5％、灰熔点(ST)≥1280℃、抗碎强度(M25)≥75％、固硫率(RS)≥95％(燃烧温度1050℃)、着火温度(T)≤420℃、反应性(CRI)≥60％、比表面(S)＝15～35m2/g。本专利技术一种利用煤沥青民用洁净焦炭制备方法，包括如下步骤：按煤沥青:多功能复合助剂:配合煤重量比为10～30:4～10:100，将煤沥青和多功能复合助剂加入配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至800～1100℃，持续加热10～24h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到民用洁净焦炭。所述配合煤是以动力煤(如长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、无烟煤等中的一种或几种)混合形成配合煤的，其质量指标为：FCd≥50％，Vdaf≥25％，Ad≤11.5％，Std＜1.0％。所述煤沥青的制备方法：将其块状固体，经破碎机破碎至＜3mm备用。所述煤沥青:多功能复合助剂:配合煤重量比为10～30:4～10:100。所述多功能复合助剂包括固硫剂，助燃剂和减氮催化剂，其固硫剂:助燃剂:减氮催化剂重量比为60～70:10～20:10～20。所述固硫剂为固硫复合添加剂，其重量份组成为石灰石60～80份、钡渣20～30份、锰矿石10～20份、氧化铝5～10份，具体的制备方法见专利CN201610102965.0，或钙基钾镁硅固硫剂，其重量份组成为石灰石60～80份、钾长石10～20份、二氧化硅10～20份、碳酸镁5～10份，具体的制备方法见专利CN201610102964.6。所述助燃剂的重量份组成为褐煤30～50份、石灰石15～25份、二氧化锰5～10份，具体制备方法见专利CN201710431002.X。所述减氮催化剂的重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份，具体制备方法见专利CN201710431048.1。所述的筛分是降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。本专利技术与现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果如下：在本专利技术方法中，所采用的煤沥青及多功能复合助剂，原料来源广泛而且丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得的民用洁净焦炭，其着火温度为360～420℃，大大低于冶金焦，效果显著；与直接燃烧煤炭相比，硫氧化物减排90％以上，烟尘减排96％以上，对解决城市周边农村生活用煤，改善农村与城市环境质量，降低雾霾天气具有重大的现实意义。本专利技术制备的民用洁净焦炭具有两方面的优势，一方面该焦炭具有成块好、强度适中、低挥发、低污染物排放及不易结渣等优点，无需脱硫脱硝烟气处理设施，尾气即可满足国家排放标准；而且易点火、续火能力强、火焰长、升温速度快、燃烧持续时间长，是各种民用生活炉具理想的燃料。另一方面，本专利技术将危废品——煤沥青依靠技术的创新，实现了绿色、高效的工业化应用。由于原料煤性质与配比不同，导致民用洁净焦炭物化参数与冶金焦、型煤存在较大差异，形成独特的产品。主要表现在以下几方面：1.孔隙发达、比表面积大，有很好的燃烧特性，满足民用洁净燃料低着火温度、高燃烧速率的基本要求。2.其反应性远大于冶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于包括如下步骤：按煤沥青: 多功能复合助剂:配合煤重量比为10～30:4～10:100，将煤沥青和多功能复合助剂加入配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至800～1100℃，持续加热10～24 h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到民用洁净焦炭。

【技术特征摘要】
1.一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于包括如下步骤：按煤沥青:多功能复合助剂:配合煤重量比为10～30:4～10:100，将煤沥青和多功能复合助剂加入配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至800～1100℃，持续加热10～24h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到民用洁净焦炭。2.如权利要求1所述的一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于所述配合煤是以动力煤混合形成配合煤的，其质量指标为：FCd≥50%，Vdaf≥25%，Ad≤11.5%，Std＜1.0%。3.如权利要求2所述的一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于所述动力煤为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、无烟煤的一咱或几种。4.如权利要求1所述的一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于所述煤沥青的制备方法：将其块状固体，经破碎机破碎至＜3mm备用。5.如权利要求1所述的一种利用煤沥青生产民用洁净焦炭的方法，其特征在于所述多功能复合助剂为固硫剂，助燃剂和减氮催化剂，其固硫剂:助燃剂:减氮催化剂重量比为60～70:10～20:10～20。6.如权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨颂，刘守军，杜文广，
申请(专利权)人：太原理工大学，太原科瑞康洁净能源有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14