一种褐煤改质处理的方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种褐煤改质处理的方法及其应用，属于低阶煤的改质处理利用技术领域。该方法是将褐煤在适当的条件下，采用有机溶剂在间隙式超声波强化的反应釜中进行热溶抽提，经离心分离后得到高收率的褐煤热溶物，并应用于炼焦配煤。不能用于炼焦配煤的褐煤通过本热溶抽提处理后，得到的高收率热溶物脱除了褐煤中几乎全部的灰分和惰性组分，并具有了很高的黏结性和结焦性能。将该热溶物在炼焦配煤中的使用，可以明显提高焦炭质量，降低焦炭灰分，或者在保证焦炭质量的前提下，可以适当配入其它非炼焦煤如次烟煤，从而降低配煤炼焦成本，稳定和扩大炼焦煤源。

A method of lignite upgrading and its application

The invention provides a method for lignite upgrading treatment and its application, which belongs to the technical field of low-rank coal upgrading treatment and utilization. The method is to extract Lignite by using organic solvents in an interval type ultrasonic intensified reactor under suitable conditions. After centrifugal separation, lignite with high yield can be obtained and applied to coking and coal blending. The lignite which can not be used for coking and coal blending is treated by this thermal extraction process. The high yield thermal solution obtained removes almost all ash and inert components from lignite, and has high cohesiveness and coking properties. The use of the thermosol in coking coal blending can obviously improve the quality of coke, reduce the ash content of coke, or properly blend other non-coking coal such as sub-bituminous coal on the premise of ensuring the quality of coke, thus reducing the cost of coal blending and coking, stabilizing and expanding the source of coking coal.

【技术实现步骤摘要】
一种褐煤改质处理的方法及其应用
本专利技术属于低阶煤的改质处理利用
，具体涉及褐煤的改质处理及其在炼焦配煤中的应用。
技术介绍
褐煤只能用于气化、液化或炼制兰炭，由于其变质程度低，含氧量高，不具有黏结性，因而不能用于配煤炼焦。与本专利技术相关的技术主要是煤的热溶抽提技术和配煤炼焦技术，但与本专利技术不同。日本开展了大量的煤热抽提技术研究，其目标是获得高收率几乎不含灰分的无灰煤，该无灰煤可以直接喷入燃气轮机燃烧发电，或实现催化低温气化，从而实现煤的洁净高效利用。Yoshida等用轻循环油，1-甲基萘，2-甲基萘和粗甲基萘油四种溶剂分别对三种烟煤在360℃进行连续热抽提发现，几种煤的热抽提率都达到50％，所得无灰煤灰分含量大都<0.2％，可以直接喷入燃气轮机燃烧发电(FuelProcessingTechnology，2004,86:61-72.)。Sharma等研究发现，对经过热抽体所得到的无灰煤，可以实现在700℃低温气化，在此条件下催化剂可以循环利用(Fuel,2008,87(4-5):91-97)。煤的热抽提，国内目前只有我们有报道，如水恒福等(Fuel,2013,108:385–90)对次烟煤进行了不同溶剂的热抽提，甲基萘油对神府次烟煤具有很高的抽提率，达到65％以上；1-甲基萘添加甲醇或N-甲基2吡咯烷酮可以明显提高对神府煤的抽提率。进一步研究发现，神府煤次烟煤热溶物加氢液化时，其液化活性和液化油收率高，催化剂可以循环利用四次而不失活(Fuel，2014，115：227–231)。由此可见，文献报道的主要对烟煤和次烟煤采用不同溶剂进行热溶抽提，所得到的热溶物可以直接喷入燃气轮机燃烧发电，或进行高效液化，或进行低温气化，而将褐煤这一变质程度最低的煤采用热溶抽提技术，得到热溶物并用于配煤炼焦，部分替代炼焦煤，同时改善焦炭质量，相关研究目前尚未见报道。
技术实现思路
针对褐煤的具体特点，即变质程度低，氧含量高，超过30％，无黏结和结焦性能，不能用于炼焦配煤的缺点，本专利技术提出了一种褐煤改质处理的方法，以期得到高收率，几乎不含灰分的褐煤热溶物，并能用于炼焦配煤。为了解决以上技术问题，本专利技术是通过以下技术方案予以实现。一种褐煤的改质处理方法，是采用有机溶剂对褐煤进行热溶抽提，辅之于超声波强化，然后进行热态或冷态过滤分离得到热溶物，该热溶物可用于炼焦配煤；所述热溶抽提温度为300～380℃，抽提时间0.5～2小时，所述有机溶剂加入量为褐煤质量的2～10倍；所述有机溶剂为粗甲基萘油或1-甲基萘或1-甲基萘与甲醇或乙醇的混合物。进一步的，所述热溶抽提温度为360℃，所述抽提时间为1h，所述有机溶剂为1-甲基萘与甲醇的混合物。进一步的，所述有机溶剂中1-甲基萘与甲醇的质量比为5:1。更进一步的，所述热溶抽提在带超声波辅助强化的高压反应釜中进行。上述褐煤改质处理后得到的热溶物可在炼焦配煤中使用。进一步的，将所述褐煤热溶物5wt％(质量百分比)替代相应量的1/3焦煤在炼焦配煤中使用，可以明显提高焦炭质量，增加配入量，效果更好。本专利技术的难点在于，褐煤变质程度低，含氧量高，没有黏结性，不能用于配煤炼焦，及时少量褐煤的配入(<1％)，也会引起焦炭质量的大幅降低。通过对褐煤采用热溶处理技术，即选择适当的有机溶剂将褐煤分离成热溶物和热不溶物。热溶物却具有很高的黏结性能，可以配煤炼焦部分替代炼焦煤如1/3焦煤或肥煤，并能够提高焦炭质量，因而本技术与已有的相关技术明显不同，具有突出的实质性特点。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、使用本专利技术技术后，经过适当的热溶抽提处理后，可以得到高收率几乎不含灰分的褐煤热溶物(收率大于50％)。2、相对无粘结性的原褐煤，热溶物具有较好的黏结性，与1/3焦煤相当，其黏结指数G值达到60以上，灰分也较原褐煤降低95％以上。3、本专利技术改质处理后的褐煤热溶物5％替代基础配煤中的1/3焦煤配煤炼焦后(坩埚焦)所得焦炭与原基础配比所得焦炭相比，可以明显提高焦炭质量，并可以降低炼焦配煤成本。4、我国炼焦煤储量不足，特别是优质的肥煤和焦煤更是严重短缺。随着我国焦化行业的不断发展，炼焦煤资源短缺的矛盾日益突出，因此，进一步扩大不黏结煤等非炼焦煤在炼焦过程中的应用，保证和提高焦炭质量，是我国炼焦行业发展的主要方向之一。本专利技术表明，对非炼焦煤-褐煤采用不同有机溶剂的热溶抽提的技术，得到的热溶物低灰，并具有较好的黏结性和结焦性能，完全可以在炼焦配煤中的应用，从而可以扩大炼焦煤源。所涉及的处理条件目前炼焦企业可以实施。按照2017年我国炼焦煤的使用量达到5.2亿t，如果按照褐煤热溶物的配入量为5％计，则可以节约炼焦煤2500万t，从而既可以降低炼焦配煤的成本，又能充分利用炼焦煤资源，其经济和社会效益十分明显，可以预计，本专利技术推广应用前景良好。具体实施方式下面结合实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。实施例1试验对褐煤在360℃的条件下在间隙式反应釜中辅之以超声波强化进行热溶抽提处理1小时，溶剂采用1-甲基萘，加入量为煤样质量的10倍，热溶抽提结束后将反应釜冷却至室温，反应产物经离心分离，所得溶液经过溶剂回收后得到热溶物。在此条件下得到的热溶物收率达到40％，热溶物黏结指数G值达到80，原煤中灰分脱除97％。采用该热溶物5％替代基础配煤中的等量的1/3焦煤配煤炼焦后(坩埚焦)所得焦炭与原基础配比所得焦炭相比，显微强度提高3.7％，CO2反应性CRI降低11.2％，反应后强度CRS提高5.4％。实施例2试验对褐煤在360℃的条件下在间隙式反应釜中辅之以超声波强化进行热溶抽提处理1小时，溶剂采用粗甲基萘油，加入量为煤样质量的10倍，热溶抽提结束后将反应釜冷却至室温，反应产物经离心分离，所得溶液经过溶剂回收后得到热溶物。在此条件下得到的热溶物收率达到56％，热溶物黏结指数G值达到89，原煤中灰分脱除97％。采用该热溶物5％替代基础配煤中的等量的1/3焦煤配煤炼焦后(坩埚焦)所得焦炭与原基础配比所得焦炭相比，显微强度提高7.7％，CO2反应性CRI降低16.2％，反应后强度CRS提高8.2％。实施例3试验对褐煤在360℃的条件下在间隙式反应釜中辅之以超声波强化进行热溶抽提处理1小时，溶剂采用1-甲基萘与甲醇质量比为4:1的混合溶液，加入量为煤样质量的10倍，热溶抽提结束后将反应釜冷却至室温，反应产物经离心分离，所得溶液经过溶剂回收后得到热溶物。在此条件下得到的热溶物收率达到72％，热溶物黏结指数G值达到93，原煤中灰分脱除96％。采用该热溶物5％替代基础配煤中的等量的1/3焦煤配煤炼焦后(坩埚焦)所得焦炭与原基础配比所得焦炭相比，显微强度提高3.9％，CO2反应性CRI降低12.1％，反应后强度CRS提高6.9％。实施例4试验对褐煤在320℃的条件下在间隙式反应釜中辅之以超声波强化进行热溶抽提处理1小时，溶剂采用1-甲基萘，加入量为煤样质量的10倍，热溶抽提结束后将反应釜冷却至室温，反应产物经离心分离，所得溶液经过溶剂回收后得到热溶物。在此条件下得到的热溶物收率达到30％，热溶物黏结指数G值达到65，原煤中灰分脱除97％。采用该热溶物5％替代基础配煤中的等量的1/3焦煤配煤炼焦后(坩埚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种褐煤改质处理的方法，其特征在于，采用有机溶剂热溶抽提褐煤，后进行冷态离心分离得到热溶物；所述热溶抽提温度为300～380℃，热溶抽提时间0.5～2小时，所述有机溶剂加入量为褐煤质量的2～10倍；所述有机溶剂为粗甲基萘油或1‑甲基萘或1‑甲基萘与甲醇或乙醇的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种褐煤改质处理的方法，其特征在于，采用有机溶剂热溶抽提褐煤，后进行冷态离心分离得到热溶物；所述热溶抽提温度为300～380℃，热溶抽提时间0.5～2小时，所述有机溶剂加入量为褐煤质量的2～10倍；所述有机溶剂为粗甲基萘油或1-甲基萘或1-甲基萘与甲醇或乙醇的混合物。2.如权利要求1所述的褐煤改质处理的方法，其特征在于，所述热溶抽提温度为360℃，所述抽提时间为1h，所述有机溶剂为1-甲基萘与甲醇的混合物。3.如权利要求2所述的褐煤改质处理的方法，其特征在于，所述有机溶剂中:1-甲基萘与甲醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：水恒福，周华，叶鹏超，王知彩，雷智平，任世彪，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34