本发明专利技术公开了一种利用低阶无粘结性煤改质制备炼焦配煤的方法，该方法将低阶无粘结性煤干燥粗破为粒径小于0.3mm的颗粒后，与经过处理的高温煤焦油混合；再将该混合物与加氢溶剂和催化剂混合加入指定反应器中进行加氢反应，反应温度为350～420℃，停留时间为30～60min，系统压力为9～16MPa，其中，所述的颗粒混合物与加氢溶剂的重量份比为1∶1～3，所述的颗粒混合物与催化剂的重量份比为1∶0.01～0.06；最后，反应产物经过减压蒸馏分离出固体改质炼焦煤。该方法得到的固体产物(改质炼焦煤)粘结指数G＞75，镜质组平均最大反射率在0.7％左右，可以部分替代主焦煤用于配煤炼焦，具有显著的工业应用前景。
Method for preparing coking coal by utilizing low order non caking coal modification
The invention discloses a method using low order non caking coal preparation method for modifying coking coal, the method of low order without caking coal drying for coarse crushing particle size less than 0.3mm particles after treated with high temperature coal tar mixture; and the mixture with hydrogenation catalyst and solvent mixture to specify the hydrogenation reactor, the reaction temperature is 350 to 420 DEG C, the residence time is 30 ~ 60min, the system pressure is 9 ~ 16MPa, the weight of a mixture of particles with the hydrogenation solvent ratio of 1: 1 to 3, weight of a mixture of particles and the catalyst ratio 1: 0.01 to 0.06; at last, the reaction product after vacuum distillation separation of solid modified coking coal. The solid product obtained by this method (modified coking coal) bond index G > 75, average vitrinite maximum reflectivity at around 0.7%, can replace part of main coking coal for coking coal, has significant industrial application prospect.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炼焦煤的制备方法，特别涉及，将不具有粘结性一般不用于炼焦工业的煤种加氢改质。
技术介绍
焦煤在隔绝空气的条件下，加热到950 1050°C，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦(高温干馏)。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化，炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。炼焦煤的粘结指数G—般必须在60以上，同时，要求具有低灰(Ad < 10% )低硫(Sdaf < 1% )0中国低阶烟煤储量丰富，具有低灰、低硫、低磷的特性，但由于没有黏结性或黏结性很弱，目前不能作为常规炼焦煤使用，即使在有强黏结性煤存在的情况下，其配入比例一般也不超过5%。因此，通过人工加氢增塑方法提高低阶煤的黏结性，作为炼焦配煤，有利于缓解中国炼焦煤地理分布不均衡和供应紧张的局面。低阶烟煤主要作为发电用煤和气化用煤，由于炼焦煤价格普遍高于动力用煤，若能通过技术手段提高低阶烟煤黏结性，不仅能拓宽其利用途径，也能提升其经济价值，提高相关矿区的经济效益。低阶煤可以通过在一定温度、压力下的加氢作用来增强其黏结性。通过对低阶煤的分子结构研究可以发现，低阶烟煤分子结构为三维交联结构，芳香层片较小，而不规则的 “无定形结构”比例较大，芳香层片由交联键联结，多为氧桥和硫桥，并或多或少在所有方向任意取向，形成多孔立体结构，因而结构单元间的活动性较差。而对于炼焦煤所属的中等变质程度的烟煤，大分子基本上是简单的二度空间结构，芳香层片在一定程度上定向，并形成包含两个或两个以上层片的微晶结构单元间交联键数目大为减少，活动性较大。为实现从低阶煤到炼焦煤结构上的转变，应通过加氢热解减少低阶煤芳香环上的侧链和氧桥，对其分子进行适量裁剪和重构，增强其芳构化程度。从元素组成来看，自由氢含量是增加粘结能力的主要元素，而低阶煤本身的氢含量就比较低，自由氢的含量更低，氧含量却较高。因此， 从元素方面考虑，对低阶煤改质做炼焦煤就是通过热解，脱除结构单元间的氧桥和侧链，并补充添加自由氢的过程。近年来针对低变质烟煤加氢改质做炼焦煤的研究很少，多集中在气相加氢方面， 从已有的研究成果上看，效果不是很明显，对气液混合加氢的研究曾有过研究，有专利报道选用四氢萘作为加氢溶剂可以使不粘煤的粘结性得到显著提高，但是利用四氢萘作为加氢溶剂不具有工业价值，且产物的粘结指数G只能达到60左右，工艺停留在间歇式试验阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供，特别适用于广泛分布于中国西北部的长焰煤、不粘煤等，例如神府东胜煤、新疆黑山煤，这些煤种成煤年代较晚，煤化程度低，不具有粘结性。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种利用低阶无粘结性煤改质制备炼焦配煤的方法，该方法将低阶无粘结性煤干燥粗破为粒径小于0. 3mm的颗粒后，与经过处理的高温煤焦油混合；再将该混合物与加氢溶剂和催化剂混合加入指定反应器中进行加氢反应， 反应温度350 420°C，停留时间30 60min，系统压力9 16MPa，其中，所述的颗粒混合物与加氢溶剂的重量份比为1 1 3，所述的颗粒混合物与催化剂的重量份比为1 0.01 0.06 ；最后，反应产物经过减压蒸馏分离出固体改质炼焦煤。所述的方法包括以下步骤1)将低阶无粘结性煤粉碎为粒径小于0. 3mm的煤粉；2)将经过处理的高温煤焦油破碎后按掺炼比例5 40%与煤粉混合，加入适量催化剂；3)将步骤2)得到的混合物与起始加氢溶剂配成煤浆，加入反应器内混合均勻；4)在给定温度、压力和停留时间下进行加氢反应，反应产物分出气、液、固三相产物，产物经过减压蒸馏分离出固体改质炼焦煤。作为一种改进，所述的步骤4)中反应产物中分离出的液体产物，可进一步分离出轻质油组分，剩余的重质部分继续作为循环加氢溶剂与步骤2~)得到的混合物配成煤浆。所述的低阶无粘结性煤为不粘煤、长焰煤或其混合物。所述的低阶煤加氢改质过程中所用的起始溶剂是以馏程为220 550°C、比重为1.01 1. 10、且稠环芳烃含量大于60%的石油馏分作为原料，通过催化加氢过程制备的溶剂。作为本专利技术的一种优选，所述的催化剂为高分散铁系催化剂，采用在超细煤粉上负载Y -FeOOH,其中，Fe占5 % 20 %，煤占50 70 %，水20 30 %，形状为纺锤体，粒度长约30 160nm。所述的催化剂中还包括助催化剂，该助催化剂为硫，其中S/Fe的原子比为2。所述的铁系催化剂的添加量为所述固体混合原料的1 3%。本专利技术的优点在于，本专利技术提供的利用低阶无粘结性煤改质制备炼焦配煤的方法，工艺简便，易于操作，反应氢耗在0. 8 1. 2%左右，最终得到的产物工艺性质与气肥煤类似，镜质组最大反射率在0. 7%以上，经过改质后，无粘结性的低阶煤具有粘结性，粘结指数在75以上，利用本专利技术提供的方法得到的产品，可以部分代替主焦煤用于炼焦配煤。附图说明图1为8万倍下催化剂电子显微镜SEM图；图2为本专利技术利用低阶无粘结性煤加氢改质制备炼焦煤的流程示意图；图3为配煤曲线；图4为改质前后的显微组分照片；图5为改质炼焦煤的外观图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。本专利技术利用低阶无粘结性煤加氢改质制备炼焦煤的方法的步骤包括本方法的主要工艺流程如下41、原料处理低阶煤进行加氢改质之前要进行预处理，将低阶煤经过锤式破碎机粗破碎到3mm 以下，这样的煤样经过干燥、细破碎至0. 5_以下，优选0. 2_以下，制的水分在6%以下，优选3.5%以下。本专利技术所选用的加氢溶剂为一种以馏程为220 550°C、比重为1. 01 1. 10，且稠环芳烃含量大于60%的石油馏分作为原料，通过催化加氢过程制备的溶剂，其主要性质见下表2。如图1所示的8万倍下电子显微镜SEM图，本专利技术选用的催化剂为煤炭科学研究总院研发的863高分散铁系催化剂，采用在超细煤粉上负载￥呼劝0!1，主要成分是!^占 5% 20%，煤占50 70%，水20 30%，形状为纺锤体，粒度长约30 160nm。助催化剂选用硫，添加量满足催化剂中S/Fe原子比为2。本专利技术在原料中掺炼一种常见的工业副产品，取自某厂煤焦油> 300°C组分，优选 > 350°C组分，该组分通过高温煤焦油减压蒸馏得到，在常温下为固态，软化点70 110°C 左右，较脆，易破碎，为方便描述，将该固态添加物称为HTA，HTA经过简单破碎后很容易溶于加氢溶剂中。将煤粉按加氢溶剂质量30% 90%比例配入进行混合，加入催化剂，配成煤浆， 将破碎后的HTA按照煤粉添加量的5 % 40 %比例加入煤浆混勻，优选10 % 20 %。2、加氢改质的主要工艺流程，如图2所示。A、对间歇式反应，反应流程简单描述如下将混合好的煤浆加入间歇式机械搅拌反应釜内混合均勻，充入氢气，密封，在初压 3 8MPa，优选4 6MPa，反应温度330 410°C，优选；350 400°C，停留时间20 90min， 优选30 60min反应时间。反应结束后，停止搅拌，待反应体系冷却，记录釜内的温度和压力，产物为气、固、液三相混合物，对生成的气体进行气相色谱分析。系统降压至常压，打开釜盖，排出反应生本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用低阶无粘结性煤改质制备炼焦配煤的方法，该方法将低阶无粘结性煤干燥粗破为粒径小于０．３ｍｍ的颗粒后，与经过处理的高温煤焦油混合；再将该混合物与加氢溶剂和催化剂混合加入指定反应器中进行加氢反应，反应温度为３５０～４２０℃，停留时间为３０～６０ｍｉｎ，系统压力为９～１６ＭＰａ，其中，所述的颗粒混合物与加氢溶剂的重量份比为１∶１～３，所述的颗粒混合物与催化剂的重量份比为１∶０．０１～０．０６；最后，反应产物经过减压蒸馏分离出固体改质炼焦煤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄澎，李文博，毛学峰，谷小会，赵渊，艾军，张晓静，杜淑凤，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院，
类型：发明
国别省市：11
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