一种温和条件下使煤与废塑料共液化的方法技术

本发明专利技术为一种温和条件下使煤与废塑料共液化的方法，在高压釜中加入煤、废塑料、木质素磺酸盐、催化剂以及溶剂，通入氢气冲压至1.0～10.0Mpa，然后升温至300～450℃进行液化反应，高压釜加氢液化试验后的气体收集后用气相色谱仪进行气相组成分析，其它液化产物全部收集于滤纸筒中，并在索氏萃取装置上按顺序进行正己烷和四氢呋喃溶剂萃取，正己烷可溶物为油；溶于四氢呋喃而不溶于正己烷的为沥青烯和前沥青烯，利用四氢呋喃不溶物的量计算出液化的全部转化率，本发明专利技术使煤在较低温度下发生解聚反应，同时和废塑料共液化，提高吡啶等溶剂对煤的抽提率，加速煤液化过程，既可大幅度降低煤液化氢耗量和生产成本，又可解决废塑料所产生的白色污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤炭化学加工
，特别涉及。
技术介绍
21世纪石油资源日益紧缺，我国经济持续快速发展对进口石油的依赖程度也在逐年提升，2009年又达到历史最高，石油净进口总量超过1.6亿吨，石油进口依存度已超过 50%。对国民经济和国家发展带来了巨大挑战和重大威胁。与此相对的是我国含有丰富的煤炭资源，煤炭储量约占全国矿产资源储量的 90%，化石能源的95%，具有巨大的资源潜力，并且其开采处于过剩限产的状态，同时，目前煤炭粗放的利用方式造成了严重的环境污染问题。从我国油品缺口与能源储量来看，只有煤炭在近中期内可以满足我国石油、原油供应的缺口。煤炭直接液化技术和间接液化技术是解决我国石油紧缺的重要途径。煤直接液化是在高温高压下，借助于供氢溶剂和催化剂， 使氢元素进入煤及其衍生物的分子结构，从而将煤转化为液体燃料或化工原料的先进洁净煤技术。煤的间接液化又称为费托合成。其原理是以煤为原料先经气化制合成气(CCHH2)， 再以合成气为原料，在催化剂的作用下合成(F-T合成)液态烃类产品。产品的构成主要取决于催化剂的选择性和相应的反应条件。然而在我国目前条件下，无论是直接液化还是间接液化，煤炭液化项目每建设1万吨油的生产能力，约需要投资约1亿元人民币，将煤液化技术商业化的主要问题是投资大、成本高。自50年代以来，高分子合成技术的进步极大地推动了合成树脂工业的发展。塑料因其独特的加工、机械性能，广泛地应用于机械制造、食品包装、国防军工等行业。但是塑料工业的迅猛发展与消费量的不断增加也相应地产生了大量的塑料垃圾。我国每年塑料消费量约810万t，产生的废塑料约为540万t，通过不同渠道回收再生利用的仅75万t，占 13. 9%，而86. 的废塑料065万t)资源、能源未得到合理利用，因而形成了一个社会化的问题，从资源有效利用的观点来看，废塑料的再资源化已成为一个重要的课题。由于液化生产燃料油的成本还不能跟石油加工产品相比，煤与废塑料共液化技术成为了现在研究的热点，它是利用煤直接液化技术将煤和废塑料的混合物转变成气态、液态产物。由于废塑料为富氢高分子化合物，与煤在高温高压下反应的过程中可以提供大量的活性氢，这些活性氢基团在共液化过程中可以向煤发生转移，与煤发生加成反应，将煤分子的双键和芳环打开从而使得煤发生液化。但是目前的煤与废塑料共液化的技术的反应条件一般约430°C左右，冷态氢气的压力约需要lOMpa。另一方面，对煤与废塑料共液化反应来说，催化剂的选择也是一重要因素。研究表明，钼酸铵，HZSM-5沸石催化剂是煤与塑料及煤与混合废塑料共液化中最常用的有效催化剂，可以明显提高裂解反应速率，但HZSM-5催化剂的芳构化作用明显，较其它催化裂化剂产生较多的气体产物，而且该催化剂价格较贵，质量优良的HZSM-5催化剂每吨的价格约需 20万元。钼酸铵的价格也比较昂贵，每吨的价格达到25万元左右。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供，反应条件温和，设备条件低，能使煤在液化过程中的氢耗量大幅度降低，制得的油品经进一步深加工后，不但可以得到洁净燃料如汽油、煤油和重油等，还可分离出合成塑料制品的单体原料。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，在高压釜中加入煤、废塑料、木质素磺酸盐、催化剂以及溶剂，通入氢气冲压至1. 0 10. OMpa，然后升温至300 450°C直到液化反应完毕，其中煤和废塑料的重量比为1 10 10 1，木质素磺酸盐的加入量为煤与废塑料总重量的 10%，溶剂与煤重量比为1 10 10 1，催化剂为三氟化硼络合物，加入量为煤与废塑料总重量的 10%。所述煤为褐煤或烟煤或任意重量比的褐煤烟煤混合物。所述废塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种，或者为任意几种的任意重量比混合物。所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸铵以及木质素磺酸镁中的一种，或者为任意几种的任意重量比混合物。所述三氟化硼络合物为三氟化硼-乙醚、三氟化硼-苯酚、三氟化硼-二甲醚或者三氟化硼-丁醚中的一种，或者为任意几种的任意重量比混合物。所述溶剂为苯酚。更优的，将煤加入到高压釜中之前，先对其进行粉碎、缩分、研磨以及干燥处理，使其粒度小于100目，水分小于1.0%。将反应完成后的液化产物收集于滤纸筒中，进行先萃取和后萃取，先萃取是指利用正己烷、正戊烷和正庚烷中的一种或者任意几种的任意重量比的混合物进行萃取，溶于其中的为油，后萃取是指用四氢呋喃萃取，溶于四氢呋喃而不溶于先萃取所用萃取剂的物质即为浙青烯和前浙青烯，萃取的总共时间为24. 0 48. Oh。为量化计算本专利技术的效果，本专利技术中，煤的总转化率、气和水的产率、油产率、浙青烯和前浙青烯的产率分别如下式计算(以干燥无灰基煤为基准)煤总转化率(％)=称量的煤重_(四氢呋喃不溶物量-加入的催化剂的量)/ 干燥无灰基煤量气产率(％ )=反应前后固液物料的差值/干燥无灰基煤量油产率(％ )=(正己烷可溶物质量-溶剂正己烷的质量)/干燥无灰基煤量浙青烯和前浙青烯产率(％ )=(四氢呋喃可溶物质量-溶剂四氢呋喃的质量)/ 干燥无灰基煤量本专利技术与现有技术相比，具有以下优点(1)在350°C以下，6 IOMPa条件下液化，反应条件温和，而通常的煤液化要在高温、高压(约450°C、25MPa)下进行，反应条件苛刻；(2)油收率较高，废塑料几乎完全转化为油，显著降低了液化过程中的氢耗量、提高了氢的利用率、降低了设备投资和减少了操作费用，油产率提高近一倍，总产率提高40% 左右；(3)成本低，由于温和的反应条件，以及所选取的溶剂和催化剂类型都常见且价廉，使得本专利技术的成本比现有技术大大降低。综上，本专利技术所使用的方法为用苯酚做溶剂，三氟化硼做催化剂并添加少量木质素使煤在不高的温度(350°C左右)下发生解聚反应，使煤的大分子结构发生降解或解聚， 同时和废塑料共液化，提高吡啶等溶剂对煤的抽提率。提高煤的可溶性和加速煤的液化过程。这一反应属于正碳离子反应，主要是使-CH2-和-CH2-CH2-这类桥键与芳环之间的连接裂解。这种使煤液化的方法未见相关文献报道，它能使煤在更低的温度和更小的压强下发生解聚反应，使煤和废塑料共液化条件更温和，并且催化剂三氟化硼-乙醚每吨的价格仅约7千元，从而使得液化成本更低。由此可见，废塑料与煤的共液化是废塑料回收利用生产清洁液体燃料和有用化学品的合理选择，不仅是处理废塑料的有效方法，而且可以降低反应的苛刻度，提高油收率和油品质量。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例一先将褐煤按国家标准进行破碎、缩分、研磨至小于100目，并在温度约90°C、真空度为l(T2mmHg下烘烤至水分小于1. 0%作为液化试验样品。实验所用设备为山东蓬莱禄吴化工机械有限公司生产的GSHA-1. 5L高压釜。在高压釜中加入按前述方法预处理后的煤9. 0g、聚乙烯3. 0g、木质素磺酸钠 0. Mg、三氟化硼-乙醚0. 12g，苯酚27. 0g，置换三次氮气后通入氢气，充压至1. OMpa，然后以约10°C /min的加热速率升温至300°C并恒温30min至液化反应完毕。高压釜加氢液化试验后的气体收集后用气相色谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种温和条件下使煤与废塑料共液化的方法，其特征在于，在高压釜中加入煤、废塑料、木质素磺酸盐、催化剂以及溶剂，通入氢气冲压至１．０～１０．０Ｍｐａ，然后升温至３００～４５０℃直到液化反应完毕，其中煤和废塑料的重量比为１∶１０～１０∶１，木质素磺酸盐的加入量为煤与废塑料总重量的１％～１０％，溶剂与煤重量比为１∶１０～１０∶１，催化剂为三氟化硼络合物，加入量为煤与废塑料总重量的１％～１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜琨，范志芳，李志，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：52