一种劣质褐煤的梯级利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种劣质褐煤的梯级利用方法，属于煤化工技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于劣质褐煤一般具有水分、灰分含量高等缺点，且地处偏远，运输困难，且由于 其具有易自燃的特点，使其贬存困难，从而限制了对它的应用。目前对褐煤的利用主要集中 于气化、中低温热解或提腐植酸或褐煤蜡等工艺，也就是说世界各国对褐煤的利用仅仅局 限于提质、燃烧、转化=个单独的层面和直接利用方面，未达到对褐煤的高效洁净利用。由 于褐煤是一种较为年轻的煤，除了上述存在的缺点外，其还具有反应活性高、褐煤中含有烟 煤、无烟煤中所不具有的腐植酸、褐煤蜡等有较高附加值物质等优点。因此有研究者提出通 过集成禪合，对褐煤实施分质、分级的高效洁净利用。其中在"低阶煤梯级利用的多联产工 艺"专利中，首先对低阶煤进行溶剂萃取，提取褐煤蜡；随后将提蜡后的残渣进行热解，生产 焦油、粗煤气、半焦。最后将半焦进行气化。
[0003] 而褐煤在腐植酸方面，现有技术的重点在于提高腐植酸盐及腐植酸的产率，对于 提取完腐植酸的褐煤残渣，研究者们考察了其对重金属离子化(VI)、化（II)、化（II)等的吸 附性能，但其它方面的利用方法却无人报道。由于腐植酸只是褐煤中的含有酪哲基、駿基、 幾基等活性官能团的一类高分子物质，除它之外，褐煤中还含有大量的有机物(用工业分析 指标中的挥发分、固定碳指标表征)，因此可将其进一步进行加工处理。
[0004] 综上所述；目前褐煤的利用世界各国仅仅局限于提质、燃烧、转化S个单独的层面 和方向，没对褐煤的高效洁净利用方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种劣质褐煤的梯级利用方法，具体包括W下步骤： (1) 提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤残渣和腐植酸产品； (2) 将褐煤残渣先进行干燥，随后放入热解反应器，升温热解，即可生产得到半焦、焦炭 和粗煤气。
[0006] 本发明步骤（1)所述褐煤残渣为脱出腐植酸的残渣，其中总腐植酸含量需小于 10〇/〇。
[0007] 本发明步骤（2)所述干燥可采用空气自然干燥或者热风干燥的方法，干燥温度范 围为室温^l〇〇°C，干燥至褐煤残渣的含水量小于10%。
[0008] 本发明步骤（2)所述热解过程在真空或惰性气体保护下进行，其中热解温度为 400°C~750°C，热解时间为0.化~3h。
[0009] 本发明的原理；褐煤存在水分含量高、氧含量高、可磨性差等缺点，当它被用作气 化、炼焦等工艺过程的原料时，必须对其进行干燥处理，且由于褐煤较年轻，其氧含量高，在 煤大分子结构中氧的存在形式主要是W駿基、酪哲基、醒基、幾基等官能团形式存在，该些 基团可与存在于煤孔隙中的水分子形成氨键，从而使干燥工序的能耗变高。通过先提腐植 酸，使煤中的氧大部分被腐植酸带走，从而降低水分子与煤中氧形成氨键的数目，降低水分 子与煤的结合力，使干燥工序能耗降低。由于提取完腐植酸的褐煤残渣含有较高的挥发分 和固定碳，又由于褐煤大分子结构的特点，此外，由于褐煤残渣中氧含量降低可提高褐煤热 解过程中的焦油产率，因此通过第一步的腐殖酸提取得到褐煤残渣，可用于热解工艺，生产 焦油、半焦及粗煤气。因此本发明的先提腐植酸、后对褐煤残渣进行热解生产半焦、焦油及 粗煤气的工艺路线是一条对劣质褐煤实现梯级利用的有效途径。
[0010] 本发明的有益效果： 本发明所述方法不仅可W得到腐殖酸，而且对褐煤残渣直接进行热解还可W生产焦 油、半焦及粗煤气；脱出腐植酸得到褐煤残渣氧含量低，水分子与煤分子氧原子间的氨键数 量少，内水与煤矿之间的作用力小，可W使热分解干燥工序能耗低，褐煤热解过程中的焦油 产率高。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于 所述内容。
[001引 实施例1 (1) 腐植酸的提取：用2. 5%的氨氧化钢碱溶液作为提取剂，提取温度80°C，提取反应化 后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节抑为1. 0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产率 为76. 13%，腐植酸的品质分析见表1. 2 ;残渣经过干燥(采用热风干燥：干燥温度50°C，干燥 时间2小时)，其品质分析见表1. 3,从表1. 1、表1. 2、表1. 3中数据可看出，经过腐植酸提取 过程，原料褐煤中的含氧官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官能团含量大 大降低，通过腐植酸提取，确实可降低褐煤中的氧含量。
[0013]表1. 1原料褐煤的品质分析
(2) 褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为：热解温度60(TC、时间 1小时、对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤残渣分别热解，焦油产率由原来的7. 2%提高到 了 9. 3%，由此可看出，通过腐植酸的提取，降低氧含量，确实可提高焦油产率，此外，半焦的 产率为55. 2%，粗煤气的产率为29. 3%。
[0014] 实施例2 (1) 腐植酸的提取：用2. 0%的氨氧化钢碱溶液作为提取剂，提取温度80°C，提取反应 化后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节抑为1. 0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产 率为47. 61%，腐植酸的品质分析见表2. 2 ;残渣经过干燥(采用自然空气干燥，干燥至褐煤 残渣的含水量小于10%)，其品质分析见表2. 3,从表2. 1、表2. 2、表2. 3中数据可看出，经过 腐植酸提取过程，原料褐煤中的含氧官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官 能团含量大大降低，通过腐植酸提取，确实可降低褐煤中的氧含量。
[0015] 表2. 1原料褐煤的品质分析
(2) 褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为；热解的工艺条件为： 热解温度400°C、时间1小时，对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤残渣分别热解，焦油产率 由原来的8%提高到了 12. 3%，由此可看出，通过腐植酸的提取，降低氧含量，确实可提高焦 油产率，此外，半焦的产率为55. 7%，粗煤气的产率为27. 4%。
[001引 实施例3 (1)腐植酸的提取：用1. 5%的氨氧化钢碱溶液作为提取剂，提取温度80°C，提取反应 化后将反应产物过滤分离，滤液用盐酸调节抑为1. 0进行酸析，最后得到腐植酸，腐植酸产 率为47. 61%，腐植酸的品质分析见表3. 2 ;残渣经过干燥(采用自然空气干燥)，其品质分析 见表3. 3,从表3. 1、表3. 2、表3. 3中数据可看出，经过腐植酸提取过程，原料褐煤中的含氧 官能团主要集中于腐植酸产品中，而残渣中的含氧官能团含量大大降低，通过腐植酸提取， 确实可降低褐煤中的氧含量。
[0017]表3. 1原料褐煤的品质分析
(2)褐煤残渣热解生产焦油、半焦及粗煤气，热解的工艺条件为；热解的工艺条件为： 热解温度700°C、时间1小时，对原料褐煤和提取腐植酸后的褐煤分别热解，焦油产率由原 来的8. 5%提高到了 13%，此外，半焦的产率为50. 5%，粗煤气的产率为28%。
【主权项】
1. 一种劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 提取褐煤中的腐植酸，得到褐煤残渣和腐植酸产品； (2) 将褐煤残渣先进行干燥，随后放入热解反应器，升温热解，即可生产得到半焦、焦炭 和粗煤气。2. 根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：所述褐煤残渣为脱 出腐植酸的残渣，其中总腐植酸含量需小于10%。3. 根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：步骤（2)所述干燥可 采用空气自然干燥或者热风干燥的方法，干燥温度范围为室温~l〇〇°C，干燥至褐煤残渣的 含水量小于10%。4. 根据权利要求1所述的劣质褐煤的梯级利用方法，其特征在于：步骤（2)所述热解过 程在真空或惰性气体保护下进行，其中热解温度为400°C ~750°C，热解时间为0. 5h~3h。
【专利摘要】本发明公开一种劣质褐煤的梯级利用方法，属于煤化工技术领域。本发明将劣质褐煤先进行腐植酸提取，随后将干燥的褐煤残渣进行热解，生产半焦、焦油和粗煤气。与传统的褐煤化工应用相比，该新工艺路线具有以下优点，首先通过腐植酸提取工艺步骤，一方面得到具有较广应用范围的腐植酸，同时由于腐植酸的提取，降低了褐煤中氧含量，由此降低煤矿中的内水与煤分子间存在的氢键，有助于褐煤的干燥处理；其次，将提取完腐植酸的低氧含量褐煤残渣用于热解工艺，制备褐煤半焦、焦油和粗煤气。
【IPC分类】C07G99/00, C10B53/04
【公开号】CN104987873
【申请号】CN201510269565
【发明人】王平艳, 王海龙, 刘谋盛, 路旭阳
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月25日