一种无烟煤的预处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种无烟煤的预处理方法。
【背景技术】
[0002] 煤催化气化制天然气技术是现代煤炭清洁利用的主要途径之一。在进行煤催化气 化的设备中，流化床因其碳转化率高、甲烷合成比例大，工艺技术成熟而被公认为目前煤催 化气化制天然气最好的设备选择。
[0003] 在目前的煤催化气化技术中，褐煤、次烟煤以及烟煤等低阶煤、中阶煤由于结构疏 松，易于催化剂负载，因而催化气化的反应活性高，故广泛应用于流化床煤催化气化技术。
[0004] 然而，自然界中存在大量的无烟煤，因无烟煤属于高阶煤，变质程度高、结构致密、 挥发分低而含氧官能团少、反应性差，催化剂难以负载，因而无烟煤催化气化制天然气的利 用率很低。
[0005] 因此，如何提高无烟煤催化气化的反应活性，进一步拓宽煤催化气化制天然气的 煤种适用范围成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种无烟煤的预处理方法， 可提高无烟煤进行催化气化的反应活性，进一步拓宽了煤催化气化制天然气的煤种适用范 围。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008] 本发明实施例提供了一种无烟煤的预处理方法，所述预处理方法包括：将无烟煤 原料粉碎成无烟煤颗粒；将所述无烟煤颗粒与含有催化离子的水溶液进行混合，以使所述 催化离子负载在所述无烟煤颗粒的表面；其中，所述催化离子包括：碱金属离子、碱土金属 离子以及镍离子中的至少一种；对由所述无烟煤颗粒与所述含有催化离子的水溶液构成的 混合物进行干燥处理，得到表面负载有所述催化离子的所述无烟煤颗粒；向干燥处理后的 所述无烟煤颗粒中加入粘结剂，并进行成型处理，得到成型产物；将所述成型产物粉碎成无 烟煤颗粒粘结体。
[0009] 可选的，所述将无烟煤原料粉碎成无烟煤颗粒的步骤包括：在密闭环境下，对无烟 煤原料进行粉碎处理，并在粉碎过程中通入空气和/或纯氧气，获得无烟煤颗粒。
[0010] 进一步优选的，通入的所述空气和/或所述纯氧气的温度取值范围为105~ 180。。。
[0011] 可选的，所述含有催化离子的水溶液包括：溶解有催化剂的水溶液；其中，所述催 化剂包括：碱金属化合物、碱土金属化合物、镍化合物中的至少一种。
[0012] 进一步优选的，所述催化剂为钾盐和/或钠盐。
[0013] 可选的，加入的所述催化离子的元素质量为所述无烟煤颗粒总质量的1%~ 20%〇
[0014] 可选的，所述干燥处理的温度取值范围为105~180°C。
[0015] 可选的，所述粘结剂包括：中温沥青和/或高温沥青。
[0016] 可选的，所述粘结剂的加入量为所述无烟煤颗粒总质量的3%~7%。
[0017] 可选的，所述无烟煤颗粒的粒径取值范围为80~109μm。
[0018] 进一步优选的，所述无烟煤颗粒粘结体的粒径取值范围为大于等于0. 5mm且小于 5. 0mm〇
[0019] 进一步优选的，80%及以上的所述无烟煤颗粒粘结体的粒径取值范围为1. 0~ 2. 0mm〇
[0020] 基于此，通过本发明实施例提供的上述预处理方法，通过对无烟煤原料进行细粉 碎一负载催化剂一干燥成型再粉碎的工艺过程，提高了煤粒的表面积，增加了无烟煤颗粒 与催化离子接触的表面积，使得催化离子有效地负载在煤颗粒表面。由于进入催化气化反 应设备的无烟煤为表面负载有催化离子的无烟煤颗粒粘结体，粘结体的结构致密程度要小 于现有技术采用的无烟煤原料颗粒，因此粘结体能表现出更高地反应活性，在进行后续的 催化气化过程中，催化离子可形成熔融液态膜更好地覆盖在粒径细小的无烟煤颗粒表面， 增加了与煤焦接触的界面，因而提供更多的活化表面积。
[0021] 上述预处理方法提高了无烟煤进行催化气化的反应活性，有利于解决目前煤催化 气化过程中无烟煤气化效率低的问题，拓宽了煤催化气化制天然气的煤种适用范围，提高 了碳转化效率和甲烷收率；并且，上述预处理方法使得目前广泛采用的流化床设备能够更 加有效地气化无烟煤，进一步拓宽了流化床的煤种适用范围。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明实施例提供的一种提高无烟煤催化气化活性的预处理方法工艺流 程不意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语（包括技术和 科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸 如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义 相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0026] 如图1所示，本发明实施例提供了一种提高无烟煤催化气化活性的预处理方法， 该预处理方法包括：
[0027] S01、将无烟煤原料粉碎成无烟煤颗粒；
[0028]S02、将无烟煤颗粒与含有催化离子的水溶液进行混合，以使催化离子负载在无 烟煤颗粒的表面；其中，催化离子包括：碱金属离子、碱土金属离子以及镍离子中的至少一 种；
[0029]S03、对由无烟煤颗粒与含有催化离子的水溶液构成的混合物进行干燥处理，得到 表面负载有催化离子的无烟煤颗粒；
[0030]S04、向干燥处理后的无烟煤颗粒中加入粘结剂，并进行成型处理，获得成型产 物；
[0031] S05、将成型产物粉碎成无烟煤颗粒粘结体。
[0032]需要说明的是，第一、无烟煤原料变质程度高，本身微孔数量和氧官能团数量很 少，导致催化剂难以有效地负载在煤粒表面，使得后续进行煤催化气化的反应活性低。对无 烟煤原料进行适当地粉碎处理，可使得催化离子可有效地负载在煤颗粒表面。
[0033] 无烟煤原料的粉碎程度应该控制在一个合理的数值范围内，破碎程度过小，则导 致粒径尺寸过大，催化离子不能与煤粒表面充分接触，后续进行催化气化的效果较差；破碎 程度过大，则导致粒径尺寸过小，会导致在后续与含有催化离子的水溶液进行混合的过程 中细小的煤粒发团簇现象，不利于催化离子的负载，且由于破碎程度过大，粉碎工艺的成本 也会增加。
[0034] 优选的，将无烟煤原料粉碎至粒径取值范围为80~109μm的无烟煤颗粒，可有效 提高煤颗粒的表面积，增加了无烟煤颗粒与催化离子接触的表面积，使得催化离子有效地 负载在煤颗粒表面。使得在进行后续的催化气化过程中，催化离子可形成熔融液态膜更好 地覆盖在粒径细小的无烟煤颗粒表面，增加了与煤焦接触的界面，提供更多的活化表面积， 从而提高了无烟煤气化反应的活性。
[0035] 并且，上述粒径数值范围还可保证煤粉在后续的与含有催化离子的水溶液进行混 合的过程中不会因为粒径过小而发生团簇。
[0036] 这里，上述的粒径取值范围为80~109μm，换算为本领域技术人员常用的目数单 位即为180~140目。其中，目数定义为物料的粒度或粗细度，一般是指筛网在1英寸内的 孔数。目数越大，说明物料粒度越细；反之，目数越小，说明物料粒度越大。
[0037] 无烟煤原料粉碎的粒径进一步更优选地可以为90~106μm，即170~150目。
[0038] 第二、在上述步骤S02中，催化离子是指溶解在水中的催化剂阳离子。含有催化离 子的水溶液包括：溶解有催化剂的水溶液；其中，催化剂包括：碱金属化合物、碱土金属化 合物、镍化合物中的至少一种。
[0039]例如，可以是将上述带有催化活性的碱金属化合物、碱土金属化合物、镍化合物中 的至少一种溶解于水中，水量以能够完全溶解加入的催化剂为准。
[0040] 这里，考虑到若催化剂的加入量过少，则会导致无烟煤颗粒表面没有充分地负载 催化离子，不利于充分地提高煤催化气化的反应活性；而由于无烟煤颗粒的表面积有限， 若催化剂