[發明專利]用于煤的有機精制的技術經濟性方法的開發

有效

• 申請號: 200980100980.X
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101855327A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: P·比斯沃斯;V·K·坎達麗亞;P·K·班爾杰
• 申請（專利權）人: 塔塔鋼鐵有限公司
• 主分類號: C10L9/10
• 分類號: C10L9/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任永利

發明領域

本發明涉及一種用于冶金應用的從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進的有機精制方法。

發明背景

用于從高灰分煤生產低灰分清潔煤的現有方法包括通過將煤的有機物溶于各種有機溶劑中的煤的化學選礦步驟。因為煤基本上構成了有機和無機成分的不均勻混合物，所以煤的溶劑分解方法根據其成分、熟化度和結構特征而改變。化學選礦方法的主要優點是：i)容易從主工藝物流回中收溶劑；ii)回收的溶劑的溶劑分解效率與新鮮溶劑的溶劑分解效率一樣高；iii)回收95-98％的溶劑；iv)清潔煤的成焦性提高；和v)可使用工業有機溶劑。然而，由于在該方法中溶劑和能量需求的成本高，所以該方法的操作成本相當高。

煤的有機精制或溶劑精制或溶劑提取是眾所周知的工藝技術。然而，大多數現有工藝的主要目的是生產灰分含量少于4％的特清潔煤或超清潔煤。順便提及，該母煤(原煤)的平均含量為25％。探索性研究披露了在大氣壓下即便在回流條件下通過該被研究的提取方法能夠提取至少50％的母煤。處理過的煤大約含有4％的灰分。

還觀測到，當由如在上文描述的被研究的方法生產時，超清潔煤的產率和灰分含量是令人滿意的。在用于執行被研究的方法的工作臺規模的裝置中，除產率以外，主要的關注因素是被研究的方法的經濟可行性，例如，為提取而消耗相當多的熱。再者，溶劑的回收需要消耗大量的熱。以上兩種熱輸入的結合乍一看使得被研究的方法趨于不可行。現在，如果基于優先性的基礎來安排這兩種熱消耗的話，則用于提取的熱消耗取消(supersede)，因為提取方法僅依賴于提取溫度，所以這是通常稱之為熱提取的原因。因此，用于溶劑回收的熱需求是用于使總熱消耗最少化的唯一可能。因此，溶劑回收的有效的或最佳的設計可以使被研究的方法轉變為可行的方法。

發明目標

因此，本發明的目的是提出一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法，其消除了現有技術的缺點。

本發明的另一目的是提出一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法，其是經濟的。

本發明的再一目的是提出一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法，其是靈活的，從而能夠生產具有期望水平的灰分含量的清潔煤。

本發明的又一目的是提出一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法，其火災危險較低。

本發明的另一目的是提出一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法，其消耗較少的能量。

發明概述

因此，提供一種從高灰分煤生產低灰分清潔煤的改進方法。該方法包括：充分地混合煤、溶劑和共溶劑，以產生煤漿。用預定比例的煤-溶劑混合物提取該煤漿。在被設計用于執行該方法的提取單元中，保持足夠高的溫度，從而有助于在高溫下進行提取。還保持高壓，以使液體的沸點升高。溫度和壓力的變化范圍為大約200℃至大約300℃和大約1.5atm至大約5atm。由于熱沖擊，煤結構變得松散，并且提取方法得以強化。現在保持反應器內部的壓力和溫度不變，給予足夠的時間來使煤漿的重礦物沉降。在礦物沉降后，從頂部取走大約80％的煤提取物，以保持壓力和溫度不變。然后，在大氣壓下將煤提取物釋放在閃蒸器單元中。由于壓降，閃蒸掉至少30％的溶劑，在閃蒸室的底部留下70％的液體，然后將該液體轉移到蒸發器。在蒸發器中，進一步回收溶劑，然后將重物料的濃縮物排至沉淀槽中。蒸發器和閃蒸單元的組合能夠回收幾乎90％的溶劑。剩余的溶劑，其仍有7-8％的量，能從蒸餾單元進行回收。因此，該改進的方法在能耗最小的情況下提供了期望的產率。

附圖簡述

圖A示出本發明的工藝流程圖。

本發明的優選實施方案的詳述

如在圖1中所示，將煤、諸如N-甲基吡咯烷酮的溶劑和諸如乙二胺的共溶劑在被設計用于執行該改進方法的系統的原料制備區(1)中充分地混合。然后，將煤漿泵送到反應器(2)中。在反應器(2)中，通過使熱的熱流體循環來保持大約200℃至300℃的溫度。在反應器(2)內部，通過產生大約3atm至4atm的壓力來保持高壓。高壓使得溶劑的沸點升高。煤漿在反應器(2)中的停留時間可以根據該方法的技術經濟參數及其特定要求從1小時變至1.5小時。然后，使提取的煤-溶劑混合物在反應器(2)中沉降。在沉降器(2)中，在煤-溶劑混合物停留了某一指定時間后，所有礦物都沉降下來。從沉降器(2)的頂部收集煤提取物，并將其送至閃蒸器單元(3)。在閃蒸器單元(3)中，由于突然的壓降，因為溶劑的溫度遠遠高于該溶劑的常壓沸點，所以大約30％的溶劑被蒸發。因此，在沒有引入任何外部熱源的情況下，回收了大約30％的溶劑。實際上，在反應器(2)中采用高壓和高溫來進行閃蒸。然后，將具有一些煤提取物的重物料供給到蒸發器(4)。閃蒸器單元(3)的底部還含有一些量的煤提取物，再將這些量的煤提取物排至蒸發器(4)中。將殘留物(5)取走并儲存起來以備后用。濾液含有少許煤提取物，將這些煤提取物供給到蒸發器(4)。在蒸發器(4)中，通過煮沸大部分溶劑來濃縮“煤提取物”。借助于蒸發，有可能進一步回收大約60％的溶劑。這樣，通過組合閃蒸器(3)和蒸發單元(4)，就有可能回收幾乎90％的溶劑。在沉淀槽(6)中，因為水作為抗溶劑，所以煤沉淀下來。通過另一轉鼓式過濾器來過濾該漿，收集作為殘留物的超清潔煤。濾液包含水和有機混合物，將該有機混合物供給到蒸餾單元(7)，并將水和有機物質分離開。在蒸餾單元(7)中，回收剩余的7-8％的溶劑。所提出的方法通過組合閃蒸單元(3)、蒸發單元(4)和蒸餾單元(7)有助于回收98％的溶劑，且能耗最小。該方法同時以令人滿意的產率生產具有期望灰分水平(0.1-10％)的清潔煤(9)。