[發(fā)明專利]一種煤的分級利用的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110263085.9
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102335522A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輔臣;王興軍;于廣鎖;龔欣;劉海峰;王亦飛;陳雪莉;周志杰;代正華;李偉鋒;梁欽鋒;郭曉鐳;郭慶華;許建良;孫詩煒;孫曄
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: B01D11/02
• 分類號: B01D11/02;C10L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤清潔利用領(lǐng)域，具體涉及煤的萃取。?

背景技術(shù)

通過溶劑萃取的方法來分離煤中低分子化合物與主體結(jié)構(gòu)對于煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究并且對于煤本身更清潔高效的利用而言是一種重要的手段。在眾多萃取方法中，二硫化碳與有機(jī)溶劑(如NMP或DMF等)進(jìn)行等體積的混合的萃取被廣泛應(yīng)用于煤的萃取研究中。然而此方法有如下兩點(diǎn)不足，第一，二硫化碳本身是一種有毒物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)過程中會對人體的健康造成一定的傷害，且氣味難聞又易燃燒，增加了操作的危險(xiǎn)性；第二，在溶劑、溶質(zhì)分離時(shí)由于二硫化碳的存在增加了后續(xù)的分離步驟，繁化了分離過程。以上兩點(diǎn)共同限制了該方法的放大應(yīng)用。超臨界二氧化碳是一種無毒無害、清潔高效的萃取溶劑，此外由于其在臨界點(diǎn)處的特殊性質(zhì)使得其與溶質(zhì)的分離十分方便，無需另外的分離設(shè)備。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的即希望用超臨界二氧化碳代替二硫化碳來與有機(jī)溶劑(如NMP或DMF等)混合萃取煤。?

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳述，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。?

實(shí)施例?

取一定質(zhì)量的煤粉倒入高壓裝置中，在高壓裝置內(nèi)加入1/2體積的有機(jī)溶劑如DMF，擰上法蘭螺絲，將高壓釜放置于冰水混合物中進(jìn)行降溫冷卻，待釜體溫度降至5℃以下時(shí)打開鋼瓶減壓閥與高壓釜入口閥門，通入一定時(shí)間的二氧化碳?xì)怏w，在該溫度以及鋼瓶壓力(5MPa)下，釜內(nèi)部分二氧化碳將以液態(tài)形式的存在，通氣時(shí)間的長短視具體的操作溫度、壓力而定，通氣時(shí)間與溫度、壓力的大致關(guān)系由前期試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)獲得。通氣完畢后關(guān)閉入口處閥門，取出高壓釜，拭干表面水分后放入爐體內(nèi)，打開加熱開關(guān)，加熱釜體至預(yù)設(shè)溫度(該?溫度需高于超臨界二氧化碳的臨界溫度31℃)，隨著釜體溫度壓力的上升，釜內(nèi)液相二氧化碳發(fā)生相變逐漸變?yōu)闅庀啵瑤囟雀哂?1℃，壓力高于7.1MPa時(shí)，釜中的二氧化碳以超臨界形式存在，并在攪拌槳的作用下與釜內(nèi)有機(jī)溶劑混合為一相，并開始對煤進(jìn)行萃取。?

萃取完成之后，關(guān)閉攪拌槳以及加熱電源，將高壓釜取出置于水缸中冷卻，待溫度、壓力降至臨界點(diǎn)以下，此時(shí)釜內(nèi)的二氧化碳重新變?yōu)闅怏w，與有機(jī)溶劑分為上下兩相，溶質(zhì)溶于有機(jī)溶劑中。此時(shí)打開高壓釜出口閥門，放出二氧化碳?xì)怏w，倒出釜底有機(jī)溶劑與萃余煤，余煤用乙醇進(jìn)行多次清洗，直至清洗液為無色為止，而后放入烘箱中烘干、稱量獲得固體萃余煤，萃取液使用減壓蒸餾來脫除有機(jī)溶劑，濃縮液通過丙酮溶解用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析萃取物組分。?

圖1所示為45℃、7.4MPa及14.8MPa下ScCO₂/DMF與CS₂/DMF體系萃取率與混合溶劑中DMF所占的體積之間的關(guān)系。?

由圖可見，單一溶劑萃取時(shí)純ScCO₂無論高壓還是低壓下萃取率的值均為0，純DMF的萃取率為5.8％，因此起到溶劑萃取作用的主要來自于DMF而非ScCO₂，當(dāng)兩者混合后，起初萃取率隨著DMF所占體積的增加而上升，并于1∶1處達(dá)到了最大值，隨后便隨DMF體積比的增大而減小。由1∶1附近的萃取率大于純DMF的萃取率可見，ScCO₂的存在對促進(jìn)了萃取，其曲線形狀與CS₂/DMF體系十分相似，因此可以認(rèn)為，同CS₂一樣，ScCO₂與DMF間也發(fā)生了“協(xié)合效應(yīng)”，即ScCO₂在體系中也起到了疏通擴(kuò)散、減少傳質(zhì)阻力的作用，且在1∶1處達(dá)到了最佳配比。?

圖中還可看到壓力對于萃取率的影響。在相同溫度下，壓力的提高有利于萃取的進(jìn)行。根據(jù)超臨界流體性質(zhì)，壓力增大使得超臨界流溶劑體密度增大，流體性質(zhì)向液體靠攏，由此與DMF間產(chǎn)生了更好的混合。然而在本試驗(yàn)中壓力提高50％后萃取率最大增幅只有13％，可見ScCO₂并非萃取過程的主要影響，由此也間接說明了其在混合中的輔助地位。?