[發明專利]一種有機溶劑改性褐煤及制備高濃度水煤漿的方法

無效

• 申請號: 201310206400.3
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103343023A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 劉猛;段鈺鋒;馬貴林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于褐煤改性干燥技術領域和潔凈煤領域，具體涉及一種有機溶劑改性褐煤及制備高濃度水煤漿的方法。?

背景技術

褐煤是煤化程度最低的一種煤，褐煤的孔隙率高，反應性強，煤中的含氧量大約為15%-30%，大部分以含氧官能團的形式存在，以酚羥基、羧基和羰基為主。褐煤的含水率較高，一般約為30%-60%，揮發分大于37%，褐煤的熱值低一般為3000kcal/kg左右，易風化破碎自燃等顯著特征，不適于遠途運輸，使得褐煤的工業應用以煤產地為主。?

褐煤屬于低級煤，由于煤中富含親水含氧官能團，內在水分、O/C和孔隙度較高及可磨性(HGI)較差，以及煤中所含可溶性高價金屬離子多，導致褐煤水煤漿的顆粒間自由水分少，運動阻力大，所以難以制備高濃度低粘度的漿體，這限制了褐煤水煤漿的運用范圍。?

將低階煤進行提質處理后，其表面官能團，含水率都會有大幅度的降低，疏水性增強，這有利于提高褐煤的成漿濃度。目前，低階煤的干燥技術分為蒸發干燥和非蒸發脫水提質。蒸發干燥工藝將煤中的水以氣態的形式除去，而非蒸發干燥工藝則是將煤中的水以液態形式脫除。常用的方法有熱煙氣干燥（如CN101294765A、CN102965168A、CN102175030B等）、蒸汽干燥（如CN101498546）、太陽能干燥、HTD法、機械熱壓法干燥等手段，國內成熟的商業運營的干燥設備有回轉滾筒干燥機干燥、流化床干燥等。這些方法改性處理褐煤往往成本較大，運行費用高，需要消耗大量的熱源或者機械能，可操作性較差。?

本發明提出采用有機溶劑改性褐煤并用改性后的褐煤制備高濃度水煤漿的方法，從而可以有效地解決上述問題。有機溶劑經脫水干燥后可重復利用，而制備高濃度水煤漿時無需添加任何分散劑和穩定劑。有機溶劑脫除褐煤孔隙中的水分主要是由于褐煤顆粒和水分子之間以氫鍵的形式連接，當有機溶劑加入的時候，由于有機溶劑的極性大，煤-水氫鍵骨架易被水-有機溶劑氫鍵骨架替換掉，使得水分溶解到有機溶劑中去，從而達到脫水的目的。脫水過程中的溫度越高，反應越劇烈，煤-水氫鍵被替換的越多，脫水效率越高。褐煤中的水分在高壓下以液態的形式排除，減少了氣化潛熱，具有較好的經濟性，并且褐煤表面含有的極性分子?可使得褐煤制備水煤漿時不需添加分散劑和穩定劑就可以制備出高濃度水煤漿。另外含有大量水的有機溶劑從液固分離裝置分離出來之后可進入到常溫常壓的環境中釋放出大量的水，使得有機溶劑可重復利用。?

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種有機溶劑改性褐煤及制備高濃度水煤漿的方法。本發明有效地降低了褐煤干燥后再吸水性，且改性后的褐煤熱值高、穩定性好，同時整個工藝簡單、經濟、便捷，易于大規模推廣，改性褐煤所制備的高濃度水煤漿無需添加分散劑和穩定劑，可用作氣化原料和燃料。?

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種有機溶劑改性褐煤及制備高濃度水煤漿的方法，該方法包括如下步驟：褐煤與有機溶劑混合，褐煤與有機溶劑分離；制備水煤漿；具體如下：?

褐煤和有機溶劑混合后，加入密閉反應釜中，在壓力為2-8MPa，溫度為150-350°C，反應時間為20-45min的操作條件下進行反應，反應結束后混合物經液固分離得到干燥提質褐煤和分離液，分離液經過脫水過濾重新得到有機溶劑送往存儲罐中待用，改性后的褐煤用于制備水煤漿。?

優選的，褐煤的揮發份大于其干燥無灰基的30%以上，含氧量大于其干燥無灰基的10%，發熱量在3000kcal/kg以上，含水率在30%-40%，褐煤經過有機溶劑改性后存放在褐煤倉中，有機溶劑重復使用。?

優選的，有機溶劑是1-甲基萘、二咔醚、乙酸乙酯、甲苯、乙酸、乙醇中的一種，褐煤和有機溶劑的添加比為1g/5ml-1g/10ml。?

優選的，改性方法包含以下步驟：?

步驟1：破碎褐煤，使其粒徑不超過0.5mm；?

步驟2：將褐煤和有機溶劑按照一定的質量比例混合（1g/5ml-1g/10ml），加入反應釜中進行處理，反應釜的操作參數：壓力為2-8MPa，溫度為150-350°C?

反應時間為20-45min；?

步驟3：將處理后的混合物放入到液固分離裝置中進行褐煤與有機溶劑的分離；?

步驟4：將分離出的有機溶劑經過濾脫水后輸送回有機溶劑存儲罐中待用，分離出的褐煤放入存儲倉中。?

優選的，按照比例稱量改性后的褐煤以及水，將其加入球磨機中球磨濕法制漿，球磨?0.5-1h，形成改性褐煤水煤漿，濃度達60%-64%，作為氣化和燃燒的原料。?