[發明專利]一種利用乙醇胺預處理提高褐煤熱解焦油產率與品質的方法

在審

• 申請號: 201710533370.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107189805A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 雷智平;陽青洋;朱靜;于文浩
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10G1/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于褐煤綜合利用技術領域，具體地說涉及一種用乙醇胺預處理褐煤來提高褐煤熱解所得焦油產率并改善焦油品質的方法和工藝。

背景技術

我國中低階煤資源豐富，尤其是褐煤已探明的保有儲量達1303億t。煤經熱解可以獲得部分液體燃料和化學品，褐煤熱解不僅可以得到高附加值的焦油同時可對褐煤提質；但目前熱解工藝都遇到了焦油產質量差、系統易堵塞、后續加工困難等問題。

Miura等采用供氫溶劑對煤進行溶脹預處理的方法,使煤熱解焦油產率增加了23％(Energy&Fuels,1991，5(2):340-346)。Ofosu-Asante等用長鏈烷烴對煤進行烷基化,使烷基取代煤結構中的-OH官能團，發現烷基化后煤熱解過程中揮發分產率和焦油產率增加(Fuel,1989,68(5):567-572)。Miura等在150-200℃對煤進行加熱預處理，然后進行熱解實驗，發現由于熱處理使煤熱解的焦油產率明顯提高(Energy&Fuels,1987,1(1):84-88)。陳皓侃等對寧夏靈武煤的加氫熱解可使焦油產率相比惰性氣氛提高2倍,BTX和PCX的收率分別增加4倍和2倍(燃料化學學報,1997,25(1):49-54)。煤熱解過程的實質是構成煤結構的共價鍵在熱場中的解離與重組、共價鍵解離產生的自由基之間的反應(包括縮聚)形成不同類型的產物(氣、液、固)過程，煤中弱共價鍵的種類、數量及分布和熱解條件決定了熱解產生的自由基種類、數量及其之間的反應，而這些自由基之間的反應決定了熱解焦油的產率、品質及其穩定性。通過在溫和條件下解離煤中弱鍵合結構可以提供焦油收率和品質。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種利用乙醇胺在溫和條件下對褐煤進行預處理來提高其熱解過程中焦油產率并改善焦油品質的方法。

為了解決以上技術問題，本發明是通過以下技術方案予以實現的。

選擇能高效破壞褐煤中弱鍵合結構的乙醇胺，將褐煤和乙醇胺加入到反應釜，其中乙醇胺與褐煤的質量比為1-10；然后將褐煤和乙醇胺所形成的混合物加熱、溫度控制在室溫至250℃，預處理1-10小時，預處理結束后自然冷卻到室溫；預處理結束后將所得的混合物中乙醇胺用溶劑洗出，然后通過蒸發回收溶劑和乙醇胺可作循環使用。預處理后的褐煤在惰性氣氛或氫氣作用下熱解，可高收率獲得高品質焦油。

進一步的，所述溶劑為蒸餾水、無水乙醇或丙酮。

與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：

1、本發明乙醇胺對褐煤中弱鍵合結構具有較好破壞能力，其不僅對煤具有較強的解聚能力，同時還具有催化作用可以促進煤的熱解來提高煤熱解焦油收率，而且可以顯著改善熱解焦油的品質。

2、相對其他預處理工藝與方法，本發明焦油產率和品質顯著高于其他工藝。

3、本發明預處理溫度低(室溫至250℃)，工藝穩定，易于控制且工藝操作簡單。

4、本發明實現了乙醇胺及溶劑的可循環使用，其有效提高了過程的經濟性。

具體實施方式

以下結合具體實施例詳述本發明，但本發明不局限于下述實施例。

實施例1

稱取5g的乙醇胺和5g的勝利褐煤混勻后于100℃下預處理2h，結束后用乙醇胺洗滌脫除乙醇胺，乙醇胺和乙醇胺混合物通過旋轉蒸發回收可循環使用。多次洗滌后將預處理后煤樣在干燥備用。稱取預處理后煤樣3g置于固定床反應器中。熱解條件為氮氣氣氛，流速為100ml/min，由室溫加熱至800℃，升溫速率為10℃/min，用冷阱收集液體產物。收集的焦油通過柱層析分離分別得到脂肪烴、芳香烴和酚類組分。發現液體產物收率相比于原煤提高了43％，脂肪烴、芳香烴和酚類組分產率比原煤的分別提高了29％、45％、31％。

實施例2

稱取25g的乙醇胺和5g的勝利褐煤混勻后于溫度150℃下預處理5h，結束后用乙醇洗滌脫除乙醇胺，乙醇胺和乙醇胺混合物通過蒸發回收可循環使用。多次洗滌后將預處理后煤樣在干燥備用。稱取預處理后煤樣3g置于固定床反應器中。熱解條件為氮氣氣氛，流速為100ml/min，由室溫加熱至800℃，升溫速率為10℃/min，用冷阱收集液體產物。收集的焦油通過柱層析分離分別得到脂肪烴、芳香烴及酚類組分。發現液體產物收率相比于原煤提高了68％，脂肪烴、芳香烴和酚類組分產率比原煤的分別提高了49％、80％、66％。

實施例3