[發明專利]一種改善煤灰熔融特性的復合助熔劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711006490.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN109705918B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 劉艷芳;張然;崔龍鵬;王芳杰;崔佃淼
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種改善煤灰熔融特性的復合助熔劑及其制備方法和應用。所述復合助熔劑由CaO和赤泥復合而成，復合助熔劑的化學成分及質量含量為：堿性氧化物為56.1％～90.6％，酸性氧化物為9.4％～43.9％。本發明所提供的復合助熔劑不但能有效改善高灰熔點煤灰的熔融特性，使其適用于液態排渣的氣流床氣化爐，而且能實現污染廢物赤泥的資源化利用，具有良好的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及一種改善高灰熔點煤灰熔融特性的復合助熔劑及其制備方法和應用。

背景技術

我國的能源結構具有“富煤少油”的特點，如何清潔高效地利用這些豐富的煤炭資源成為國家及相關科研人員關注的重點。作為一種高效潔凈的煤轉化技術，煤氣化技術日益受到重視。其中，氣流床煤氣化技術具有煤種適應性廣、操作壓力和溫度高、碳轉化率高、生產強度和規模大等特點，具有良好的經濟效益和廣闊的應用前景。氣流床氣化技術多采用液態排渣。因此，用于氣化的原料煤中的灰分必須在低于氣化溫度下發生熔融。然而，我國的煤炭資源中50％以上是高灰熔點煤，如何降低這些高灰熔點煤的灰熔融溫度，使其適用于氣流床氣化是一個亟待解決的問題。降低煤灰熔融溫度的方法主要有兩種，一種是將高灰熔點煤與低灰熔點煤混配，另一種是添加助熔劑。前者由于涉及到不同區域間煤的運輸問題，會增加整個流程的成本。后者雖然不存在上述問題，但大量添加助熔劑會增加灰含量，降低氣化效率。因此研制高效經濟的助熔劑，使其在少量添加的情況下，即可將高灰熔點煤的熔融特性降低到適宜氣流床氣化的溫度范圍內，是當前煤氣化領域亟待解決的問題之一。

當前研究較多的助熔劑包括鈉基、鈣基、鎂基、鐵基等單一或者兩元及多元復合的助熔劑。這些助熔劑對于不同煤種均具有一定的助熔效果。鈉基助熔劑具有較好的助熔性，但由于堿金屬對氣化爐內襯材料會產生強烈的腐蝕作用，一般不為工業裝置所采用。鐵基和鎂基助熔劑的助熔效果良好，但由于成本較高，使用受到限制。鈣基助熔劑價格低廉，且具有較好的助熔效果，成為工業上廣泛使用的助熔劑。氧化鈣和石灰石是典型的鈣基助熔劑代表，在工業上被廣泛應用，但其一般添加量較大，一方面會增加耗氧量和排渣熱損失，另一方面有可能會引起氣化爐堵渣停車，造成經濟損失。因此經濟高效助熔劑的開發有待深入研究。

CN1970698A公開了一種降低淮南煤灰熔點的復合助熔劑，其組成為(重量％)：CaCO₃ 82％～93％；Fe₂O₃ 2％～16％；其余為MgCO₃。該助熔劑均勻混入煤中，在氣化過程中可改變灰渣熔融特性，降低灰熔點和灰粘度，從而使灰渣以液態形式順利排出。CN101665737A提供了一種改善粉煤氣化灰渣熔融特性的高效復合助熔劑，該助熔劑由兩種或兩種以上含有堿性氧化物礦石粉復合而成，其可以有效改善皖北礦區煤的熔融特性。CN104479793A公開了一種降低粉煤氣化灰渣灰熔點的復合助熔劑，所述助熔劑由造紙污泥粉樣和石灰石粉樣以1:1～1:3的比例混合而成，其不但可以降低煤灰熔點，又實現了造紙污泥的資源化利用，同時還可以利用造紙污泥的熱量。

上述發明均能降低特定煤灰的熔點，但其所述助熔劑存在成本較高或助熔劑添加量較大等問題。如采用Fe₂O₃、MgCO₃等與石灰石復合，相比于單純使用石灰石而言成本較高。對于變形溫度、軟化溫度及流動溫度均大于1520℃的高灰熔點煤而言，使用造紙污泥與石灰石復合的助熔劑降低灰熔點時，需要的添加量較大，造成氧耗、能耗增加及氣化效率降低的不利后果。

赤泥是在生產氧化鋁的過程中產生的廢渣，大體上每生產1噸氧化鋁會產生0.6～1.8噸赤泥。國內赤泥除少量應用于水泥生產、制磚外，大多露天筑壩堆存，不但占用大量土地，而且維護費用高昂，增加了氧化鋁的生產成本。此外，強堿性、高鹽度的赤泥廢液會污染水體，造成生態環境的破壞。從另一個角度來看，赤泥中含有較多礦物質，是一種資源，如能將其合理利用，不但能解決生態環境問題，還會產生較高的社會經濟價值。

發明內容