一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法

摘要

本发明涉及煤炭资源化领域，本发明公开了一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，本方法使用小粒径的煤炭经过碳化后制备得到型煤的工艺，本发明利用热解生成的煤气作为煤球碳化的能源来源，具有显著的能源节约和增加企业效益的效果；本发明在煤球制备过程中添加一种改性多孔铝酸钙催化剂，有利于降低煤球碳化裂解温度，提高裂解效率，促使本工艺产生的煤气和能源消耗的能源达到自给自足的目的；本发明使用生成的氨水与熟石灰配比后得到的脱硫剂对煤气进行脱硫，达到的又一工艺内循环的目的；本发明的工艺是一种能源节约型，环境保护型和资源节约型小粒径煤炭制备型煤生产工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭资源化领域，尤其是一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法。

背景技术

中国煤炭占能源组成的75％以上。中国煤炭资源消费中的80％用于直接燃烧，大量煤炭的直接燃烧成为了大气污染主要源头。型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机 械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。

CN107418642A公开了制备型煤的方法，包括：将半焦进行破碎，以便得到半焦粉；将生石灰进行破碎，以便得到生石灰粉；将所述半焦粉、所述生石灰粉、赤泥和酒糟进行混合，以便得到混合物料；将所述混合物料进行成型处理，以便得到型煤。该方法可以利用低阶煤热解得到的半焦制备得到高品质的型煤产品，有效解决传统低阶煤热解工艺产生的大量半焦难以利用的问题。

CN1023022C公开了一种以煤或焦炭为原料用粘结剂制备型煤的方法，其特征在于所选用的粘结剂是一种以提取淀粉后的薯类粉渣为主要原料制成的糊状物，这种粉渣糊粘结剂至少包含有薯类粉渣粉、水以及少量的碱或酸。采用上述粘结剂制备型煤，型煤强度高，防潮性能好，而且成本低，经济效益好，具有广泛的工业化前景

CN104726156A涉及一种氯氧型煤粘合剂，该氯氧型煤粘合剂形成的型煤以及该型煤的制备方法。该发明的氯氧型煤粘结剂利用了活性氧化镁和氯化镁成分所形成的交联结构，增加了型煤的冷强度和热稳定性；并且，由于活性氧化镁的加入，在型煤燃烧时对于型煤中的硫元素具有一定的固定作用，增加了型煤的环保性；另外，该发明的型煤制备方法简单，可操作性强。

目前很少用到小粒径的煤炭制备型煤的方法，如何综合利用小粒径煤炭在炭裂解过程中会产生煤气、焦油和半焦的产物，解决目前小粒径煤炭在型煤制备裂解工艺脱硫效果差，产能量低，产物的质量差，原煤利用率低的问题是问题的关键。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法。

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

按照质量份数，将100-120份的经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入2-6份的催化剂，搅拌混合10-30min后加入10-20份的质量份数为3.8%-6.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为3-6cm的煤球，然后在80-120℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为580-680℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

按照质量份数，将100-140份的聚合氯化铝酸性废渣，10-20份的碳酸钙，5-12份的赤泥加入到粉碎搅拌机中，在2000-3000r/min的转速下粉碎搅拌5-10min混合均匀后加入4.5-8.5份的模板剂，继续粉碎搅拌5-10min，然后在氮气气氛下升温到1100-1400℃，煅烧30-120min，然后降温到750-850℃，通入水蒸气20-30min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将50-80份的多孔铝酸钙加入到100-200份的改性剂溶液中，在50-70℃下浸渍处理30-60min，所述的改性溶液中含有质量分数为1%-5%的硝酸锰和1.5%-4.5%的高锰酸钾；然后在氮气气氛下升温到600-900℃下处理30-60min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为55%-75%。

所述的模板剂为炭黑或淀粉或四丁基氯化铵。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

按照质量份数，将15-30份的聚甲基氢硅氧烷，0.7-1.5份的质量百分比浓度为5-10%的氯铂酸的异丙醇溶液，10-17份的二烯丙基胺，通入氮气，保温搅拌混合100-150min;然后加入1-5份的丙烯酸铁，0.5-2.2份的过氧化苯甲酰和50-70份2%-6%的氢氧化钙，100-200份1%-5%的氨水溶液，控温80-90℃，搅拌反应5-10h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述聚甲基氢硅氧烷与二烯丙基胺发生硅氢加成反应，进一步的，产物与丙烯酸铁发生聚合反应：

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

本发明公开了一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，本方法使用小粒径的煤炭经过碳化后制备得到型煤的工艺，本发明利用热解生成的煤气作为煤球碳化的能源来源，具有显著的能源节约和增加企业效益的效果；本发明在煤球制备过程中添加一种改性多孔铝酸钙催化剂，有利于降低煤球碳化裂解温度，提高裂解效率，促使本工艺产生的煤气和能源消耗的能源达到自给自足的目的；本发明使用生成的氨水与熟石灰配比后得到的脱硫剂对煤气进行脱硫，达到的又一工艺内循环的目的；本发明的工艺是一种能源节约型，环境保护型和资源节约型小粒径煤炭制备型煤生产工艺。

附图说明

图1为实施例2制备的脱硫剂的傅里叶红外光谱图：

在3352/1629cm

图2为聚甲基氢硅氧烷与二烯丙基胺发生硅氢加成反应的方程式示意图。

图3为进一步的，产物与丙烯酸铁发生聚合反应的方程式示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：

实施例1

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将100kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入2kg催化剂，搅拌混合10min后加入10kg质量kg数为3.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为3cm的煤球，然后在80℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为580℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

将100kg聚合氯化铝酸性废渣，10kg碳酸钙，5kg赤泥加入到粉碎搅拌机中，在2000r/min的转速下粉碎搅拌5min混合均匀后加入4.5kg模板剂，继续粉碎搅拌5min，然后在氮气气氛下升温到1100℃，煅烧30min，然后降温到750℃，通入水蒸气20min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将50kg多孔铝酸钙加入到100kg改性剂溶液中，在50℃下浸渍处理30min，所述的改性溶液中含有质量分数为1%的硝酸锰和1.5%的高锰酸钾；然后在氮气气氛下升温到600℃下处理30min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为55%。

所述的模板剂为炭黑。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

将15kg的聚甲基氢硅氧烷，0.7kg的质量百分比浓度为5%的氯铂酸的异丙醇溶液，10kg的二烯丙基胺，通入氮气，保温搅拌混合100min; 然后加入1kg的丙烯酸铁，0.5kg的过氧化苯甲酰和50kg2%的氢氧化钙，100kg1%的氨水溶液，控温80℃，搅拌反应5h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

实施例2

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将110kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入4kg催化剂，搅拌混合20min后加入15kg质量kg数为4.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为4.5cm的煤球，然后在100℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为630℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

将120kg聚合氯化铝酸性废渣，15kg碳酸钙，8kg赤泥加入到粉碎搅拌机中，在2500r/min的转速下粉碎搅拌8min混合均匀后加入6.5kg模板剂，继续粉碎搅拌8min，然后在氮气气氛下升温到1250℃，煅烧60min，然后降温到800℃，通入水蒸气25min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将65kg多孔铝酸钙加入到150kg改性剂溶液中，在60℃下浸渍处理40min，所述的改性溶液中含有质量分数为3%的硝酸锰和3.5%的高锰酸钾；然后在氮气气氛下升温到800℃下处理40min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为65%。

所述的模板剂为淀粉。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

将23kg的聚甲基氢硅氧烷，1.1kg的质量百分比浓度为8%的氯铂酸的异丙醇溶液，14kg的二烯丙基胺，通入氮气，保温搅拌混合125min; 然后加入3kg的丙烯酸铁，1.4kg的过氧化苯甲酰和60kg4%的氢氧化钙，150kg3%的氨水溶液，控温85℃，搅拌反应8h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

实施例3

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将120kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入6kg催化剂，搅拌混合30min后加入20kg质量kg数为6.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为6cm的煤球，然后在120℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为680℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

将140kg聚合氯化铝酸性废渣，20kg碳酸钙，12kg赤泥加入到粉碎搅拌机中，在3000r/min的转速下粉碎搅拌10min混合均匀后加入8.5kg模板剂，继续粉碎搅拌10min，然后在氮气气氛下升温到1400℃，煅烧120min，然后降温到850℃，通入水蒸气30min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将80kg多孔铝酸钙加入到200kg改性剂溶液中，在70℃下浸渍处理60min，所述的改性溶液中含有质量分数为5%的硝酸锰和4.5%的高锰酸钾；然后在氮气气氛下升温到900℃下处理60min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为75%。

所述的模板剂为四丁基氯化铵。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

将30kg的聚甲基氢硅氧烷， 1.5kg的质量百分比浓度为10%的氯铂酸的异丙醇溶液， 17kg的二烯丙基胺，通入氮气，保温搅拌混合150min; 然后加入5kg的丙烯酸铁，2.2kg的过氧化苯甲酰和70kg6%的氢氧化钙， 200kg5%的氨水溶液，控温90℃，搅拌反应10h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

以上实施例的本发明制备的成品炭的冷压强度依照《工业型煤冷压强度测定方法》（MT/T748-2007）测定，取10个制备的成品炭，将其放在抗压强度仪施力面的中心，记录成品炭散裂时的数值。取10个型煤球测定的冷压强度的算术平均值作为样品的冷压强度，以SCC表示，单位为“N/个”；煤气中的硫含量按照GB/T11061-1997 天然气中总硫的测定氧化微库仑法测定。其测试结果如下表所示：

对比例1

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将100kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入10kg质量kg数为3.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为3cm的煤球，然后在80℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为580℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

将15kg的聚甲基氢硅氧烷，0.7kg的质量百分比浓度为5%的氯铂酸的异丙醇溶液，10kg的二烯丙基胺，通入氮气，保温搅拌混合100min; 然后加入50kg2%的氢氧化钙，100kg1%的氨水溶液，控温80℃，搅拌反应5h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

对比例2

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将100kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入2kg催化剂，搅拌混合10min后加入10kg质量kg数为3.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为3cm的煤球，然后在80℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为580℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

将100kg聚合氯化铝酸性废渣，10kg碳酸钙，5kg赤泥加入到粉碎搅拌机中，在2000r/min的转速下粉碎搅拌5min，然后在氮气气氛下升温到1100℃，煅烧30min，然后降温到750℃，通入水蒸气20min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将50kg多孔铝酸钙加入到100kg改性剂溶液中，所述的改性溶液中含有质量分数为1%的硝酸锰和1.5%的高锰酸钾；在50℃下浸渍处理30min，然后在氮气气氛下升温到600℃下处理30min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为55%。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂的制备方法为：

将15kg的聚甲基氢硅氧烷，1kg的丙烯酸铁，0.5kg的过氧化苯甲酰和50kg2%的氢氧化钙，100kg1%的氨水溶液，控温80℃，搅拌反应5h，完成后冷却到室温即可得到所述的脱硫剂；

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

对比例3

一种小粒径煤炭制备型煤的综合利用生产方法，其方案为：

将100kg经过筛分后的小粒径煤炭加入到破碎机中破碎后过筛，得到粒径小于1mm的煤粉，然后将煤粉加入到混料机中，加入2kg催化剂，搅拌混合10min后加入10kg质量kg数为3.8%的溶液搅拌混合均匀后制成粒径为3cm的煤球，然后在80℃下烘干成型后加入到裂解系统中，控温至煤球裂解温度为580℃，经过裂解后生成型煤焦和焦煤气；所述的焦煤气通过裂解系统的焦气管进入到气液分离器中，分离煤气，焦油和氨水；分离出的煤气进入到煤气净化系统，经过冷却器后进入到电捕焦油器中，收集焦油雾滴与气液分离器中焦油合并，然后煤气进入到脱硫塔中脱硫处理，即可得到燃料煤气；所述的焦油和氨水进入到澄清池中，分离得到焦油和氨水；所述的氨水加入脱硫剂中用于脱硫使用；所述的型煤焦降温后得到型煤；其特征在于所述的催化剂为一种改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的一种改性多孔铝酸钙催化剂，按照以下方法制备：

将100kg聚合氯化铝酸性废渣，10kg碳酸钙，入到粉碎搅拌机中，在2000r/min的转速下粉碎搅拌5min混合均匀后加入4.5kg模板剂，继续粉碎搅拌5min，然后在氮气气氛下升温到1100℃，煅烧30min，然后降温到750℃，通入水蒸气20min，完成后降温到室温得到多孔铝酸钙，然后将50kg多孔铝酸钙加入到100kg改性剂溶液中，在50℃下浸渍处理30min，所述的改性溶液中含有质量分数为1%的硝酸锰和1.5%的高锰酸钾；然后在氮气气氛下升温到600℃下处理30min，即可得到所述的改性多孔铝酸钙催化剂。

所述的聚合氯化铝酸性废渣中铝元素和钙元素含量为55%。

所述的模板剂为炭黑。

所述的小粒径煤炭的粒径＜10mm。

所述的脱硫塔中脱硫剂为质量kg数为2%的氢氧化钙，1%的氨水溶液。

所述的裂解系统包括炭化炉和燃烧炉，燃烧炉为炭化炉提供能源，燃烧炉采用燃料煤气作为燃料。

所述的型煤焦降温采用干法熄焦。

以上对比例的本发明制备的成品炭的冷压强度和煤气中硫含量的测定按照实施例的方法测定。其测试结果如下表所示：

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说 明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。