一种用于煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法技术

本发明专利技术涉及一种煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法，即采用γ射线辐照与强氧化剂联用的煤炭样品预处理方法，已有利于进一步转化。本发明专利技术预处理方法的步骤包括：（1）煤炭辐照前预处理过程（2）辐照瓶的预处理过程（3）试样封装过程（4）辐照过程（5）辐照后电解液化过程。本发明专利技术处理后的煤炭样品颗粒更为细小，分解为分子量更小的基团，可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法，即采用γ射线辐照与强氧化剂联用的煤炭样品预处理方法，已有利于进一步转化。本专利技术预处理方法的步骤包括：（1）煤炭辐照前预处理过程（2）辐照瓶的预处理过程（3）试样封装过程（4）辐照过程（5）辐照后电解液化过程。本专利技术处理后的煤炭样品颗粒更为细小，分解为分子量更小的基团，可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产率。【专利说明】—种用于煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法
本专利技术涉及一种煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法，特别是采用Y射线辐照与强氧化剂联用的煤炭样品预处理方法。本专利技术用于煤炭加氢液化领域。该种预处理方法可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产物产率。
技术介绍
在石油资源日益紧缺的今天，并针对我国“富煤、贫油、有气”的能源资源结构现状，煤炭液化技术作为一种煤炭综合利用的有效手段，不仅在制取高热值，高效燃料油方面有着重要应用，同时对国家的能源安全有着重要的战略意义。然而，传统的煤炭液化过程是在400°C的高温和IOMpa的高压下进行的，这些苛刻的条件对仪器设备的要求很高，并且造成了很大的能量浪费，因此，我们提出采用电化学还原在特定催化剂作用下对煤炭进行电解加氢液化的新型方法。 煤的电解加氢液化是将煤在电解池内进行阴极加氢，转化为可溶性的低分子有机产品，再对其进行进一步加氢得到可以利用的燃料和化工产品。如上所述，煤直接液化一般是在很高的温度和压力条件下，在催化剂和供氢溶剂的存在下将煤加氢直接转化为液体燃料和化工产品的加工过程，煤的电化学加氢还原是利用电场势能代替了高温和高压的条件，具有操作条件简单，设备要求较低，经济成本低的优点。煤炭样品的状态对于煤炭的液化产率影响很大，因此在液化前的对煤炭的预处理也十分重要。Y射线辐照降解技术是一种特殊的加工手段。它对物质的辐照作用是分为初级和次级过程的，初级过程是射线直接辐照到物质表面，使其发生电离或化学作用。次级作用是物质中的水分经过辐照后电离出各种自由基，这些自由基会进一步打断物质中的化学键并破坏其结构。在传统的煤炭液化技术中，煤炭的液化主要有两个过程，一个是在高温的条件下使煤炭大分子发生热解，打破原有的聚合结构，产生更多的小分子基团；另一个过程是在一个相对低的温度和高压下将氢加到这些小分子基团上，增加其氢碳比并成为液体燃料。我们提出Y射线的辐照主要作用在第一个过程里，由于其高能量和强穿透性，煤炭分子在受到一定剂量的辐照后，其中较为脆弱，键能较低的部分很容易被打断，从而脱出了很多气体小分子，原有的稠环结构也变得更不稳定，同时也更为活泼。在加入水分和过氧化氢后，辐照使得水和过氧化氢中产生了更多的羟基自由基，氢自由基以及水合电子，这些自由基攻击煤炭分子，进一步加强了辐照裂解反应。在经过辐照后的煤样，在颗粒尺度上更为细小，更易溶于电解液中，在反应活性上更易加氢，因此在加氢的第二个过程中，我们通过电化学还原的方法，在比较温和的条件下对煤炭分子可以进行有效的加氢还原。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于煤炭电解加氢液化的煤炭液化预处理方法，并将其应用到煤炭电解加氢液化工艺中。本专利技术的特点在于利用Y射线的强穿透性和高能量性打破煤炭分子结构，并利用强氧化环境加剧了断键反应的程度从而使得处理后的煤炭具有更大的比表面积和加氢活性。本专利技术的操作方法简单，更加环保节能，可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产率。本专利技术是，其特征在于有以下的工艺工程和步骤: a、煤炭福照前预处理过程:将煤炭首先在球磨机中以80转/分钟球磨5小时，并在200目的筛子中过筛，以得到较细颗粒的煤炭，煤炭颗粒大小在50 μ m左右； b、辐照瓶的预处理过程:清洗辐照瓶，胶塞和垫片，按照如下流程:洗洁精-清水-去离子水-超纯水，清洗3次，再将瓶子放在真空干燥箱内70°C干燥，胶塞和垫片放在空调屋内干燥，以防止胶塞加热氧化； C、样品封装过程:将2g煤炭样品放入辐照瓶，同时用移液枪移入质量分数5%-10%H202溶液(氧化剂)，煤样与溶液重量比为2:5 ;先用塑料垫片盖住瓶口，再用胶塞压实不留空隙，最后用铝盖用封口钳封口； d、辐照过程:辐照在中科院上海应用物理研究所进行，采用Co6tl源Y射线辐照剂量为50kGy，样品离辐照源距离为8-12.5cm，辐照时间为5小时； e、辐照后电解液化过程:辐照后的煤样立刻进行电解加氢液化，采用恒电流仪，电解时间为24h，电流强度0.2-0.3A，工作电极采用NiB电极，面积为Icm * 1cm，对电极为Pt电极，面积为2cm*2cm，电解后过滤，采用THF (四氢呋喃)回流以确定产物产率。本专利技术方法的特点是:以用射线辐照与氧化剂联用的方法代替传统的高温高压方法，更加节能环保，并且提高液化产率。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术处理后的煤炭阴极加氢极化曲线图。图2为本专利技术处理前的煤炭表观扫描电镜图。图3为本专利技术处理后的煤炭表观扫描电镜图 图4为本专利技术处理后煤炭的液化产率图。【具体实施方式】现将本专利技术的实施方式具体叙述于后。实施例1 I煤炭辐照前预处理过程:将煤炭首先在球磨机中以80转/分钟球磨5小时，并200目的筛子中过滤，以得到较细颗粒的煤炭，煤炭颗粒大小在50 μ m左右。2辐照瓶的预处理过程:清洗辐照瓶，胶塞和垫片，按照如下流程:洗洁精-清水-去离子水-超纯水，清洗3次，再将瓶子放在真空干燥箱内70度干燥，胶塞和垫片放在空调屋内干燥，以防止胶塞加热氧化。3样品封装过程:将2g煤炭样品放入辐照瓶，同时用移液枪移入质量分数10%H202溶液(氧化剂)5mL，先用塑料垫片盖住瓶口，再用胶塞压实不留空隙，最后用铝盖用封口钳封口。4辐照过程:辐照在中科院上海应用物理研究所进行，采用Co6tl源Y射线辐照剂量为50kGy，样品离辐照源距离为10.5cm，室温条件下辐照时间为5小时，得到H2O2-煤炭辐照试样。5辐照后电解液化过程:辐照后的煤炭试样立刻进行电解加氢液化，采用恒电流仪，电解时间为24h，电流强度0.25A，工作电极采用NiB电极，面积为Icm * 1cm，对电极为Pt电极，面积为2cm*2cm，电解后过滤，采用四氢呋喃回流以确定产物产率。实施例2 本实例其余步骤与实例I相同，仅其中步骤3有如下变化，即: 样品封装过程:将2g煤炭样品放入辐照瓶，同时用移液枪移入超纯水5mL，先用塑料垫片盖住瓶口，再用胶塞压实不留空隙，最后用铝盖用封口钳封口。最终得到纯水-煤炭辐照试样 实施例3 本实例其余步骤与实例I相同，仅其中步骤3有如下变化，即: 样品封装过程:将2g煤炭首先在真空干燥箱中真空度0.05MPa，温度110°C脱水24h后，再将样品放入辐照瓶，先用塑料垫片盖住瓶口，再用胶塞压实不留空隙，最后用铝盖用封口钳封口。最终得到干煤(不添加任何液体)的干煤炭辐照试样。关于辐照处理前后煤炭元素分析，见表1。 表1福照处理前后煤样元素分析【权利要求】1.，其特征在于有以下的工艺工程和步骤: a、煤炭福照前预处理过程:将煤炭首先在球磨机中以80转/分钟球磨5小时，并在200目的筛子中过筛，以得到较细颗粒的煤炭，煤炭颗粒大小在50 μ m左右； b、辐照瓶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤炭电解加氢液化的煤炭预处理方法，其特征在于有以下的工艺工程和步骤：a、 煤炭辐照前预处理过程：将煤炭首先在球磨机中以80转/分钟球磨5小时,并在200目的筛子中过筛,以得到较细颗粒的煤炭,煤炭颗粒大小在50μm左右； b、辐照瓶的预处理过程: 清洗辐照瓶，胶塞和垫片，按照如下流程：洗洁精‑清水‑去离子水‑超纯水，清洗3次，再将瓶子放在真空干燥箱内70℃干燥，胶塞和垫片放在空调屋内干燥，以防止胶塞加热氧化；c、样品封装过程：将煤炭样品放入辐照瓶，同时用移液枪移入配制质量分数5%‑10%H2O2溶液（氧化剂），煤样与溶液质量比为2:5；先用塑料垫片盖住瓶口，再用胶塞压实不留空隙，最后用铝盖用封口钳封口；d、辐照过程：辐照在中科院上海应用物理研究所进行，采用Co60源γ射线辐照剂量为50kGy，样品离辐照源距离为8‑12.5cm，辐照时间为5小时；e、辐照后电解液化过程：辐照后的煤样立刻进行电解加氢液化，采用恒电流仪，电解时间为24h，电流强度0.2‑0.3A，工作电极采用NiB电极，面积为1cm * 1cm，对电极为Pt电极，面积为2cm*2cm，电解后过滤，采用THF（四氢呋喃）回流以确定产物产率。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭冰峰，刘艳兰，王锦花，印仁和，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31