一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法技术

一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，包括如下步骤：将煤液化残渣原料粉碎为细颗粒，微波条件下用盐酸溶液反应清洗细颗粒，获得初级固体，进一步用含有氢氟酸的混和酸溶液反应清洗，而后固液分离，固体用水洗去除附着可溶物，得到灰分小于2%的煤沥青，可作为制造活性炭、石油焦、高品质水煤浆的原料，也作为沥青改性剂，在燃烧、焦化、气化制氢、新型化工材料等方面，该种低灰分低硫煤沥青将达到最有效的利用，具有对煤制油项目的经济性和环境保护十分有益的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤制油化学加工领域，具体涉及一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法。
技术介绍
我国一次性能源的特点是“多煤炭、少石油、缺天然气”，为了解决原油的紧张和供应的不确定性问题，多元化降低石油供应的风险，开发煤制油技术是我国能源建设的战略措施之一，目前国内部分企业的煤直接液化制油技术，是将干燥煤粉与硫铁催化剂和溶剂油混合制成油煤浆，在高温反应装置中煤与重溶剂共同加氢裂解，反应物分离得到可燃气、液体燃料（汽油柴油等）和固体残渣，而另一些企业的煤油共炼技术是用石油炼厂渣油替代煤直接液化使用的溶剂油，与煤混合共同加氢裂解，生产高价值的洁净液体燃料。无论是煤直接液化制油技术和煤油共炼技术，在生产过程中采用减压蒸馏或溶剂萃取分离出液体燃料，都会产出占煤粉30%左右的煤液化残渣，煤液化残渣主要由无机物和有机物两部分组成，其中有机质包括重质液化油、沥青类物质和未转化的煤；无机物包括煤中矿物质和煤液化用硫铁催化剂，煤液化残渣是一种高灰、高硫、发热量高的混合物质，人们研究发现煤液化残渣是一种具有良好应用前景的原料，煤液化残渣被用于气化制氢，以满足煤直接液化加氢过程中对氢气的需求；煤液化残渣具有很高发热量，可用做锅炉燃料；煤液化残渣用于制备改性沥青方面，其经过处理能够生产出中间相沥青，进而生产高性能碳纤维材料，实现煤液化残渣的高附加值利用。专利ZL 200910086158.4公开了一种煤液化残渣制备中间相沥青的方法；专利ZL200910087907.5公开了一种煤直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法；专利ZL201010225042.7公开了一种从煤直接液化残渣提取重质液化油和中间相沥青类物质的方法以及其应用；专利ZL 201010299540.6公开了一种煤直接液化残渣萃取方法及应用；专利ZL201310211244.x公开了一种从煤直接液中分离出的沥青类物质及其方法和应用，专利ZL201410021264.5公开了一种改性沥青、利用煤直接液化残渣常压连续化制备改性沥青的方法及其应用，以上专利可以看出，对煤液化残渣的分离是采用溶剂萃取或溶剂抽提方法，先对煤液化残渣中无机物分离，进而对有机质进行高附加值研究，所用的萃取剂是甲苯、萘油、煤焦油、煤液化中油、四氢呋喃、N,N二甲基甲酰胺、N甲基2吡咯烷酮等，萃取分离出沥青物质，制备中间相沥青、改性沥青、浸渍沥青等，溶剂萃取工艺分离条件相对较苛刻，过滤设备要求高，萃取剂有部分损失且成本较高，而且从残渣中萃取有机质的收率也不高，得到的沥青类物质不适合作为活性炭的原料和高品质燃料。当前循环经济的发展及日益严峻的环境压力，使得煤化工行业对煤液化残渣有效利用技术的需求更为迫切。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，将煤液化残渣中原生矿物质和硫铁催化剂脱去，从而得到灰分小于2%的煤沥青，可作为制造活性炭、石油焦、高品质水煤浆的原料，也作为沥青改性剂，在燃烧、焦化、气化制氢、新型化工材料等方面，具有低灰分低硫煤沥青达到最有效利用的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，包括以下步骤：1）先将煤液化残渣物粉碎为小于0.2mm的固体颗粒，该固体颗粒与浓度为20～90 g/L盐酸溶液在制浆池中混合造浆，盐酸溶液与固体颗粒的质量比为（3～7）：1；a)上述浆料在酸洗池中，先使用频率为2450MHz微波配合反应；b)盐酸反应清洗煤液化残渣物，反应清洗温度为20-85度，清洗时间为0.5-8小时，然后再进行固液分离，获得初级固体；2）收集初级固体，在反应槽中使用盐酸和氢氟酸的混和酸反应清洗，其中盐酸浓度为20～70 g/L，氢氟酸浓度为10～50g/L，混和酸与固体颗粒的质量比为（2～7）：1，反应液的温度保持为30-85度，清洗0.5-6小时，然后再进行固液分离，获得二级固体；3）将二级固体进入水洗塔水洗，使用温度为10-95度的水冲洗，除去附着的反应物，至PH6.5-7.5时，而后脱水、干燥，即得低灰分的煤沥青。所述的盐酸溶液和混酸溶液可重复使用，之后进入废酸处理系统。所述的盐酸溶液反应清洗固体颗粒，微波配合反应2-12分钟。所述的固液分离方式是过滤、离心或沉降分离中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1）固体颗粒的粒径小于0.2mm，可以有效提高固体反应物的接触面积，有利于盐酸与成灰矿物质充分反应。2）微波可改善反应条件，加快反应速率，微波能有效改进浸出动力学，盐酸介质能对液化残渣中的硫铁催化剂等进行选择性处理，达到高效脱硫脱灰的目的。3）采用酸性溶液对硫铁催化剂和成灰矿物质选择性反应，通过控制无机酸浓度，反应温度，酸洗时间，煤沥青中灰分大幅降低，煤沥青收率约80%。4）具有脱灰效果好，工艺流程简单，操作条件温和，不使用价格昂贵的有机溶剂，处理费用低等优点。具体实施方式 以下结合实施例对专利技术的技术方案进一步叙述。实施例1煤液化残渣的灰分（Ad）15.8%，硫含量（St）2.3%。一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，包括以下步骤：取0.20kg 煤液化残渣粉碎，固体颗粒直径≤0.2mm，加入0.8kg水，高速分散，制成浆体，加入0.13kg盐酸溶液（盐酸含量30%），而后放入2.45GHz的微波设备，微波处理6分钟，然后将上述反应物送入耐酸容器中，保持反应液温度70 ℃，反应时间3小时，然后反应液过滤，获得0.18 kg固体，将固体放入反应器中，并加0.9kg混酸溶液混合，混酸溶液中盐酸浓度为40 g/L，氢氟酸浓度为35g/L，反应液温度60度，反应时间3小时，然后过滤，回收固体，再用温度60 ℃水清洗固体，用水洗至PH6.5-7.5，脱水，干燥后获得0.167kg煤沥青，煤沥青中灰分（Ad）1.8%。实施例2煤液化残渣的灰分（Ad）17.4%，硫含量（St）2.5%。一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，包括以下步骤：取0.30kg 煤液化残渣粉碎，固体颗粒直径≤0.2mm，与1.1kg盐酸溶液混合制浆，盐酸溶液浓度为50 g/L，而后送入2.45GHz的微波设备，微波处理5分钟，然后将上述反应物倒入耐酸容器中，保持反应液温度70 ℃，时间5小时后，将反应液过滤，获得0.26kg固体，在反应器中，0.27kg固体加入1kg混酸溶液混合，混酸溶液中盐酸浓度为45 g/L，氢氟酸浓度为40g/L，溶液加热到65度，反应时间4小时，然后过滤，回收固体，再用温度70 ℃水清洗固体，用水洗至PH6.5-7.5，脱水，干燥后获得0.242 kg煤沥青，煤沥青中灰分（Ad）1.7%。实施例3煤液化残渣的灰分（Ad）17.4%，硫含量（St）2.5%。一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，包括以下步骤：取0.30kg 煤液化残渣粉碎，固体颗粒直径≤0.2mm，与1.3kg盐酸溶液混合制浆，盐酸溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1）先将煤液化残渣物粉碎为小于0.2mm的固体颗粒，该固体颗粒与浓度为20～90 g/L盐酸溶液在制浆池中混合造浆，盐酸溶液与固体颗粒的质量比为（3～7）：1；a)上述浆料在酸洗池中，先使用频率为2450MHz微波配合反应；b)盐酸反应清洗煤液化残渣物，反应清洗温度为20‑85度，清洗时间为0.5‑8小时，然后再进行固液分离，获得初级固体；2）收集初级固体，在反应槽中使用盐酸和氢氟酸的混和酸反应清洗，其中盐酸浓度为20～70 g/L，氢氟酸浓度为10～50g/L，混和酸与固体颗粒的质量比为（2～7）：1，反应液的温度保持为30‑85度，清洗0.5‑6小时，然后再进行固液分离，获得二级固体；3）将二级固体进入水洗塔水洗，使用温度为10‑95度的水冲洗，除去附着的反应物，至PH6.5‑7.5时，而后脱水、干燥，即得低灰分的煤沥青。

【技术特征摘要】
1.一种煤液化残渣的酸洗脱灰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）先将煤液化残渣物粉碎为小于0.2mm的固体颗粒，该固体颗粒与浓度为20～90 g/L盐酸溶液在制浆池中混合造浆，盐酸溶液与固体颗粒的质量比为（3～7）：1；
a)上述浆料在酸洗池中，先使用频率为2450MHz微波配合反应；
b)盐酸反应清洗煤液化残渣物，反应清洗温度为20-85度，清洗时间为0.5-8小时，然后再进行固液分离，获得初级固体；
2）收集初级固体，在反应槽中使用盐酸和氢氟酸的混和酸反应清洗，其中盐酸浓度为20～70 g/L，氢氟酸浓度为10～50g/L，混和酸与固体颗粒的质量比为（2～7）：1，反应液的温度保持为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，张瑞，王亚妮，宋扬扬，
申请(专利权)人：陕西省石油化工研究设计院，
类型：发明
国别省市：陕西;61