一种有效提高煤热萃取收率的方法技术

技术编号:14566441 阅读:130 留言:0更新日期:2017-02-05 23:56
本发明专利技术公开了一种有效提高煤热萃取收率的方法,它将粉碎、干燥后的煤粒、催化剂与溶剂充分混合后加入至高压反应釜中,经氮气置换后在一定压力下升温至规定温度,并经过热萃取、过滤、洗涤、干燥步骤,得到黑亮的超纯煤,所述催化剂为一些路易斯酸金属盐或酸性离子液体。本发明专利技术金属盐或酸性离子液体催化剂能够从反应体系中分离出来并重复使用,能够有效提高煤热萃取率达20%-100%以上,超纯煤收率为60%-85%,超纯煤的灰分小于0.1%。本发明专利技术煤热萃取率高、质量好,生产成本低,具有广阔的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有效提高煤热萃取收率的方法,具体地说是一种路易斯酸金属盐或酸性离子液体催化剂在热萃取法制备超纯煤中的应用,属于化工

技术介绍
煤的溶剂热萃取是在高温条件下利用有机溶剂萃取煤的过程。高温下煤中有机大分子发生断链和解离等化学反应后被有机溶剂萃取出来,而无机矿物质组分则被保留在残渣中从而得到超纯煤。煤的热溶剂萃取过程属于物理-化学反应,对其研究不但具有重要的理论意义,而且有着实际的开发应用价值。Miura等(MiuraK,ShimadaM,MaeK,HuanH.Fuel,2001,80(11):1573-1582)通过对不同性质有机溶剂的研究发现,使用极性溶剂比使用非极性溶剂可以获得更高的萃取率。Zhang等(ZhangL,TakanohashiT,SaitoI,etal.Fuel,2008,87(11):2628-2640)考察了不同类型酸对煤中金属离子以及灰分含量的影响,发现酸预处理煤样可提高溶剂的热萃取率。Li等(LiCQ,TakanohashiT,YoshidaT,etal.Energy&Fuels,2004,18(1):97-101)研究了萃取温度和时间等工艺条件对萃取率的影响,发现随着萃取温度的升高,萃取率显著增加。国内关于煤的溶剂热萃取的研究非常少。煤炭科学研究总院(石智杰,张胜振,邢凌燕等.煤炭转化,2009,32(1):34-39)利用煤液化衍生油作为煤的热萃取溶剂,在热萃取装置上研究了大唐胜利褐煤等低阶煤的热萃取性能。煤的热萃取率随温度升高而明显增加,由340℃时的18.7%增加到430℃时的59.5%,而固体热萃取物回收率在390℃时达到最高值32.4%。现有煤的溶剂热萃取技术中均未涉及到催化剂的使用,因此,如何选用合适的催化剂并将其用于煤的溶剂热萃取,以提高煤的热萃取收率,是解决问题的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种有效提高煤热萃取收率的方法,它具有催化剂可以回收并循环使用,煤热萃取率高、超纯煤质量好,生产成本低等优点,具有广阔的市场应用前景。为解决上述技术问题,本专利技术采用以下技术方案予以实现:本专利技术一种有效提高煤热萃取收率的方法,它包括以下步骤:a、将煤粉碎至粒度≦200μm,在100~150℃条件下干燥12~48小时备用。b、将路易斯酸金属盐或酸性离子液体、步骤a所得的干燥后的煤粒和溶剂充分混合后加入高压反应釜中,其质量配比为路易斯酸金属盐或酸性离子液体:干燥后的煤粒:溶剂=0.01~2:0.5~5:5~20,最佳为:1:4:20。c、在上述高压反应釜中,以氮气置换高压反应釜其中的空气并充氮气至5MPa,保持釜内压力在30min内不变,然后放掉氮气,再充氮气至0~5MPa,萃取温度300~450℃,恒温0.1~2小时后,将反应物过滤后得滤液和滤渣,将滤渣用与萃取相同的溶剂洗涤后,再将洗液与滤液合并,得合并液。d、将步骤c所得的合并液,按体积比合并液与蒸馏水为1:0.05~0.1,加入蒸馏水,充分搅拌后,进行液液分离,将其中的油相,进行减压蒸馏得到固体超纯煤,回收得到的溶剂进行循环使用。上述的一种有效提高煤热萃取收率的方法,还可以包括以下步骤:e、当所用催化剂为路易斯酸金属盐时,向步骤d所得的水相中加入无水乙醇,无水乙醇与水相的体积比为3:1,析出路易斯酸金属盐催化剂,过滤,将滤出的路易斯酸金属盐催化剂与步骤d所得的回收得到的溶剂重新循环使用。f、将步骤e所得的脱除路易斯酸金属盐催化剂后的乙醇水溶液进行减压蒸馏,分离出无水乙醇进行循环使用;g、当所用催化剂为酸性离子液体时,将步骤d所得的水相进行减压蒸馏,分离出的酸性离子液体催化剂与步骤d所得的回收得到的溶剂重新循环使用。优选的,所述煤为褐煤、烟煤或无烟煤,特别对烟煤中的高阶煤以及无烟煤效果显著。优选的,所述路易斯金属盐为硫酸铁、硫酸锌、硫酸镁、氯化铁、氯化锌、氯化镁、硝酸铁、硝酸锌或硝酸镁的一种或几种;所述的酸性离子液体为阳离子带有磺酸基结构,阴离子为硫酸氢根。所述溶剂为含有芳环结构的有机溶剂,优选的为工业级国标洗油、1-甲基萘、2-甲基萘或N-甲基吡咯烷酮等。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果为:(1)本专利技术煤能够有效提高煤热萃取率达20%-100%以上,超纯煤收率为60%-85%,超纯煤的灰分小于0.1%。(2)本专利技术一种有效提高煤热萃取收率的方法,所使用的路易斯酸金属盐或酸性离子液体催化剂能够从反应体系中分离出来并重复使用。(3)本专利技术煤热萃取率高、超纯煤质量好,生产成本低,且萃取溶剂可回收循环使用,具有广阔的市场应用前景。详见实施例。具体实施方式下面对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1a、将褐煤粉碎至粒度≦200μm,在100℃条件下干燥48小时备用。b、将1g硫酸铁与步骤a所得的干燥煤粒50g,加入工业级国标洗油500g,将其充分混合后,加入1L高压反应釜中。c、在上述高压反应釜中,以氮气置换高压反应釜其中的空气并充氮气至5MPa,保持釜内压力在30min内不变,然后放掉氮气,再充氮气至5MPa,在转速为600转/min搅拌下快速升温至300℃,恒温2小时后,将反应物过滤后得滤液和滤渣,将滤渣用与萃取相同的溶剂洗涤后,再将洗液与滤液合并,得合并液。d、将步骤c所得的合并液,按体积比合并液与蒸馏水为1:0.05,加入蒸馏水,充分搅拌后,进行液液分离,将其中的油相,进行减压蒸馏得到固体超纯煤,回收得到的溶剂进行循环使用。煤的热萃取率为81.2%,超纯煤收率为72.8%,灰分小于0.1%。e、向步骤d所得的水相中加入无水乙醇,无水乙醇与水相的体积比为3:1,析出硫酸铁催化剂,过滤,将滤出的硫酸铁催化剂与步骤d所得的回收得到的溶剂重新循环使用。f、将步骤e所得的脱除硫酸铁催化剂后的乙醇水溶液进行减压蒸馏,分离出无水乙醇进行循环使用。实施例2a、将烟煤粉碎至粒度≦200μm,在150℃条件下干燥12小时备用。b、将50g硫酸锌与步骤a所得的干燥煤粒125g,加入1-甲基萘500g,将其充分混合后,加入1L高压反应釜中。c、在上述高压反应釜中,以氮气置换高压反应釜其中的空气并充氮气至5MPa,保持釜内压力在30min内不变,然后放掉氮气,再充氮气至0MPa,在转速为100转/min搅拌下快速升温至450℃,恒温0.1小时后,将本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种有效提高煤热萃取收率的方法,其特征在于:以金属盐或酸性离子液体做催化剂,它包括以下步骤:a、将煤粉碎至粒度≦200μm,在100~150℃条件下干燥12~48小时备用;b、将路易斯酸金属盐或酸性离子液体、步骤a所得的干燥后的煤粒以及溶剂充分混合后加入高压反应釜中,其质量配比为路易斯酸金属盐或酸性离子液体:干燥后的煤粒:溶剂=0.01~2:0.5~5:5~20;c、在步骤b的高压反应釜中,以氮气置换高压反应釜其中的空气并充氮气至5MPa,保持釜内压力在30min内不变,然后放掉氮气,再充氮气至0~5MPa,萃取温度300~450℃,恒温0.1~2小时后,将反应物过滤后得滤液和滤渣,将滤渣用与萃取相同的溶剂洗涤后,再将洗液与滤液合并,得合并液;d、将步骤c所得的合并液,按体积比合并液与蒸馏水为1:0.05~0.1,加入蒸馏水,充分搅拌后,进行液液分离,将其中的油相,进行减压蒸馏得到固体超纯煤,回收得到的溶剂进行循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种有效提高煤热萃取收率的方法,其特征在于:以金属盐或酸性离子液体做催化剂,它包括以下步骤:
a、将煤粉碎至粒度≦200μm,在100~150℃条件下干燥12~48小时备用;
b、将路易斯酸金属盐或酸性离子液体、步骤a所得的干燥后的煤粒以及溶剂充分混合后加入高压反应釜中,其质量配比为路易斯酸金属盐或酸性离子液体:干燥后的煤粒:溶剂=0.01~2:0.5~5:5~20;
c、在步骤b的高压反应釜中,以氮气置换高压反应釜其中的空气并充氮气至5MPa,保持釜内压力在30min内不变,然后放掉氮气,再充氮气至0~5MPa,萃取温度300~450℃,恒温0.1~2小时后,将反应物过滤后得滤液和滤渣,将滤渣用与萃取相同的溶剂洗涤后,再将洗液与滤液合并,得合并液;
d、将步骤c所得的合并液,按体积比合并液与蒸馏水为1:0.05~0.1,加入蒸馏水,充分搅拌后,进行液液分离,将其中的油相,进行减压蒸馏得到固体超纯煤,回收得到的溶剂进行循环使用。
2.如权利要求1所述的一种有效提高煤热萃取收率的方法,其特征在于还包括以下步骤:
e、当所用催化剂为路易斯酸金属盐时,向步骤d所得的水相中加入无水乙醇,无水乙醇与水相的体积比为3:1,析出路易斯酸金属盐催化剂,过滤,将滤出的路易斯酸金属盐催化剂与步骤d所得的回收得到的溶剂重新循环使用;
f、将步骤e所得的脱除路易斯酸金属盐催化剂后的乙醇水溶液进行减压蒸馏,分离出无水乙醇进行循环使用。
3.如权利要求1所述的一种有效提高煤热萃取收率的方法,其特征在于还包括以下步骤:<...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔咏梅赵风云胡永琪袁中凯廉新培
申请(专利权)人:河北科技大学
类型:发明
国别省市:河北;13

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