[发明专利]温和条件下的低变质煤脱水和醇解聚工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种褐煤或低变质烟煤的脱水和醇解聚的方法，特别是一种温和条件下的 低变质煤脱水和醇解聚工艺。

背景技术

褐煤是典型的低阶煤，在更大程度上保留了成煤植物中富氧的大分子结构。褐煤中的 有机氧部分以芳环取代基的形态存在，部分作为桥键连接两个或多个芳环构成大分子体 系。在褐煤微孔内有机氧与水分子间强烈的氢键作用，因此从褐煤中脱水困难，也是导致 褐煤热值低和水分高的重要因素。

我国褐煤资源丰富，储量约占全国褐煤储量的77％。由于大部分褐煤存在高灰分、高 水分、低热值、低灰熔点、热稳定性差和易风化自燃等问题，特别是运输过程中占用大量 的运力并消耗大量的运输能源，因而被视为劣质燃料。

目前，褐煤中的水与煤中的有机氧是通过氢键结合的，一种物理蒸发的干燥方法对褐 煤进行脱水，该方法对褐煤脱水时的耗能大，脱水后的褐煤很难保存；一种水热处理法： 该方法是升高水热处理的温度以增大脱水率，但也使褐煤中更多的有机质成为废水溶出 物，因此高温水热处理法在付出较高能耗代价的同时并没有实现褐煤的高附加值利用；一 种褐煤溶剂萃取脱水处理方法，是以2，2-二甲氧基丙烷作为溶剂对褐煤进行脱水处理的， 初步基础研究表明，使用沸点和价格都较高的溶剂难以循环使用；“HyperCoal”是国际上 近年来大力开发的洁净煤技术之一，但经常存在热过滤过程中堵塞滤板等问题。

综上所述，褐煤脱水的传统方法能耗高、脱水率低；常规的煤转化利用一般是在高温、 高压或和催化剂的存在下进行，要求煤种的品质较高，所涉及的加氢和裂解的能耗和氢耗 较大，对反应器的材质要求苛刻，附加值低。

发明内容

本发明的目的是要提供一种操作条件的温和、工艺过程洁净、能耗物耗小和产品高附 加值的温和条件下的低变质煤脱水和醇解聚工艺。

本发明的目的是这样实现的：工艺过程如下：

褐煤粉的脱水处理的条件：选择等体积比的丙酮和丁酮混合作为有机脱水溶剂，将 100目-200目的褐煤粉和有机脱水溶剂放入至有过滤板的反应釜内，有机脱水溶剂与褐 煤粉的重量比控制为2∶1-5∶1，控制温度在50℃-90℃，充分搅拌并保温2小时-5小时， 使用空气泵向反应釜内加压，并控制压力不大于0.5MPa，得到脱水的褐煤粉和有机脱水 混合溶液，将有机脱水混合溶液放入蒸馏釜内，温度控制在100℃-130℃，获得有机脱 水溶剂，有机脱水溶剂循环使用；

将脱水的褐煤粉和甲醇加入底部为不锈钢微孔滤板的耐压反应釜中，甲醇试剂与脱水 的褐煤粉的混合重量比为1∶1-5∶1，甲醇为纯试剂；在温度控制在250℃-300℃，工作压 力在10MPa-15MPa，以200转/分钟-350转/分钟搅拌，保持2小时-5小时，对脱水的 褐煤粉进行超临界醇解反应，得到残煤渣和醇解产物，醇解产物在搅拌和釜内自身的压力 作用下，通过过滤板压滤到萃取器中；

将醇解产物置于萃取器中，温度控制在20℃-60℃，然后向萃取器中淋入洗脱剂， 加入的流速为20ml/min-50ml/min，洗脱剂依次按照甲醇、丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃纯 溶剂的顺序淋洗1-2小时，利用气相色谱跟踪检测，将得到的可溶物放入至蒸馏釜内， 控制温度100℃-130℃，分别获得富集低碳烃、低碳烷氧基有机物、酚类、酯类及重质 有机质成分等精细有机组族份；经过与5倍甲醇溶剂进行的加热冷却的重结晶过程，精细 组族份可以获得一系列如烷基萘、烷基蒽以及含多元环内含N、S杂原子的高附加价值的 纯有机化学品。

有益效果：由于采用了上述方案，以低沸点和水溶性的含氧酮类有机溶剂作为脱水剂， 通过溶解-过滤-蒸馏的方法可以容易地使脱水剂与被脱除水分的褐煤彻底分离，通过有 机酮脱水剂循环萃取的方法可以脱除褐煤中的绝大部分水分；在温和条件下使褐煤与有机 低碳醇进行醇解反应，能耗少并对反应器的材质要求低，原料不使用优质煤和氢气；醇解 热溶物的热过滤采用在磁力搅拌下加压热过滤进行，可以有效防止微孔滤板的堵塞；超临 界醇解和溶剂萃取方法是在封闭体系内进行，所用溶剂均为沸点低于100℃的溶剂，比较 容易回收和循环使用；采用超滤、萃取、蒸馏和重结晶相结合的分离方法，适应产品多样 化和高附加值化的要求；操作条件的温和、工艺过程洁净、能耗物耗小和产品高附加值， 达到了本发明的目的。