[发明专利]一种提高富钠煤直接液化油收率的高温溶剂预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温溶剂预处理方法，尤其是一种适用于提高富钠煤直接液化油收率的高温溶剂预处理方法。

背景技术

我国富煤、贫油、少气的国情决定了煤炭在我国能源体系中扮演的重要角色，而在各类煤种中，以褐煤和次烟煤为代表的低阶煤，其探明储量又是最高的。据权威部门统计，低阶煤储量占中国已探明煤炭资源储量(约10200亿吨)的55％左右，蕴藏其中的挥发分含量约等同于1000亿吨的油气资源。可以预见，在未来相当长的一段时期内，低阶煤的高效清洁利用在保障我国能源安全，提供持久的能源供给等方面都会起到重要的作用。

煤的直接液化是低阶煤高效清洁利用的重要方式，通过直接液化技术，可将低附加值的低阶煤转化为具有较高利用价值的液态燃料和化工原料等，具有重大的战略意义。近几年，在我国新疆准东地区发现了一块储量富集的低阶煤炭资源区域，初步预测煤炭储量达3900亿吨，累计已探明煤炭资源储量超过2000亿吨。准东煤田的发现和利用，极大地缓解了当前我国能源消费紧张和能源供给不足的局面。以我国现行煤炭年消费量计算，准东煤可供我国使用一百年左右。

准东煤具有高挥发分、高反应性和低灰分等优点，是煤直接液化技术的优质原料。然而另一方面，准东煤的灰分含量虽然较低，但是其灰分中含有大量的碱金属和碱土金属，尤其是钠离子，准东煤中的钠离子含量可占灰分总量的10％以上，属于典型的高钠煤种。依据存在形式的不同，准东煤中的钠离子可分为三类，水溶性钠离子(如溶解在水中的氯化钠)，可交换钠离子(如与煤中有机含氧官能团相结合的钠离子)和硅铝酸盐钠离子。由于成煤的地质条件和成煤环境等原因，准东煤中的钠离子中包含较多的可交换钠离子。研究表明，可交换钠离子对低阶煤直接液化反应的影响是不利的，这种不利的影响主要体现在两方面：可交换钠离子可通过促进直接液化中煤热解自由基的生成，增加副产物液化残渣的收率；在较高的直接液化反应温度条件下，可交换钠离子易与煤中的黏土类矿物质反应，生成的渣状物质具有很强的粘结性，容易粘连在反应器内部，阻碍反应器的传热且增加产物排出反应器的难度。以上这些不利的因素极大的限制了准东煤在直接液化工艺中的应用，因此开发一种过程工艺简单，能够提高以准东煤为代表的高钠煤直接液化油收率的预处理方法，对推动准东煤等高钠煤种在直接液化技术中的应用具有重要的现实意义和经济价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种提高富钠煤直接液化油收率的高温溶剂预处理方法，通过直接液化反应后，煤中大部分的钠离子会残存在直接液化的副产物液化残渣中，而水溶性的钠离子是直接液化残渣气化时良好的催化剂，富含水溶性钠离子的液化残渣在气化时也会有很高的转效率，直接液化过程的经济性得到进一步优化。

技术方案：本发明的提高富钠煤直接液化油收率的高温溶剂预处理方法，包括以下步骤：

a.将原煤进行破碎处理，破碎后的碎煤与三元复合溶剂在反应器内共混后，使用超声震荡10–20min，碎煤与三元复合溶剂的质量投入比为2:1–1:1；

b.采用流动沙浴快速加热反应器，将所得的混合浆体在200–250℃条件下进行溶剂热处理，热处理时间为20–40min，流动沙浴快速加热反应器内的气氛为惰性气氛；

c.热处理后的混合浆体自然冷却后，通过离心沉淀的方法进行分离，分离出的溶剂回收后用于后续的液化实验；

e.将分离后所得煤体低温干燥，并密封储存底部放有变色硅胶干燥剂的容器内；

f.将干燥好的煤体进行直接液化实验，直接液化实验的条件为：煤体与溶剂质量比为1:1，反应温度为400–450℃，反应气氛为氢气，冷压为2–5MPa，反应时间40–60min。

所述破碎后的原煤粒径小于150μm。

所述三元复合溶剂为供氢溶剂、非供氢溶剂和硫酸亚铁溶液的组合；其中，供氢溶剂与非供氢溶剂的质量比为2:1–1:1，供氢溶剂与硫酸亚铁溶液的质量比为20:1–30:1。

所述供氢溶剂为四氢萘或二氢菲中的一种，非供氢溶剂为1-甲基萘或萘中的一种，硫酸亚铁溶液的浓度为0.10–0.15mol/L。

所述反应器为管弹式反应器或高压釜中的一种。

所述超声震荡的频率为40–60kHz。

所述流动沙浴快速加热反应器的加热速率为80–100℃/min。

所述惰性气氛为氮气或氩气，气压为0.5–1.0MPa。

所述的低温干燥处理为真空干燥，干燥温度为40–60℃，干燥时间6–10h。