[发明专利]一种利用乙醇胺预处理提高褐煤热解焦油产率与品质的方法

说明书

技术领域

本发明属于褐煤综合利用技术领域，具体地说涉及一种用乙醇胺预处理褐煤来提高褐煤热解所得焦油产率并改善焦油品质的方法和工艺。

背景技术

我国中低阶煤资源丰富，尤其是褐煤已探明的保有储量达1303亿t。煤经热解可以获得部分液体燃料和化学品，褐煤热解不仅可以得到高附加值的焦油同时可对褐煤提质；但目前热解工艺都遇到了焦油产质量差、系统易堵塞、后续加工困难等问题。

Miura等采用供氢溶剂对煤进行溶胀预处理的方法,使煤热解焦油产率增加了23％(Energy&Fuels,1991，5(2):340-346)。Ofosu-Asante等用长链烷烃对煤进行烷基化,使烷基取代煤结构中的-OH官能团，发现烷基化后煤热解过程中挥发分产率和焦油产率增加(Fuel,1989,68(5):567-572)。Miura等在150-200℃对煤进行加热预处理，然后进行热解实验，发现由于热处理使煤热解的焦油产率明显提高(Energy&Fuels,1987,1(1):84-88)。陈皓侃等对宁夏灵武煤的加氢热解可使焦油产率相比惰性气氛提高2倍,BTX和PCX的收率分别增加4倍和2倍(燃料化学学报,1997,25(1):49-54)。煤热解过程的实质是构成煤结构的共价键在热场中的解离与重组、共价键解离产生的自由基之间的反应(包括缩聚)形成不同类型的产物(气、液、固)过程，煤中弱共价键的种类、数量及分布和热解条件决定了热解产生的自由基种类、数量及其之间的反应，而这些自由基之间的反应决定了热解焦油的产率、品质及其稳定性。通过在温和条件下解离煤中弱键合结构可以提供焦油收率和品质。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种利用乙醇胺在温和条件下对褐煤进行预处理来提高其热解过程中焦油产率并改善焦油品质的方法。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

选择能高效破坏褐煤中弱键合结构的乙醇胺，将褐煤和乙醇胺加入到反应釜，其中乙醇胺与褐煤的质量比为1-10；然后将褐煤和乙醇胺所形成的混合物加热、温度控制在室温至250℃，预处理1-10小时，预处理结束后自然冷却到室温；预处理结束后将所得的混合物中乙醇胺用溶剂洗出，然后通过蒸发回收溶剂和乙醇胺可作循环使用。预处理后的褐煤在惰性气氛或氢气作用下热解，可高收率获得高品质焦油。

进一步的，所述溶剂为蒸馏水、无水乙醇或丙酮。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明乙醇胺对褐煤中弱键合结构具有较好破坏能力，其不仅对煤具有较强的解聚能力，同时还具有催化作用可以促进煤的热解来提高煤热解焦油收率，而且可以显著改善热解焦油的品质。

2、相对其他预处理工艺与方法，本发明焦油产率和品质显著高于其他工艺。

3、本发明预处理温度低(室温至250℃)，工艺稳定，易于控制且工艺操作简单。

4、本发明实现了乙醇胺及溶剂的可循环使用，其有效提高了过程的经济性。

具体实施方式

以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

称取5g的乙醇胺和5g的胜利褐煤混匀后于100℃下预处理2h，结束后用乙醇胺洗涤脱除乙醇胺，乙醇胺和乙醇胺混合物通过旋转蒸发回收可循环使用。多次洗涤后将预处理后煤样在干燥备用。称取预处理后煤样3g置于固定床反应器中。热解条件为氮气气氛，流速为100ml/min，由室温加热至800℃，升温速率为10℃/min，用冷阱收集液体产物。收集的焦油通过柱层析分离分别得到脂肪烃、芳香烃和酚类组分。发现液体产物收率相比于原煤提高了43％，脂肪烃、芳香烃和酚类组分产率比原煤的分别提高了29％、45％、31％。

实施例2

称取25g的乙醇胺和5g的胜利褐煤混匀后于温度150℃下预处理5h，结束后用乙醇洗涤脱除乙醇胺，乙醇胺和乙醇胺混合物通过蒸发回收可循环使用。多次洗涤后将预处理后煤样在干燥备用。称取预处理后煤样3g置于固定床反应器中。热解条件为氮气气氛，流速为100ml/min，由室温加热至800℃，升温速率为10℃/min，用冷阱收集液体产物。收集的焦油通过柱层析分离分别得到脂肪烃、芳香烃及酚类组分。发现液体产物收率相比于原煤提高了68％，脂肪烃、芳香烃和酚类组分产率比原煤的分别提高了49％、80％、66％。

实施例3