[发明专利]一种低阶煤热溶剂萃取提质方法

说明书

本发明属于低阶煤提质方法领域，并公开了一种低阶煤热溶剂萃取提质方法，首先对低阶煤进行热溶剂萃取提质，获得高分子量萃取物、低分子量萃取物溶液；然后以低分子量萃取物溶液作为下一次萃取实验的有机溶剂进行循环萃取实验，并以所得的高分子量萃取物为目标产物，如此重复以上步骤，可进行多次循环萃取实验。并均以高分子萃取物为目标产物。通过本发明，可以避免溶剂与低分子量萃取物的分离所消耗的巨大能量，简化工艺，并最终实现无需外加溶剂的低阶煤热溶剂萃取提质。并且，可以同时提高高分子量萃取物的收率和品质，提高了低阶煤热溶萃取技术的经济性。本发明产物附加值高，具有较好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明属于低阶煤提质方法领域，更具体地，涉及一种低阶煤热溶剂萃取提质方法。

背景技术

煤炭在我国能源结构中占据重要地位。其中，低阶煤(包括褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤)的储量丰富，占中国已探明煤炭储量的45.7％左右。随着高质量煤(如烟煤)的快速消耗，低阶煤将会成为我国在相当长的一段时间内的主要能源形式之一，但目前其利用方式(如直接燃烧或气化等)效率低、污染物和CO₂排放量大。因为低阶煤在利用上存在较多困难：如高水分含量(25％-70％)、高氧含量(15％-30％)和低碳含量(60％-75％)，这些缺点导致低阶煤运输效率低、热值低和很难直接应用到传统的工艺中(赵鹏等.低阶煤提质技术现状及发展建议.洁净煤技术,2015,01:37-40.)。因此，实现低阶煤的提质、开发低阶煤的合理利用方式具有重要意义。

低阶煤热溶萃取提质技术是一种近年来由李显等提出的有效的低阶煤提质技术(Li X et al.Preparation of High-Grade Carbonaceous Materials Having SimilarChemical and Physical Properties from Various Low-Rank Coals by DegradativeSolvent Extraction.Energy&Fuels.2012,26(11):6897-6904)。它将低阶煤与有机溶剂(如1-甲基萘)以一定质量比(通常1：10)混合，在温和条件下(温度通常低于350℃)进行热处理，通过原位热态过滤，滤除萃取残渣，得到萃取物和溶剂的混合物(此时萃取物完全溶于溶剂)。萃取物和溶剂冷却至室温后，不溶于溶剂的萃取物析出，称为高分子量萃取物，经过滤后得到。冷却后仍然溶于溶剂的萃取物，称为低分子量萃取物，需要经过蒸馏溶剂后得到。高分子量萃取物和低分子量萃取物具有高碳含量、无水无灰、热塑性等优异性质，具有多种高效高附加值的用途，如用作炼焦添加剂(中国专利文件CN 104673346B)、作为制备碳纤维的前驱体(Li X et al.Preparation of carbon fibers from low-molecular-weight compounds obtained from low-rank coal and biomass by solventextraction.New Carbon Materials.2017,32(1):41-47)。

但是，蒸馏溶剂获得低分子量萃取物的这一步工艺，由于有机溶剂沸点高达242℃，溶剂蒸馏需要消耗大量能量，增大了低阶煤热溶剂萃取提质技术的工艺复杂性及成本。同时，高分子量萃取物相对于低分子量萃取物而言，具备更高的分子量和更少的挥发分含量，且通常拥有更高的软化点(高于200℃)。前期研究也发现高分子量萃取物更适合作为炼焦添加剂和作为制备碳纤维的前驱体，也就是说，高分子量萃取物的实际应用性更强。但是，之前的低阶煤热溶剂萃取提质所得到的高分子量萃取物收率较低(通常低于10％)。因此，为进一步发展和提高低阶煤热溶萃取技术的经济性，需要降低成本和提高高分子量萃取物的收率。

发明内容