[发明专利]一种精煤硝酯化制备燃料的方法

说明书

本发明涉及硝化燃料领域，具体涉及一种精煤硝酯化制备燃料的方法。本发明所提供的方法可以对多种品种的原煤，精选后进行硝酯化加工，使煤中所含的能量元素C、H、O、N等的摩尔原子数比例发生变化，硝化以后重组的元素能实现氧平衡，在一定的压力、温度、湿度、粒度条件下，与其它燃料混合点火后平行层有规律稳定的无空气燃烧，释放热量和气体能量。相较于现有煤有氧燃烧2次能量转换、仅利用热能，本发明的燃料能量利用率提高了40％，效率极大提升；动力煤运输量降低了1/2；并且大幅度降低有害气体、颗粒物的排放，成本与使用动力煤相当；利用本发明提供的方法可以对精煤燃料的硝化度根据需求进行调整、并且安定性优异、杂质含量低。

技术领域

本发明涉及硝化燃料领域，具体涉及一种精煤硝酯化制备燃料的方法。

背景技术

煤炭是植物的枝叶和根茎聚集而成的腐殖质，因为地壳的变动埋入地下，长期与空气隔绝，在高温高压下，经过物理化学变化，形成了黑色沉积岩，富含C、H元素少量O、N和其它元素，与空气混合经点火可燃；通过炼焦、气化、液化等多种手段可以从煤炭中回收多种化工原料，制造出塑料、染料，医疗药品、炸药和化肥等物质；同时煤炭可转化为煤气和液体燃料苯等，从煤中可以提出锗、铀、镓、钒等；近期全球年均煤炭消耗量约80亿吨，石油42.1亿吨。

日前，人民生产生活中大量长期使用这煤炭、石油这两种碳化燃料，并且直接与空气混合燃烧的，造成了大量的热污染；并且使有害元素Ca、Fe、K、Si、Na、Al以及SO₂、CO₂、CO、HC、NO_x，灰渣、可吸入颗粒物，散失残留在地表大气中；这种直接与空气混合燃烧的粗放式生产方法在人类进程中已经沿用了数千年，特别是近两百年工业化以来，人类消耗了大量煤炭，但使用煤炭的效果极低，经统计，目前燃煤电厂热效率≤39.2％，内燃发动机≤41.5％，燃气轮机+蒸汽轮机联合循环≤63.5％；尤其是使用原煤作为燃料发电的燃煤电厂消耗量巨大，又由于选煤技术与经济性的限制，燃煤电厂大都采用原煤作为燃料，运输量大，燃烧后产生大量煤灰渣悬浮在废气中不能被汽化，过滤难度大降解时间长，可吸入颗粒物给人类和其它动植物以及生态环境造成了极大的伤害，近两百年来使地球温度升高了6℃，雾霾、极端天气频发，不断产生新的病原体伤害人类的健康；如此粗放式地利用原煤在空气中燃烧后实现能量转换、发电，已经无法满足当代可持续绿色发展的理念。

工业化生产硝化纤维素(火药)也已经有160多年历史，主要用于军工领域，尤其在枪、炮、火箭发射中应用很广泛；还用于飞机起飞、驱动涡轮、开动导弹中的燃料泵、飞机的弹射座椅，日前还在化工、航天、机械、建材涂料、油漆、和医药等领域广泛应用。

但由于硝酯化的工艺具有危险性和爆炸性，纤维素质量要求高；生产工艺繁杂；成本高；目前难以作为普通的能源进行工业化应用，然而经研究发现，相较于成本高工艺复杂的硝化纤维素，经过硝化后的物料可以实现氧平衡，燃烧后释放出大量的能量用作工业生产及日常供能；并且含有痕量氧化物的硝基物几乎能与除某些特殊钢之外的所有植物、金属发生反应；目前硝化工艺人们常常追求高含氮量采取过量硝化，生产硝化纤维素过程中产生大量的废酸，成品废酸比为1：10～25，并且将大量颗粒物和有害气体排放在地表，耗费了大量的能量并未利用。

因此如何发明一种基础原料丰富易得、绿色制造清洁环保、大幅度提高能量利用率、使用后只产生微量固体颗粒、具有高热值高稳定性的硝酯化燃料是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种用煤预处理后，经过硝酯化向分子中均引入硝基物，形成硝酰正离子和苯环行亲电芳香取代反应，脱去了分子中的氢离子自身实现氧平衡，可与其它硝酯化原料混合；清洁环保并且能量利用率比用普通精煤燃烧发电提高一倍、运输量降低1/2，固体残渣减少85％；大量降低有害气体排放，硝酯化度可根据需要进行调整、安定性好、灰分杂质含量可控，性能优良的硝化精煤燃料制备方法。

本发明公开了一种用精煤硝酯化燃料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：