[发明专利]一种高挥发分煤热转化过程中热解气沉积制碳及焦油抑制的方法

说明书

一种高挥发分煤热转化过程中热解气沉积制碳及焦油抑制的方法，属于高挥发分煤的高值利用技术领域。所述方法为：将高挥发分煤粉碎筛分并干燥；取催化沉积模板和干燥后的煤粉转移至惰性气氛保护的热解炉中进行热解处理，所述催化沉积模板位于煤粉热解时气体流动方向的下游；将催化沉积后碳包覆的催化沉积模板经洗涤干燥即可。本发明实现了煤热解气高值化利用，同时抑制焦油产生，通过调控热解条件、热解催化剂种类以及催化沉积模板及其组合模式，能够实现热解气沉积成碳结构形貌的调控。本方法在煤热解过程中加入催化沉积模板以及定期更换催化沉积模板，催化沉积模板可循环再生，具有工艺简单、运行成本低廉的优点。

技术领域

本发明属于高挥发分煤的高值利用技术领域，具体涉及一种高挥发分煤热转化过程中热解气沉积制碳及焦油抑制的方法。

背景技术

能源与环境是当今世界面临的两大重要课题，在众多的能源形式中，煤炭占据重要地位，是世界一次能源的重要组成部分。我国是世界最大的煤炭生产和消费国，煤炭在我国能源消费结构占据60％以上，并且以煤为主的能源结构将会长期保持不变。我国煤炭资源丰富，煤种齐全，其中以气煤、褐煤和烟煤为主的高挥发分中低阶煤占比高达55％。

目前我国高挥发分煤的主要利用形式是热解制备半焦/焦炭，用于金属矿物冶炼、煤制气和燃烧。在高挥发分煤热解过程中，半焦/焦炭产率只有50％～70％，而不好利用的热解气的比例却高达20～30％。另一方面，以煤制备高性能多孔活性炭已是其重要的利用方式，煤基多孔活性炭制备过程往往涉及煤催化热解过程，如物理与化学活化造孔过程以及催化石墨化过程。在制备煤基多孔活性炭过程中，活性炭产率只有10～30％，大多数物质都以气态的形式释放。传统的煤热转化过程中热解气的利用方式是富集燃烧或简单处理排放，这样的利用方式粗犷、附加值低，还会造成环境污染。

煤焦油是煤热转化过程的另一副产物，往往是由高温下成气态的芳香结构物质冷凝缩聚而成，外观为黑色或黑褐色粘稠状液体，同时具有刺激性臭味。煤焦油是一种成分高度复杂的混合物，除了含有芳香结构的化合物之外，还含有含氧、硫、氮的杂环化合物以及有煤尘、焦尘和热解炭等杂质，因此煤焦油后续的净化过程和利用工艺相对复杂繁琐。此外，在煤热转化过程中温度较低时，热解气中一些有机组分会迅速凝结形成大量焦油，焦油在管路中富集容易堵塞和腐蚀管路，影响设备的正常运行，甚至造成事故。

热转化过程(特别是热解过程)是煤炭资源的重要利用方式，高挥发分煤热解中产生的大量热解气利用率低，重质成分冷凝后形成的焦油会严重影响设备系统的运行和安全。

发明内容

本发明的目的是为了解决煤热转化过程中存在的热解气难以高值利用以及低温形成焦油危害设备等问题，提供一种高挥发分煤热转化过程中热解气沉积制碳及焦油抑制的方法，该方法在煤热转化过程中有效的将热解气原位沉积制成固体碳材料，充分利用了煤热解气，减少了焦油的形成。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高挥发分煤热转化过程中热解气沉积制碳及焦油抑制的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将高挥发分煤粉碎筛分并干燥；

步骤二：取催化沉积模板和步骤一干燥后的煤粉转移至惰性气氛保护的热解炉中进行热解处理，所述催化沉积模板位于煤粉热解时气体流动方向的下游，即使得热解气通过催化沉积模板；

步骤三：将催化沉积后碳包覆的催化沉积模板经洗涤干燥，即得到固体碳材料。

本发明相对于现有技术的有益效果为：实现了煤热解气高值化利用，同时抑制焦油产生，通过调控热解条件、热解催化剂种类以及催化沉积模板及其组合模式，能够实现热解气沉积成碳结构形貌的调控。本方法在煤热解过程中加入催化沉积模板以及定期更换催化沉积模板，催化沉积模板可循环再生，具有工艺简单、运行成本低廉、不更改原有装置系统，便于工业化大规模应用的优点。

附图说明

图1为本发明系统的流程图；