[发明专利]富含惰性的氧化煤的提质方法

说明书

本发明是关于对低质量、高氧化的煤进行提质处理，以便使其更适合用作燃烧，焦化，液化或诸如此类。

许多国家埋藏有大量低质量、高氧化的煤。在加拿大西部，主要的烟煤煤层是在落矶山脉造成之前形成的，因此，当该山脉造成时这些煤层遭受到剧烈的地质变动，造成煤层和表土层破裂，并在煤中混杂大量惰性物质。这种破裂使得含有碱金属盐和碳酸盐的水与煤发生接触，经过数百万年，使煤中活性组分发生显著氧化。

氧化的、富含惰性的煤不能被用来生产钢铁工业上用的冶金焦，不能进行便于运输和使用的液化（例如，溶剂精炼转化法）。现在大多数这种煤用于热电厂发电，但即使如此，这种煤也难于有效燃烧。在燃烧残渣和飞灰中未燃烧的碳的百分含量可能高达可利用碳的8～15%，而大于0.5%未燃烧的碳一般被认为是所不希望的和不经济的。

因此，需要有一种方法来对世界其它地方发现的这些煤和类似的氧化煤进行提质处理。

本发明的一个方面是提供一种对低品位、高氧化的煤进行提质处理的方法，它包括：

a）将氧化煤的粒度降低到至少60目（大约250微米）或小于60目;

b）将颗粒煤装入反应器;

c）在反应器中，在水与煤的比例最小为0.2∶1（重量）的情况下，使煤与压力（25℃）大约为1400～1800磅/吋²（9.6～12.4兆帕）的一氧化碳源接触;

d）将反应器中内容物加热到340～425℃范围，保持大约45～55分钟;

e）冷却反应器的内容物;

f）回收提质过的煤。

按照本发明的另一方面，提供一种对低品位、高氧化煤进行提质处理的方法，它包括：

a）将氧化煤的粒度降低到至少60目（大约250微米）或小于60目;

b）将颗粒煤装入反应器;

c）在反应器中，在水或蒸汽与煤的比例最小为0.2∶1（重量）的情况下，使煤与初始压力（25℃）为1500±100磅/吋²（10.3±0.7兆帕）的一氧化碳源接触;

d）将反应器中的内容物加热到煤的软化温度以下大约50±5℃，并在该温度下保持45～55分钟，该软化温度是按鲁尔（Ruhr）膨胀计测定的;

e）冷却反应器的内容物;

f）回收提质过的煤。

按照本发明的再一个方面，提供一种改善低品位、高氧化煤焦化性的方法，它包括：

a）将不具有软化温度的氧化次烟煤的粒度降低到至少60目（大约250微米）;

b）将颗粒煤装入反应器;

c）在反应器中，在水或蒸汽与煤的比例最小为0.2∶1（重量）的情况下，使煤与初始压力为1700±100磅/吋²（11.7±0.7兆帕）的一氧化碳（25℃）相接触;

d）将反应器的内容物加热到340～425℃范围，保持大约45～55分钟;

e）冷却反应器的内容物;

f）回收提质过的煤。

这种提质反应在没有催化剂和在相对低的温度下发生，使得此提质处理具有极大的经济性。

鲁尔膨胀计是众所周知的仪器，它在测定煤的流变性方面的用法依照西德标准DIN51739。该仪器的细节及测定方法见“煤的膨胀计检验建议”专集No.17，1976年3月，英国碳化研究委员会（BCRA）出版，英国，德比郡，切斯特菲尔德。

本发明在采用一氧化碳时是利用水煤气变换反应：

或者用合成气（CO+H₂）或高炉气作为一氧化碳来源。这种一氧化碳源应最好含有至少30%的CO。

从理论上讲，CO和H₂对煤起作用，可以通过下列三个当中的一个或多个途径降低煤的氧化程度：

1.一氧化碳可以直接作用于表面氧化物或化学吸附的氧上，并在过程中被转化为二氧化碳;

2.一氧化碳可以打开C＝C键和C-O-C连接，例如：

3.通过CO和H₂O反应所产生的初生态氢可以起着自由基的净化剂作用，并导致在较高温度下可以观察到的广泛的脱烷基化作用。