專利名稱：：一種型焦及型焦、煤氣和焦油的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種型焦及型焦、煤氣和焦油的生產(chǎn)方法。具體來說，本發(fā)明涉及一種型焦及用低變質(zhì)程度無粘結(jié)劑熱壓型煤生產(chǎn)型焦、煤氣和焦油的方法。
背景技術(shù)：
：在煤炭深加工技術(shù)方面，采用適當(dāng)?shù)母绅s加工工藝，加工低變質(zhì)程度煤以生產(chǎn)型煤型焦制品，可實(shí)現(xiàn)低變質(zhì)程度煤的高效潔凈利用。褐煤或次煙煤屬于變質(zhì)程度較低的煤種，其特點(diǎn)是含水量高、揮發(fā)分高、碳?xì)浜康?。特別是褐煤的氧含量高，由于所含酚羥基、羧基等含氧基團(tuán)較為豐富，以致機(jī)械強(qiáng)度低、發(fā)熱量低、易風(fēng)化碎裂、易氧化自燃、不易化學(xué)加工等缺點(diǎn)。目前利用褐煤的基本方式為坑口發(fā)電，或者短距離運(yùn)輸之后作為燃料而直接燃燒。褐煤干餾，是克服褐煤水分高、熱值低、易風(fēng)化和自燃等缺點(diǎn)的有效途徑，也是利用褐煤獲得煤基化工原料的主要途徑之一。具體地，褐煤的熱解加工工藝具有如下優(yōu)勢(1)可獲得固定碳含量較高的褐煤型焦。褐煤型焦不僅是優(yōu)良的焙燒燃料，而且由于其空隙發(fā)達(dá)，所以可廣泛用作炭質(zhì)還原劑、吸附材料、過濾材料等。(2)可從所得褐煤焦油中獲得較多酚類化合物。原因是褐煤中氧含量大大高于其他煤種。(3)干餾煤氣為社會(huì)廣泛提供了清潔燃料和合成原料氣。褐煤熱解產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模擴(kuò)展，勢必帶動(dòng)煤焦油加工和煤氣合成液體燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而且，充分發(fā)揮煤質(zhì)優(yōu)勢，提高資源利用價(jià)值，將使煤炭資源利用更趨于合理化。另外，褐煤熱解產(chǎn)生的煤焦油對我國這樣貧油的國家具有重要而深遠(yuǎn)的意義。目前，通過煤的熱解加工來生產(chǎn)型焦的工藝主要有如下四種(1)兩段法生產(chǎn)工藝。首先對煤進(jìn)行炭化處理，生成低溫型焦，而后粉碎并壓制成型塊和進(jìn)行型煤煉焦。(2)—段法生產(chǎn)工藝。低溫炭化一部分煤，將生成的型焦破碎后與另一部分僅經(jīng)過干燥的煤混合，成型后進(jìn)行型煤煉焦。(3)使用粘結(jié)劑的一段法生產(chǎn)工藝。即將含有粘結(jié)劑的煤成型和進(jìn)行生成型煤的煉焦。(4)不使用粘結(jié)劑的一段法生產(chǎn)工藝。即將不含粘結(jié)劑的煤成型和進(jìn)行生成型煤的煉焦。不過，上述工藝存在如下缺點(diǎn)(1)由于其以煙煤或無煙煤為主要原料，并結(jié)合一定含量的結(jié)焦性良好的煤制備型焦，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。(2)其中，使用粘結(jié)劑也將使得其生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本較低、反應(yīng)活性良好及其生產(chǎn)工藝簡單有效的型焦及其生產(chǎn)方法和煤氣及焦油的制備方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施的一種型焦，所述型焦的干燥基揮發(fā)分低于10質(zhì)量％，干燥基固定碳含量在70質(zhì)量％以上，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于90%，干燥基高位發(fā)熱量在6000卡/克以上。本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選所述型焦的干燥基揮發(fā)分低于8質(zhì)量％，干燥基固定碳含量在75質(zhì)量％以上，冷壓強(qiáng)度為500牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于96%，干燥基高位發(fā)熱量在6600卡/克以上。本發(fā)明還提供一種所述型焦的生產(chǎn)方法，所述方法包括以低變質(zhì)程度煤為原料，通過無粘結(jié)劑熱壓成型煤，然后在外熱式干餾裝置中于550°C-IOO(TC溫度下干餾，得到型焦。在本發(fā)明型焦的制備方法中，所述低變質(zhì)程度煤優(yōu)選為褐煤或次煙煤；所述外熱式干餾裝置中的溫度為600°C_10001:、優(yōu)選為700°C_10001:、更優(yōu)選為700°C-900°C;所述外熱式干餾裝置為固定床干餾爐。在本發(fā)明所述型焦的制備方法中，可以將所述原料通過無粘結(jié)劑熱壓成本領(lǐng)域常規(guī)的不同外形尺寸的型煤，本發(fā)明中型煤的外形尺寸優(yōu)選為20X30X5mm-70X80X30mm。在本發(fā)明所述型焦的制備方法中，優(yōu)選為所述型煤的空氣干燥基水分低于10質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為35質(zhì)量％-55質(zhì)量％、干燥基灰分為8質(zhì)量％-12質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為40%質(zhì)量以上。本發(fā)明還提供一種煤氣和焦油的制備方法，所述制備方法包括將制備型焦過程所得的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)間接冷卻分離后獲得煤氣和焦油的步驟；本發(fā)明所述間接冷卻為多級(jí)冷卻；進(jìn)一步優(yōu)選為二級(jí)冷卻，所述一級(jí)冷卻的冷凝器出口溫度為4(TC-S(TC，優(yōu)選為50°C-60°C;二級(jí)冷卻的冷凝器出口溫度為15°C-35。C，優(yōu)選為20°C_30°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)(1)以型煤為原料生產(chǎn)型焦，降低了粉焦的產(chǎn)率，從而提高了型焦的產(chǎn)率，現(xiàn)有技術(shù)中的粉焦產(chǎn)率為4%_7%，而本發(fā)明的粉焦產(chǎn)率僅為0.5%。而且，所得型焦具有高發(fā)熱量、高強(qiáng)度、良好熱穩(wěn)定性和良好反應(yīng)活性等特點(diǎn)。(2)型焦的生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡單。由于所用原料煤為褐煤或次煙煤而不是煙煤或無煙煤，生產(chǎn)過程中無需加入粘結(jié)劑，所以其生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡單；在沒有粘結(jié)劑的作用的前提下，降低了產(chǎn)品所含灰分，使所得型焦具有良好反應(yīng)活性。(3)所用原料水分含量低，無需干燥預(yù)處理，從而使其生產(chǎn)效率較高。(4)采用外熱式進(jìn)行褐煤型煤干餾，所得煤氣中的可燃組分含量高，可作為優(yōu)良的工業(yè)或民用燃?xì)饧昂铣稍蠚狻?5)干餾氣態(tài)產(chǎn)物中水蒸氣量少，從而焦油分離效率較高，處理過程中的污水量較少。圖1表示本發(fā)明的具體實(shí)施方式中型焦的生產(chǎn)工藝流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。如圖l所示，一種低變質(zhì)程度型煤例如褐煤型煤，其空氣干燥基水分低于10質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為35質(zhì)量％-55質(zhì)量％、干燥基灰分為8質(zhì)量％-12質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為40質(zhì)量％以上，其外形尺寸為20X30X5mm-70X80X30mm;在外熱式干餾裝置例如固定床干餾爐中進(jìn)行溫度為600°c-10001:、優(yōu)選為700°c-10001:、更優(yōu)選為700°C-900°C的干餾炭化，得到型焦。所得型焦的干燥基揮發(fā)分低于10質(zhì)量％，干燥基固定碳含量在70質(zhì)量％以上，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上并優(yōu)選500牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于90%并優(yōu)選大于96%，干燥基高位發(fā)熱量在6000卡/克以上并優(yōu)選6600卡/克以上。經(jīng)過干餾炭化所得的氣態(tài)干餾產(chǎn)物通過二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，獲得煤氣與焦油產(chǎn)品，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為4(TC-8(TC并優(yōu)選5(rC-6(TC，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15-35。C并優(yōu)選20°C-30°C。實(shí)施例1:將空氣干燥基水分為7.83質(zhì)量％、干燥基灰分為9.34質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為39.54質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為51.12%、干燥基高位發(fā)熱量為6232卡/克、粒度為24X32X5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外熱式炭化爐(圖中未示出)進(jìn)行干餾試驗(yàn)。設(shè)定加熱速率為10_15°C/min，于溫度為90(TC下保溫2小時(shí)，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分為18.74質(zhì)量％，干燥基揮發(fā)分為2.93質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為78.88質(zhì)量％，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性為96%以上，干燥基高位發(fā)熱量為6648卡/克。采用二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為40-80°C，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15-35°C。實(shí)施例2:將空氣干燥基水分為7.83質(zhì)量％、干燥基灰分為9.34質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為39.54質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為51.12%、干燥基高位發(fā)熱量為6232卡/克、粒度為24X32X5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外熱式炭化爐(圖中未示出)進(jìn)行干餾試驗(yàn)。設(shè)定加熱速率為10_15°C/min，于溫度為85(TC下保溫2小時(shí)，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分為18.71質(zhì)量％，干燥基揮發(fā)分為4.28質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為77.81質(zhì)量％，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性為96.8%，干燥基高位發(fā)熱量為6624卡/克。采用二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為40-80°C，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15-35°C。實(shí)施例3:將空氣干燥基水分為7.83質(zhì)量％、干燥基灰分為9.34質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為39.54質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為51.12%、干燥基高位發(fā)熱量為6232卡/克、粒度為24X32X5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外熱式炭化爐(圖中未示出)進(jìn)行干餾試驗(yàn)。設(shè)定加熱速率為10_15°C/min，于溫度為80(TC下保溫2小時(shí)，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分為18.80質(zhì)量％，干燥基揮發(fā)分為3.81質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為78.67質(zhì)量％，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性為96%以上，干燥基高位發(fā)熱量為6729卡/克。采用二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為40-80°C，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15-35°C。實(shí)施例4:將空氣干燥基水分為7.83質(zhì)量％、干燥基灰分為9.34質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為39.54質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為51.12%、干燥基高位發(fā)熱量為6232卡/克、粒度為24X32X5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外熱式炭化爐(圖中未示出)進(jìn)行干餾試驗(yàn)。設(shè)定加熱速率為10_15°C/min，于溫度為75(TC下保溫1.5小時(shí)，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分為18.29質(zhì)量％，干燥基揮發(fā)分為4.40質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為78.74質(zhì)量％，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性為97.2%，干燥基高位發(fā)熱量為6732卡/克。采用二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為40-80°C，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15_35°C。實(shí)施例5:將空氣干燥基水分為7.83質(zhì)量％、干燥基灰分為9.34質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為39.54質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為51.12%、干燥基高位發(fā)熱量為6232卡/克、粒度為24X32X5mm的褐煤型煤的型煤原料放入外熱式炭化爐(圖中未示出)進(jìn)行干餾試驗(yàn)。設(shè)定加熱速率為10_15°C/min，于溫度為65(TC下保溫1.5小時(shí)，制得褐煤型焦，所得型焦的干燥基灰分為17.68質(zhì)量％，干燥基揮發(fā)分為8.83質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為75.05質(zhì)量％，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性為96.3%，干燥基高位發(fā)熱量為6861卡/克。采用二級(jí)冷卻進(jìn)行分離，其中，一級(jí)冷凝器的出口溫度為40-80°C，二級(jí)冷卻器的出口溫度為15_35°C。不同干餾條件下所得型焦性質(zhì)見下表1:表1:干餾條件及型焦工業(yè)分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>附1^%代表空氣干燥基水分；Vad^代表空氣干燥基揮發(fā)分；^%代表干燥基揮發(fā)分；Aad^代表空氣干燥基灰分；％代表干燥基灰分；FCad^代表空氣干燥基固定碳含量；FCd^代表干燥基固定碳含量。實(shí)施例6:型焦的反應(yīng)性測試在溫度為800°C、850°C、900°C、950°C、1000°C、1050。C下對上述型焦進(jìn)行相對二氧化碳的反應(yīng)性測試結(jié)果詳見下表2。測試方法詳見《煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的測定方法》(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T220-2001)。結(jié)果表明，在IOO(TC時(shí)對二氧化碳的反應(yīng)性達(dá)到100%，因而其反應(yīng)性良好。表2:型焦的反應(yīng)性<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種型焦，其特征在于，所述型焦的干燥基揮發(fā)分低于10質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為70％質(zhì)量以上，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于90％，干燥基高位發(fā)熱量為6000卡/克以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的型焦，其特征在于，所述型焦的干燥基揮發(fā)分低于8質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為75%質(zhì)量以上，冷壓強(qiáng)度為500牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于96%，干燥基高位發(fā)熱量為6600卡/克以上。3.—種權(quán)利要求1或2所述型焦的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括以低變質(zhì)程度煤為原料，通過無粘結(jié)劑熱壓成型煤，然后于外熱式干餾裝置中在550°C-IOO(TC溫度下干餾而得到型焦。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述低變質(zhì)程度煤為褐煤或次煙煤；所述外熱式干餾裝置中的溫度為600°C-1000"、優(yōu)選為700°C-1000"、更優(yōu)選為700°C-900°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括所得型煤的外形尺寸為20X30X5mm-70X80X30mm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述型煤的空氣干燥基水分低于10質(zhì)量％、干燥基揮發(fā)分為35質(zhì)量％-55質(zhì)量％、干燥基灰分為8質(zhì)量％-12質(zhì)量％、干燥基固定碳含量為40質(zhì)量％以上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述外熱式干餾裝置為固定床干餾爐。8.—種生產(chǎn)煤氣和焦油的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括將權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的方法所得的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)間接冷卻分離后，獲得煤氣和焦油，其中，所述間接冷卻為多級(jí)冷卻。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述間接冷卻為二級(jí)冷卻，其中，一級(jí)冷卻的冷凝器出口溫度為40°C-80°〇，二級(jí)冷卻的冷凝器出口溫度為15°C_35°C。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述一級(jí)冷卻的冷凝器的出口溫度為50°C_60"，二級(jí)冷卻的冷凝器出口溫度為20°C-30°C。全文摘要本發(fā)明涉及一種型焦及型焦、煤氣和焦油的生產(chǎn)方法。所述型焦的干燥基揮發(fā)分低于10質(zhì)量％，干燥基固定碳含量為70質(zhì)量％以上，冷壓強(qiáng)度為400牛頓/球以上，熱穩(wěn)定性大于90％，干燥基高位發(fā)熱量為6000卡/克以上。所述生產(chǎn)方法以低變質(zhì)程度煤的無粘結(jié)劑熱壓型煤為原料，于外熱式干餾裝置中通過溫度為550℃-1000℃的干餾得到型焦，然后，所得的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)間接冷卻分離后，獲得煤氣和焦油。本發(fā)明所得型焦生產(chǎn)成本較低、反應(yīng)活性良好，其生產(chǎn)工藝簡單有效。文檔編號(hào)C10K1/04GK101775321SQ200910083760公開日2010年7月14日申請日期2009年5月11日優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日發(fā)明者初茉,朱書全,李玉潔,蘇曉輝,邵俊杰,陳元春申請人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;神華國際貿(mào)易有限責(zé)任公司;中國礦業(yè)大學(xué)(北京)