中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用的製作方法
2023-06-08 13:48:06
中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用，包括超聲萃取、分離等步驟，得到輕組分油和固體渣，並利用固體渣作為粘結劑應用在粘合蘭炭製備型煤和型焦中。本發明得到的輕組分油佔重質煤焦油總量的40％以上，基本能夠將中低溫煤焦油中輕組分全部分離。本發明流程簡單，操作方便，成本低廉，在水下焦油中高含量地分離出輕組分油，由此可知，本發明除了應用於水下重質煤焦油中分離輕組分，還可以直接應用於工業中煤焦油輕重組分的分離。
【專利說明】中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤焦油分質領域，特別涉及一種中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用。
【背景技術】
[0002]煤焦油是煤炭乾餾得到的一種主要目的產物。對煤焦油經過加氫、再分餾可獲得石腦油、柴油餾分、加氫尾油等可替代石油產品的燃料油，此路線相對於煤炭直接液化和間接液化(費託合成)的煤制油路線具有投資低、技術易掌握的特點，是煤炭分質利用和高碳煤炭低碳化利用的優選技術，也是增加國家燃料油供應，緩解我國石油相對短缺的一種重要途徑。
[0003]煤焦油可分為高溫煤焦油和中低溫煤焦油，原理一樣，但溫度不一樣、產品不一樣，高溫主要產品是焦炭，副產煤焦油，中低溫主產品是煤焦油，副產蘭炭。
[0004]根據中低溫煤焦油的餾程分析可知，煤焦油中輕質組成含量約佔總量的44.79%,重質組分含量55.21%，然而，在實際生產中，產出的的水上焦油(依靠密度劃分，浮於水上的焦油為輕質煤焦油)比例很低，只佔總焦油量的5%以下，絕大部分是水下焦油(重質煤焦油)，意味著實際工業中水下的重質煤焦油為95%以上。說明產出煤焦油中的輕質組分僅佔煤焦油總量的5%，其餘都與煤焦油中的煤粉、焦粉、灰分等固體雜質混合，導致輕質組分大幅度降低，這嚴重製約了煤焦油加氫制燃料油技術的推廣應用。目前市場價格，輕質煤焦油一噸約4000元左右，重質煤焦油一噸約1900元左右，因此必須想辦法從重質煤焦油中分離輕組分。
[0005]蘭炭(半焦)是煤炭低溫乾餾的另一種主要目的產物。隨著生產原料煤由塊煤向小粒煤和面煤轉變，生產得到的蘭炭面(粉)合理綜合利用是煤炭乾餾面臨的又一個技術問題。將蘭炭面和粘結劑摻混製成型煤，代替目前市場上緊缺且價格高的無煙塊煤，可使蘭炭面的附加值大幅度提高，而且性能上也優於無煙塊煤。此外，將蘭炭面、少量焦煤摻合粘結劑生產型焦，可有效利用非煉焦煤種生產焦炭的問題，但目前在國內外尚無生產單位，查詢文獻資料亦無相關報導。然而，選擇價格低廉、性能優良的成型粘結劑是型煤、型焦生產的技術關鍵。
【發明內容】
[0006]為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種能夠從水下焦油中高含量分離輕質組分、固體渣性能優良且粘結性好的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法及固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用。
[0007]本發明中低溫重質煤焦油分離方法包括以下步驟:
[0008]I)將重質煤焦油與石油醚按體積比1: (2~5)混合均勻，在超聲作用下萃取得到固液混合物；
[0009]2)將步驟I)得到的固液混合物分離，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的混合液體，和具有粘結性的固體渣；
[0010]3)將步驟2)中的混合液體蒸餾分離得到輕組分油和石油醚。
[0011 ] 所述超聲頻率為40kHz。
[0012]所述步驟I)中萃取15~45min。
[0013]所述步驟2)中固液混合物分離方法為抽濾或離心分離。
[0014]所述石油醚餾程為30~60°C。
[0015]所述步驟3)混合液體在60~80°C下蒸餾。
[0016]固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用。
[0017]所述應用步驟包括:
[0018]按質量份數計，取90~110份粉碎的蘭炭、17~23份重質煤焦油的固體渣混合捏合，冷壓成型、風乾，製得型煤；
[0019]或者按質量份數計，取40~50份粉碎的蘭炭、50~60份粉碎的焦煤與17~23份重質煤焦油固體渣混合捏合，冷壓成型、風乾，製得型煤；型煤在1000~1200°C炭化後，製得型焦。
[0020]所述蘭炭和焦煤粉碎至3mm以下。
[0021]所述冷壓成型的壓力為15~23MPa。
[0022]相對現有技術，本發明將中低溫的重質煤焦油與石油醚按一定比例混合，在超聲振蕩作用下萃取並分離，得到的固體渣為具有粘結性的固體殘渣，而將所得的濾液經蒸餾後，蒸出的液體為可重複利用的低沸萃取劑，留在蒸餾瓶中的液體即為分離得到的重質煤焦油輕質組分。本發明中使用石油醚作為萃取劑，與輕組分油的相溶性好，同時超聲振蕩具有兩個重要作用，一是將重質煤焦油中重組分中包含的輕組分分離，使輕質組分充分分散開，極大增加其與萃取劑的接觸面積；二是利用超聲作用使部分重組分裂解為輕組分，提高了輕組分的比例，所以大幅提高輕組分油溶於石油醚中的含量，萃取效果優異，再經過分離等步驟，得到的輕組分油佔重質煤焦油總量的40%以上，再加上工業中已分離的5%輕組分油，所以本發明基本能夠將中低溫煤焦油中輕組分全部分離。本發明流程簡單，操作方便，成本低廉，在水下焦油中高含量地分離出輕組分油，由此可知，本發明除了應用於水下重質煤焦油中分離輕組分，還可以直接應用於工業中煤焦油輕重組分的分離。
[0023]進一步，石油醚餾程為30~60°C，沸程低，保證石油醚回收時不能將煤焦油中的輕組分蒸出。
[0024] 進一步，混合液體在60~80°C下蒸餾，這不僅保證石油醚全部蒸出時輕組分不能被蒸出，而且還可以利用蘭炭尾氣、廢水的餘熱。
[0025]本發明分離後的固體渣作為粘結劑與粉碎後的蘭炭製備型煤，按比例混捏、成型，製備型煤，製得的型煤落下強度大於89.92%;或與粉碎後的蘭炭、焦煤製備型煤，製得的型煤落下強度在99.39 %以上，進而高溫生產型焦，製得的型焦落下強度最高為99.62 %，抗碎強度M25最高為80.37，耐磨強度Mltl最高為24.15。使固體渣得到綜合利用，過程控制穩定，此外本發明流程簡單，操作方便，成本低廉，可以廣泛應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本發明做進一步詳細說明，但是本發明不僅限於下述的實施情形。
[0028]參見圖1，本發明中低溫重質煤焦油分離方法包括以下步驟:
[0029]I)將重質煤焦油與餾程為30~60°C的石油醚按體積比1: (2~5)混合均勻，在超聲頻率為40kHz的超聲作用下萃取15~45min得到固液混合物；
[0030]2)將步驟I)得到的固液混合物抽濾或離心分離，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的混合液體，和具有粘結性的固體渣；
[0031]3)將步驟2)中的混合液體在60~80°C下蒸餾，該溫度保證了石油醚全部蒸出，而輕組分不能被蒸出，蒸出的液體即為可循環萃取的萃取劑石油醚，剩餘的液體為重質煤焦油中分離得到的輕組分油。
[0032]經測試，可從重質煤焦油中分離40%以上的輕質組分油，該組分油能全部浮於水面。
[0033]本發明固體渣能夠應用在粘合蘭炭製備型煤和型焦中，應用步驟包括:
[0034]按質量份數計，取90~110份粉碎至3mm以下的蘭炭、17~23份重質煤焦油的固體渣混合捏合，15~23MPa冷壓成型、風乾，製得型煤；
[0035]或者按質量份數計，取40~50份粉碎至3mm以下的蘭炭、50~60份粉碎至3mm以下的焦煤、17~23份重質煤焦油固體渣混合捏合，15~23MPa冷壓成型、風乾，製得型煤；型煤在1000~1200°C炭化後，製得型焦。
[0036]本發明提供了重質煤焦油分離輕質組分油和粘結性固體渣的方法，將重質煤焦油與低沸程的石油醚按一定比例混合，石油醚作為萃取劑，與輕組分油的相溶性好，萃取效果好，同時在超聲振蕩作用下萃取一定時間，超聲振蕩具有兩個重要作用，一是將重質煤焦油中重組分中包含的輕組分分離，使輕質組分充分分散開，極大增加其與萃取劑的接觸面積；二是利用超聲頻率為40kHz的超聲作用使部分重組分裂解為輕組分，提高了輕組分的比例，所以大幅提高輕組分油溶於石油醚中的含量，萃取效果優異；對萃取後的液體進行過濾或離心分離，得到的濾渣為具有粘結性的固體殘渣，而將所得的濾液經蒸餾後，蒸出的液體為可重複利用的低沸萃取劑石油醚，剩餘的液體即為分離得到的重質煤焦油中的輕質組分。
[0037]因為石油醚餾程溫度範圍在30~60°C，後續蒸餾分離過程中，在60~80°C溫度段，煤焦油中輕組分最低的沸點是90°C，所以輕質組分不被蒸出，僅將石油醚蒸出。而且蒸餾分離所需的溫度也可利用蘭炭尾氣、廢水的餘熱，很容易達到石油醚的沸點。
[0038]本發明中分離的濾渣作為粘結劑與粉碎後的蘭炭、焦煤按比例混捏、成型，製備型煤，進而高溫生產型焦。不僅使從重質煤焦油中分離的輕質組分增加，而且得到具有粘結性的固體殘渣，使煤焦油得到有效綜合利用。本發明使從重質煤焦油中分離的輕質組分含量大幅提高，濾渣綜合利用，過程控制穩定，此外本發明流程簡單，操作方便，成本低廉，可以廣泛應用。
[0039]實施例一
[0040]將重質煤焦油與餾程為30~60°C的石油醚按體積比1:3混合均勻，在超聲頻率為40kHz超聲作用下萃取30min，將萃取後的混合物抽濾，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的濾液，濾渣為具有粘結性的固體殘渣。對得到的濾液在60~65°C蒸餾，蒸出的液體即為可循環萃取的萃取劑石油醚，剩餘的液體為重質煤焦油中分離得到的輕組分油。經測試，可從重質煤焦油中分離40.10%的輕質組分油，該組分油能全部浮於水面。
[0041]按質量計，將90份粉碎至3mm以下的蘭炭與20份重質煤焦油濾渣混合捏合，20MPa壓力下冷壓成型，風乾製得的型煤落下強度為90.10%。
[0042]按質量計,將50份粉碎至3mm以下的蘭炭、50份粉碎至3mm以下的焦煤與19份重質煤焦油固體渣混合捏合，20MPa壓力下冷壓成型、風乾，製得的型煤落下強度在99.41 %，型煤1100°C炭化後，製得的型焦落下強度為99.33%，抗碎強度M25為75.80，耐磨強度Mltl為24.15。
[0043]實施例二
[0044]將重質煤焦油與餾程為30~60°C的石油醚按體積比1:2混合均勻，在超聲頻率為40kHz超聲作用下萃取45min，將萃取後的混合物離心分離，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的混合液體，固體渣為具有粘結性的固體殘渣。對得到的混合液體在65~70°C蒸餾，蒸出的液體即為可循環萃取的萃取劑石油醚，剩餘的液體為重質煤焦油中分離得到的輕組分油。經測試，可從重質煤焦油中分離39.85%的輕質組分油，該組分油能全部浮於水面。
[0045]按質量計，將100份粉碎至3mm以下的蘭炭與17份重質煤焦油固體渣混合捏合，23MPa壓力下冷壓成型， 風乾製得的型煤落下強度為91.24%。
[0046]按質量計,將40份粉碎至3mm以下的蘭炭、60份粉碎至3mm以下的焦煤與23份重質煤焦油固體渣混合捏合，23MPa壓力下冷壓成型、風乾，製得的型煤落下強度在99.58%,型煤1000°C炭化後，製得的型焦落下強度為99.62%，抗碎強度M25為80.10，耐磨強度Mltl為19.90。
[0047]實施例三
[0048]將重質煤焦油與餾程為30~60°C的石油醚按體積比1:5混合均勻，在超聲頻率為40kHz超聲作用下萃取25min，將萃取後的混合物抽濾，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的濾液，濾渣為具有粘結性的固體殘渣。對得到的濾液在70~75°C蒸餾，蒸出的液體即為可循環萃取的萃取劑石油醚，剩餘的液體為重質煤焦油中分離得到的輕組分油。經測試，可從重質煤焦油中分離40.95%的輕質組分油，該組分油能全部浮於水面。
[0049]按質量計，將110份粉碎至3mm以下的蘭炭與21份重質煤焦油濾渣混合捏合，15MPa壓力下冷壓成型，風乾製得的型煤落下強度為89.92%。
[0050]按質量計,將44份粉碎至3mm以下的蘭炭、52份粉碎至3mm以下的焦煤與20份重質煤焦油固體渣混合捏合，15MPa壓力下冷壓成型、風乾，製得的型煤落下強度在99.46%,型煤1200 V炭化後，製得的型焦落下強度為99.52 %，抗碎強度M25為79.62，耐磨強度Mltl為20.12。
[0051]實施例四
[0052]將重質煤焦油與餾程為30~60°C的石油醚按體積比1:4混合均勻，在超聲頻率為40kHz超聲作用下萃取15min，將萃取後的混合物抽濾，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的濾液，濾渣為具有粘結性的固體殘渣。對得到的濾液在75~80°C蒸餾，蒸出的液體即為可循環萃取的萃取劑石油醚，剩餘的液體為重質煤焦油中分離得到的輕組分油。經測試，可從重質煤焦油中分離40.36%的輕質組分油，該組分油能全部浮於水面。
[0053]按質量計，將105份粉碎至3mm以下的蘭炭與23份重質煤焦油濾渣混合捏合，ISMPa壓力下冷壓成型，風乾製得的型煤落下強度為90.59%。
[0054]按質量計,將48份粉碎至3mm以下的蘭炭、56份粉碎至3mm以下的焦煤與17份重質煤焦油固體渣混合捏合，ISMPa壓力下冷壓成型、風乾，製得的型煤落下強度在99.39%,型煤1100°C炭化後，製得的型焦落下強度為99.47%，抗碎強度M25為80.37，耐磨強度Mltl為19.5 3。
【權利要求】
1.中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:包括以下步驟: 1)將重質煤焦油與石油醚按體積比1:(2~5)混合均勻，在超聲作用下萃取得到固液混合物； 2)將步驟I)得到的固液混合物分離，得到重質煤焦油中的輕組分油與石油醚一起形成的混合液體，和具有粘結性的固體渣； 3)將步驟2)中的混合液體蒸餾分離得到輕組分油和石油醚。
2.根據權利要求1所述的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:所述超聲頻率為40kHz。
3.根據權利要求1所述的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:所述步驟I)中萃取15~45min。
4.根據權利要求1所述的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:所述步驟2)中固液混合物分離方法為抽濾或離心分離。
5.根據權利要求1所述的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:所述石油醚餾程為30~60°C。
6.根據權利要求5所述的中低溫重質煤焦油分離輕組分油和固體渣的方法，其特徵在於:所述步驟3)混合液體在60~80°C下蒸餾。
7.如權利要求1所 述的固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用。
8.根據權利要求7所述的固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用，其特徵在於:所述應用步驟包括: 按質量份數計，取90~110份粉碎的蘭炭、17~23份重質煤焦油的固體渣混合捏合，冷壓成型、風乾，製得型煤； 或者按質量份數計，取40~50份粉碎的蘭炭、50~60份粉碎的焦煤與17~23份重質煤焦油固體渣混合捏合，冷壓成型、風乾，製得型煤；型煤在1000~1200°C炭化後，製得型焦。
9.根據權利要求8所述的固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用，其特徵在於:所述蘭炭和焦煤粉碎至3_以下。
10.根據權利要求8所述的固體渣在粘合蘭炭製備型煤和型焦中的應用，其特徵在於:所述冷壓成型的壓力為15~23MPa。
【文檔編號】C10L5/04GK104164247SQ201410261340
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】閆龍, 王玉飛, 張歡 申請人:榆林學院