一種閉路循環製取磺化煤的方法
2023-10-11 08:53:24
專利名稱：一種閉路循環製取磺化煤的方法
技術領域：
本發明涉及一種製取磺化煤的方法，具體地說是一種閉路循環製取磺化煤的方法。
背景技術：
磺化煤是濃硫酸與煙煤、褐煤發生磺化反應，使煤結構的芳香環上引入磺酸基 (-S03H)；同時，由於濃硫酸的氧化作用，還把芳香環側鏈上的烷基氧化為羧基(-C00H)和羥基(-0H)，這些基團上的氫都能被一些金屬離子所置換。磺化煤外觀為黑色無光澤顆粒， 粒徑一般控制在2. 0 4. 0mm，呈疏鬆結構，是一種多官能團的強酸性陽離子交換吸附劑， 其化學結構可表示為
^SO3H
R一OH \C00H磺化煤具有比表面積大，表面極性強、吸附能力大和具有良好的離子交換活性等特點，用作汙水清潔劑、軟水劑、溼法冶金中回收金屬、製備活性炭和有機反應的催化劑。磺化煤在水中兼有離子交換和表面吸附兩個作用，它對硝基化合物、胺基化合物、酚類、有機氯、有機磷等都有較好的吸收能力；在醫藥、染料、農藥等行業中用於處理含酚、含氟、含重金屬等離子的工業廢水和回收有機物。其中用磺化煤處理廢水，不僅脫除了深濃的顏色，使水變清，同時還使廢水的化學耗氧量、生化需氧量減少。磺化煤作為環保治理和回收廢水中有機物方面的應用已逐步得到推廣。目前，有很多研究磺化煤製作方法的文獻和專利報導，即關於煤碳種類、煤粒大小、酸煤配比、反應溫度、反應時間等方面研究磺化煤的製作方法，關於閉路循環製取磺化煤的方法未見報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種環保、節能的閉路循環製取磺化煤的方法。本發明的包括如下步驟第一步將原料煤破碎為粒徑2. O 4. Omm的顆粒狀，烘乾水分，稱量後放入控溫攪拌反應裝置內，按酸煤重量份比(4 6) 1，加入硫酸混合液；第二步攪拌加熱至120°C 160°C，反應進行後停止加熱，反應裝置內產生的熱蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恆溫反應9 11小時；第三步冷卻反應物並過濾，得到濾液和固體物質，濾液為殘餘硫酸，送入硫酸混合器，固體為生成物，用此固體1倍量的蒸餾水洗滌此固體生成物，洗液為稀硫酸，送入硫酸混合器；第四步上述固體生成物中加入該固體0.3倍量的10% NaOH溶液中和至接近中
3性，不斷充分攪拌，放置2-6小時後過濾，得到濾液和磺化煤，濾液主要含Na2SO4可回收利用，磺化煤自然風乾得到成品磺化煤。上述的原料煤是指山西平朔煤礦揮發分大於20%的中等變質程度煙煤，主要化學組成如下平朔礦區原料煤煤質分析數據
權利要求
1.一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於包括如下步驟第一步將原料煤破碎為粒徑2. 0 4. Omm的顆粒狀，烘乾水分，稱量後放入控溫攪拌反應裝置內，按酸煤重量份比(4 6) 1，加入硫酸混合液；第二步攪拌加熱至120°C 160°C，反應進行後停止加熱，反應裝置內產生的熱蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恆溫反應9 11小時；第三步冷卻反應物並過濾，得到濾液和固體物質，濾液為殘餘硫酸，送入硫酸混合器， 固體為生成物，用此固 體1倍量的蒸餾水洗滌此固體生成物，洗液為稀硫酸，送入硫酸混合器；第四步上述固體生成物中加入該固體0. 3倍量的10% NaOH溶液中和至接近中性，不斷充分攪拌，放置2-6小時後過濾，得到濾液和磺化煤，濾液主要含Na2SO4可回收利用，磺化煤自然風乾得到成品磺化煤。
2.如權利要求1所述的一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於所述的原料煤是指山西平朔煤礦揮發分大於20%的中等變質程度煙煤，其主要化學成份如下水分Mad: 2. 26-3. 02，灰分 Aad 24. 34-28. 52，揮發份 Vad 26. 15-27. 24，固定碳 FCad 44. 62-50. 23， 硫 St, ad 0. 42-0. 56，有機總量 74. 60-76. 25，真密度 g/cm3 1. 52-1. 56，孔隙率 ％ 30. 26-32. 45。
3.如權利要求1所述的一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於所述的酸煤重量份比指首次磺化反應濃硫酸與煤樣比為(4 5) 1，以後每次磺化反應硫酸混合液與煤樣比為(5 6) 1。
4.如權利要求1所述的一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於所述的硫酸混合液為送入硫酸混合器內的濃硫酸、反應裝置內產生的熱蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、過濾冷卻後的反應物得到的殘餘硫酸、用蒸餾水洗滌固體生成物得到的稀硫酸。
5.如權利要求1所述的一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於熱蒸汽為 SO3 (g)、H2O (g)蒸汽。
6.如權利要求1所述的一種閉路循環製取磺化煤的方法，其特徵在於所述的硫酸混合器為帶有攪拌裝置的容器，每一輪反應均在硫酸混合器中補充濃硫酸以達到酸煤比。
全文摘要
本發明涉及一種製取磺化煤的方法，具體地說是一種閉路循環製取磺化煤的方法。本發明步驟如下將烘乾後粒徑為2.0～4.0mm的原料煤，放入控溫攪拌反應裝置內，按酸煤重量份比(4～6)∶1，加入硫酸混合液；攪拌加熱至120℃～160℃，恆溫反應9～11小時；冷卻並過濾，得到濾液和固體物質，用適量的蒸餾水洗滌固體物質後；加入10％NaOH溶液中和至接近中性，放置2-6小時後過濾，得到濾液和磺化煤。本發明通過硫酸混合器將濃硫酸、反應裝置內產生的熱蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、過濾冷卻後的反應物得到的殘餘硫酸和用蒸餾水洗滌固體生成物得到的稀硫酸全部閉路循環使用，不造成資源浪費；通過冷凝器使反應裝置內產生的熱蒸汽轉變為稀硫酸並閉路循環使用，不產生環境汙染。
文檔編號B01J20/22GK102430388SQ201110263070
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者張建旺, 張立航 申請人:張建旺, 張立航