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CN103436280B - 利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法 - Google Patents

利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法 Download PDF

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CN103436280B
CN103436280B CN201310412194.1A CN201310412194A CN103436280B CN 103436280 B CN103436280 B CN 103436280B CN 201310412194 A CN201310412194 A CN 201310412194A CN 103436280 B CN103436280 B CN 103436280B
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李克健
武振林
吴秀章
章序文
郭亮东
李月馨
刘云廷
程时富
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China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
China Energy Investment Corp Ltd
Shanghai Research Institute of China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
Shenhua Wuhai Energy Co Ltd
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China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
Shenhua Group Corp Ltd
Shanghai Research Institute of China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
Shenhua Wuhai Energy Co Ltd
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法。该方法包括以下步骤:S1、将煤直接液化残渣依次进行一次热溶萃取、一次固液分离以及聚合改性,得到煤液化改性沥青;S2、将煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤混合,粉碎,捣固压饼,得到煤饼;以及S3、将煤饼送至炼焦炉中在隔绝空气下加热并保温,然后经冷却和筛分处理,得到焦炭。通过将煤直接液化残渣经热熔萃取、固液分离及聚合改性得到的煤液化改性沥青应用到捣固炼焦工艺中,得到了各项指标均达国家一级冶金焦标准的焦炭,且合格产品收率高达82%以上。

Description

利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法
技术领域
本发明涉及煤液化残渣深加工技术领域,具体而言,涉及一种利用煤液化残渣制备焦炭的方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展,现代化和社会发展进程不断加快,我国对石油产品的消费量不断增长,大大超过了同期原油生产的增长速度,导致我们石油进口量逐年俱增,且已经超过了自产量。而我国是个富煤贫油的国家,充分利用丰富的煤炭资源,发展煤炭直接液化等先进的清洁煤技术是减少对国外原油过度依赖,缓解我国石油资源短缺、石油产品供需紧张状况的重要途径之一,同时也是提高我们煤炭资源利用率,减轻燃煤污染,促进能源、经济、环境协调发展的重要举措。
煤炭直接液化是将煤通过高温、高压,在催化剂作用下加氢直接转化成清洁的运输燃料(石脑油、柴油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤直接液化的过程一般是将煤预先粉至0.15mm以下的粒度,再与溶剂配成煤浆,并在一定温度(约450℃)和高压下加氢,使煤中的大分子裂解加氢成较小分子的过程。液化过程中除了得到需要的液化产品以外,还副产一些烃类分子、COX等气体、工艺水和固液分离过程产生的液化残留物(又称煤液化残渣)。液化残渣一般约占进煤量的30%左右。煤液化残渣的利用对液化过程的效率和整个液化厂的经济性和环境保护等均有不可低估的影响。研究煤直接液化残渣的高效、可行的综合利用方法,提取出有价值的产品对提高直接液化过程的经济效益具有重要的现实意义。
煤直接液化残渣主要由无机质和有机质两部分组成,有机质包括液化重油、沥青类物质和未转化的煤,无机类物质(通常称为灰分)包括煤中的矿物质和外加的催化剂。有机类物质中的液化重油和沥青类物质约占残渣量的50%,未转化煤约占残渣量的30%,灰分占20%左右。因此,将液化残渣中约占50%的沥青类物质和重质油分离出来进行综合开发利用,从中提取或制备出更有价值的产品是可行的。
当今对煤液化残渣的利用主要是一些传统的方法,如燃烧、焦化制油以及气化制氢等。作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧,无疑将影响煤液化的经济性,而且液化残渣中较高的硫含量将带来环境方面的问题。焦化制油虽然增加了煤液化工艺的液体油收率,但液化残渣并不能得到最合理的利用,半焦和焦炭的利用途径也不十分明确。将液化残渣进行气化制氢的方法是一种有效的大规模利用的途径,但对残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现,而且残渣中的灰分高达20%以上,这必将给气化炉的排渣带来很大影响。
专利ZL200510047800.X公开了一种以煤炭直接液化残渣为原料等离子体制备纳米炭材料的方法。专利ZL200610012547.9公开了一种将煤液化残渣作为道路沥青改性剂的方法。ZL200910087907.5公开了一种利用煤直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法。专利200910086158.4公开了一种以煤液化残渣制备中间相沥青的方法。但上述方法均以煤液化残渣中的沥青类物质为原料,没有涉及到沥青的改性,而且残渣中沥青类物质的抽提均以价格昂贵的纯化学试剂为溶剂,成本相对比较高。
专利JP59084977公开了一种提取液化残渣中有机质的方法,将抽提得到的有机质(包括重质液化油和沥青烯)全部进行二次加氢裂解,得到轻质石脑油,从而提高总体液化油的收率,但存在着由于沥青类物质的存在致使二次加氢催化剂非常容易积炭失活的问题。专利JP130412公开了一种从煤直接液化残渣中分离出重质液化油和沥青类物质的方法,该方法将分离的重质液化油进行二次加氢裂解得到轻质液化油,而沥青类物质进入煤液化单元进行再液化反应。一方面,由于重质油品的馏分比较重,芳烃含量比较高,二次加氢裂解制轻质燃料反应比较剧烈,不仅要求进行深度加氢,导致氢耗量增加,而且容易造成催化剂因结焦而失活,从而对加氢裂解催化剂的性能提出了很高的要求,要求加氢裂解催化剂具有较强的活性、比较强的抗积炭能力。另一方面,分离出来的沥青类物质进行再液化时,其再液化效果并不好,而且还会造成在液化反应器中沉积、结焦等不良效果,因此该方法并不能实现沥青类物质的合理高效利用。
专利CN101885976A公开了一种从煤液化残渣中提取沥青类物质和液化重油的方法,采用煤直接液化过程中自产的馏分油作为萃取溶剂,将沥青类物质和液化重质油一起萃取分离出来,再采用干馏的方法,将沥青类物质和液化重质油分开,得到沥青中间相,液化重质油适度加氢后返回煤液化单元。液化重质油主要是大于350℃的馏分组成,与沥青类物质结合力比较强,采用高温干馏的方法分离时,会导致其结焦,而难于作为煤液化的循环溶剂使用。专利CN101962560A、CN101962561A公开了一种利用两级萃取从煤液化残渣中提取重质液化油和沥青类物质的方法,该方法以煤直接液化过程自身产生的两个不同馏分段的油品为萃取溶剂,分别对液化残渣进行两级顺序萃取,得到重质液化油和沥青类物质。
虽然上述所公开的方法中得到的重质液化油和沥青类物质均能用作捣固炼焦的粘结剂制备焦炭,但是其具有β-树脂含量低、粘结性差的缺点,对提高焦炭强度效果不明显。如专利CN101962560A、CN101962561A中采用了两级萃取加两次两级固液分离工艺,使得流程比较复杂,并且原料萃取溶剂来源单一且价格较高,产品收率较低,成本较高,得到的沥青类物质的β-树脂含量低,粘结性较差,用于捣固炼焦的粘结剂制备焦炭时,并未使焦炭的机械强度得到明显提高,因此,该产品的开发适用性不强,不适合作为捣固炼焦的粘结剂。
发明内容
本发明旨在提供一种利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法,该方法将得到的中间产物煤液化改性沥青应用到捣固炼焦中制备焦炭,节省了资源,实现了煤液化残渣中沥青类物质的高附加值利用。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法,包括以下步骤:S1、将煤直接液化残渣依次进行一次热溶萃取、一次固液分离以及聚合改性,得到煤液化改性沥青;S2、将煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤混合,粉碎,捣固压饼,得到煤饼;以及S3、将煤饼送至炼焦炉中在隔绝空气下加热并保温,然后经冷却和筛分处理,得到焦炭。
进一步地,制备煤液化改性沥青的步骤包括:S11、将煤直接液化残渣与萃取溶剂混合,搅拌,热溶萃取,得到热溶萃取混合物;S12、将热溶萃取混合物进行固液分离,得到萃取液和萃余物;S13、将萃取液进行溶剂回收,得到萃取物;以及S14、对萃取物进行聚合改性,得到煤液化改性沥青。
进一步地,步骤S11包括:将煤直接液化残渣与萃取溶剂按照质量比1:1~10混合,得到混合液;以及向混合液中通入N2,并在0.15~0.3MPa下以10℃~30℃/h将所述混合液升温至150℃~200℃,恒温搅拌,热溶萃取,得到热溶萃取混合物;热溶萃取的时间为27~50min,恒温搅拌的速率为50~300r/min。
进一步地,煤液化改性沥青中的挥发分含量为35~46wt%,β-树脂含量为18~29.05wt%,软化点为95~150℃。
进一步地,步骤S2中煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤的质量比为1~10:99~90;步骤S3中的加热温度为950℃~1050℃,保温时间为8~16小时。
进一步地,萃取溶剂为四氢呋喃、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、喹啉、煤液化中油和煤焦油馏分油中的一种或多种。
进一步地,固液分离选自热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离和蒸馏分离中的一种。
进一步地,当固液分离采用热压过滤时,其中,热压过滤的温度为120℃~250℃,优选为150℃~200℃;热压过滤的压力为2.9KPa~2.0MPa,优选为0.3MPa~1.0MPa。
进一步地,当固液分离采用旋流分离时,其中,旋流分离的温度为50℃~250℃,入口压力为0.2MPa~0.6MPa。
进一步地,聚合改性选自真空闪蒸聚合、常压热聚合和加压热聚合中的一种。
应用本发明的技术方案,通过将煤直接液化残渣经一次热熔萃取、一次固液分离及聚合改性就能得到β-树脂含量和软化点较高、挥发分较低、粘结性较好且能满足捣固炼焦要求的煤液化改性沥青,将该煤液化改性沥青应用到捣固炼焦工艺中,得到了各项指标均达国家一级冶金焦标准的焦炭,且合格产品收率高达82%以上。该方法不仅工艺简单,成本低,得到的中间产物煤液化改性沥青的开发实用性较强,适合作为捣固炼焦的粘结剂原料,实现了煤液化残渣的合理利用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明一种典型实施例的利用煤直接液化残渣制备焦炭的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了解决煤液化残渣中沥青类物质的高附加值利用问题,本发明提供了一种利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法,如图1所示,包括以下步骤:S1、将煤直接液化残渣依次进行一次热溶萃取、一次固液分离以及聚合改性,得到煤液化改性沥青;S2、将煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤混合,粉碎,捣固压饼,得到煤饼;将煤饼送至炼焦炉中在隔绝空气下加热并保温,然后经冷却和筛分处理,得到焦炭。
通过将煤直接液化残渣经一次热熔萃取、一次固液分离及聚合改性就能得到β-树脂含量和软化点较高、挥发分较低、粘结性较好且能满足捣固炼焦要求的煤液化改性沥青,将该煤液化改性沥青应用到捣固炼焦工艺中,得到了各项指标均达国家一级冶金焦标准的焦炭,且合格产品收率高达82%以上。该方法不仅工艺简单,成本低,得到的中间产物煤液化改性沥青的开发实用性较强,适合作为捣固炼焦的粘结剂原料,实现了煤液化残渣的合理利用。
根据本发明的一种典型实施方式,制备煤液化改性沥青的步骤包括:S11、将煤直接液化残渣与萃取溶剂混合,搅拌,热溶萃取,得到热溶萃取混合物;S12、将热溶萃取混合物进行固液分离,得到萃取液和萃余物;S13、将萃取液进行溶剂回收,得到萃取物;以及S14、对萃取物进行聚合改性,得到煤液化改性沥青。
为了对制备热熔萃取混合物的工艺进行优化,优选地,步骤S11包括:将煤直接液化残渣与萃取溶剂按照质量比1:1~10混合,得到混合液;以及S12、向混合液中通入N2,并在0.15~0.3MPa下以10℃~30℃/h将混合液升温至150℃~200℃,恒温搅拌,热溶萃取,得到热溶萃取混合物;其中热溶萃取的时间为27~50min,恒温搅拌的速率为50~300r/min。本发明将煤直接液化残渣与萃取溶剂按照质量比1:1~10混合可以保证萃取的效果和溶剂回收率,如果煤直接液化残渣与萃取溶剂的质量比高于1:1,则可能会出现萃取溶剂不能够完全将煤直接液化残渣溶解的情况,导致萃取不够彻底;如果煤直接液化残渣与萃取溶剂的质量比低于1:10,则会造成萃取溶剂浪费,增加后续萃取溶剂的回收成本。向混合液中通入N2可以先排除反应器如搅拌釜中的空气,使得反应在无氧的条件下进行。
根据本发明的一种优选实施方式,在步骤S2中煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤的质量比为1~10:99~90;步骤S3中的加热温度为950℃~1050℃,保温时间为8~16小时。
优选地,在上述制备工艺中所采用的萃取溶剂为四氢呋喃、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、喹啉、煤液化中油和煤焦油馏分油中的一种或多种。本发明优选但并不局限于上述萃取溶剂,采用上述萃取溶剂具有萃取率高、易于回收等优势。
本发明仅采用一级热熔萃取、一级固液分离和聚合改性就能够得到符合捣固炼焦用的煤液化改性沥青。其中固液分离的方式包括热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离和蒸馏分离,本发明优选但并不局限于上述所列出的固液分离方式,只要能够将固液充分分离并达到所需效果即可。当采用热压过滤的方式进行固液分离时,热压过滤的温度为120℃~250℃,优选为150℃~200℃;热压过滤的压力为2.9KPa~2.0MPa,优选为0.3MPa~1.0MPa。采用上述温度和压力范围内进行热压过滤,能够较大程度地将固液进行分离。除了热压过滤外,当固液分离采用旋流分离时,旋流分离的温度为50℃~250℃,入口压力为0.2MPa~0.6MPa。
本发明经固液分离后得到的萃余物中的固含量均为50~90wt%,也就是说萃余物中的溶剂含量为10~50wt%。由于固体萃取物中的溶剂含量较高,为了对萃取溶剂进行充分循环利用以降低成本,根据本发明的一种典型实施方式,还包括对萃余物进行汽提并回收萃取溶剂的步骤,其中,经汽提步骤得到的汽提萃余物进行气化或燃烧处理,或者作为透水砖的原料;以及经汽提步骤得到的液体部分进行油水分离,将经油水分离步骤得到的萃取溶剂返回热溶萃取步骤循环利用。经汽提后的固体萃取物中的固含量>90wt%,萃取溶剂含量小于5wt%。
为了节约资源,还包括将溶剂回收步骤得到的萃取溶剂返回热溶萃取步骤进行循环利用的过程,其中采用常压蒸馏、减压蒸馏和蒸发的方式对萃取液进行溶剂回收。
固液分离后得到的萃取液经溶剂回收步骤,得到了灰分含量为0.5~5wt%,挥发分为30~60wt%且β-树脂含量为7.85~10.05wt%的萃取物沥青类物质,将上述成分的沥青类物质经聚合改性后,得到了挥发分含量为35~46wt%,β-树脂含量为18~29.05wt%、软化点为95~150℃的煤液化改性沥青,可见其β-树脂含量和软化点高、挥发分含量较低,作为捣固炼焦的粘结剂原料时粘结性较好,可以作为原料制备出各项指标均达国家一级冶金焦标准的焦炭,且合格产品收率高达82%以上,是一种在配煤捣固炼焦的理想原料。其中聚合改性选自真空闪蒸聚合、常压热聚合和加压热聚合中的一种。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果:
实施例1
1)将300kg煤直接液化残渣与750kg萘油(馏程为160~260℃)加入至搅拌釜中,以60r/min的速率搅拌,得到混合液,向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.2MPa,以每小时10℃的速率将混合液升温至150℃后,以300r/min恒温搅拌,热溶萃取30min,得到热溶萃取混合物。
2)采用热压过滤方式对热溶萃取混合物进行固液分离。其中过滤温度为250℃,过滤压力为2.0MPa,过滤器的滤芯孔径尺寸为50μm。经一级过滤后,收集到867kg的萃取液和180kg的萃余物。
3)将萃取液送入减压蒸馏塔进行溶剂回收,塔顶回收120~210℃的萃取溶剂循环利用,塔底收集到灰分为0.35wt%的萃取物,其喹啉不溶物为0.72wt%,β-树脂含量9.33wt%,挥发分为56%,软化点为85℃,硫含量为0.03%。
4)将上述萃取物沥青通过常压热聚合改性,得到煤液化改性沥青,其中β-树脂含量18wt%,挥发分为46%,灰分含量为0.2wt%,软化点为95℃。
5)将固体萃余物送入至汽提单元,液体部分经油水分离后,得到31.7kg的萃取溶剂,可循环利用,得到146.6kg固体可配煤燃烧或气化。
6)将煤液化改性沥青与1/3焦煤、青海煤按照质量比1:55:44的比例混成配合煤。将配合煤破碎,捣固成高宽比为9.6:1的煤饼后,送至5m的炼焦炉中,在隔绝空气的情况下加热至1050℃保温8小时,进行炼焦,焦炭成熟、冷却后,进行筛分,≥40mm焦炭产量的占焦炭总产量的82%以上。焦炭各项指标均达国家一级冶金焦标准。
实施例2
1)将300kg煤直接液化残渣与3000kg煤液化中油(馏程为150~310℃)加入至搅拌釜中,以75r/min的速率搅拌,向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.3MPa,以每小时30℃的速率升温至170℃后,恒温搅拌,热熔萃取45min,恒温搅拌的速率为50r/min,得到热溶萃取混合物。
2)采用热压过滤方式对热溶萃取混合物进行固液分离。其中过滤温度为120℃,过滤压力为0.4MPa,过滤器的滤芯孔径尺寸为40μm。经过滤后,收集到萃取液和萃余物。
3)将萃取液送入减压蒸馏塔进行溶剂回收,塔顶回收120~210℃的萃取溶剂循环利用,塔底收集到灰分为1.6wt%的萃取物,其喹啉不溶物为1.5wt%,灰分含量为0.85wt%,挥发分为55%,β-树脂含量8.21wt%,软化点为105℃,硫含量为0.023%。
4)将上述萃取物沥青通过常压热聚合改性,得到煤液化改性沥青,其中β-树脂含量29.05wt%,挥发分为39%,软化点为135℃。
5)将固体萃余物送入至汽提单元,液体部分经油水分离后,得到萃取溶剂,可循环利用,得到固体可配煤燃烧或气化。
6)将煤液化改性沥青与1/3焦煤、青海煤、宁煤3灰煤按照质量比3:54:25:18的比例混成配合煤。将配合煤破碎,捣固成高宽比为10.74:1或11.93:1的煤饼后,送至5.5m的炼焦炉中,在隔绝空气的情况下加热至950℃保温16小时,进行炼焦,焦炭成熟、冷却后,进行筛分,≥40mm焦炭产量的占焦炭总产量的86%以上。焦炭各项指标均达国家一级冶金焦标准。实施例3
1)将200kg煤直接液化残渣与800kg蒽油(馏程为220~405℃)加入至搅拌釜中,以85r/min的速率搅拌,向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.15MPa,以每小时12.5℃的速率升温至200℃后,恒温搅拌,热熔萃取27min,恒温搅拌的速率为175r/min,得到热溶萃取混合物。
2)采用热压过滤对热溶萃取混合物进行固液分离。其中过滤温度为300℃,过滤压力为2.9KPa,滤芯孔径尺寸为30m。经过滤后,收集到145kg固体萃余物和849kg的萃取液。
3)将萃取液送入减压蒸馏塔进行溶剂回收,塔顶和塔侧回收萃取溶剂循环利用,塔底分别收集到灰分为1.2wt%萃取物,其喹啉不溶物为3.25wt%,挥发分为50wt%,β-树脂含量为8.01%,硫含量为0.02%。
4)将上述萃取物沥青通过常压热聚合改性,得到煤液化改性沥青,其中β-树脂含量26.70wt%,挥发分为37%,软化点为145℃。
5)将固体萃余物送入至汽提单元,液体部分经油水分离后,得到19.7kg的萃取溶剂,可循环利用,得到124.3kg固体可配煤燃烧或气化。
6)将煤液化改性沥青与与1/3焦煤、青海煤、宁煤3灰煤按照质量比4:51:28:17混成配煤,再将配合煤破碎,捣固成高宽比为12.76:1的煤饼后,送至6.25m的炼焦炉中,在隔绝空气的情况下加热至1000℃保温12小时进行炼焦,焦炭成熟、冷却后,进行筛分,≥40mm焦炭产量的占焦炭总产量的89%以上。焦炭各项指标均达国家一级冶金焦标准。
实施例4
1)将350kg煤直接液化残渣与1000kg煤焦油馏分油(馏程为200~260℃)加入至搅拌釜中,以55r/min的速率搅拌,向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.15MPa,以每小时20℃的速率升温至180℃后,以175r/min恒温搅拌,热熔萃取30min,得到热溶萃取混合物。
2)采用旋流分离热溶萃取混合物,分离温度为250℃,压力为0.6MPa。经过旋流分离后,收集到303kg底流浓液,1039kg顶流清液,将滤液送入减压蒸馏塔,塔顶回收萃取溶剂循环利用,塔底分别收集到灰分为4.9wt%萃取物,其喹啉不溶物为2.57%,挥发分为52%,β-树脂含量为9.01%,硫含量为0.04%。
4)将上述萃取物沥青通过常压热聚合改性,得到煤液化改性沥青,其中β-树脂含量29.05wt%,挥发分为38%,软化点为150℃。
5)将固体萃余物送入至汽提单元,液体部分经油水分离后,得到132kg的萃取溶剂,可循环利用,得到173.6kg固体可配煤燃烧或气化。
6)将煤液化改性沥青与1/3焦煤、青海煤、宁煤3灰煤按照质量比10:44:30:16混成配煤,再将配合煤破碎,捣固成高宽比为12.76:1的煤饼后,送至6.25m的炼焦炉中,在隔绝空气的情况下加热至1000℃保温10小时进行炼焦,焦炭成熟、冷却后,进行筛分,≥40mm焦炭产量的占焦炭总产量的83%以上。焦炭各项指标均达国家一级冶金焦标准。
可见,通过将煤直接液化残渣经一次热熔萃取、一次固液分离及聚合改性就能得到β-树脂含量和软化点较高、挥发分较低、粘结性较好且能满足捣固炼焦要求的煤液化改性沥青,将该煤液化改性沥青应用到捣固炼焦工艺中,得到了各项指标均达国家一级冶金焦标准的焦炭,且合格产品收率高达82%以上。该方法不仅工艺简单,成本低,得到的中间产物煤液化改性沥青的开发实用性较强,适合作为捣固炼焦的粘结剂原料,实现了煤液化残渣的合理利用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用煤直接液化残渣制备焦炭的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将所述煤直接液化残渣依次进行一次热溶萃取、一次固液分离以及聚合改性,得到煤液化改性沥青;
S2、将所述煤液化改性沥青与炼焦用洗精煤混合,粉碎,捣固压饼,得到煤饼;以及
S3、将所述煤饼送至炼焦炉中在隔绝空气下加热并保温,然后经冷却和筛分处理,得到焦炭;
其中,制备所述煤液化改性沥青的步骤包括:
S11、将所述煤直接液化残渣与萃取溶剂混合,搅拌,热溶萃取,得到热溶萃取混合物,所述萃取溶剂为馏程为220~405℃的蒽油;
S12、将所述热溶萃取混合物进行固液分离,得到萃取液和萃余物;
S13、将所述萃取液进行溶剂回收,得到萃取物;以及
S14、对所述萃取物进行聚合改性,得到煤液化改性沥青。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S11包括:
将所述煤直接液化残渣与所述萃取溶剂按照质量比1:1~10混合,得到混合液;以及
向所述混合液中通入N2,并在0.15~0.3MPa下以10℃~30℃/h将所述混合液升温至150℃~200℃,恒温搅拌,热溶萃取,得到所述热溶萃取混合物;
所述热溶萃取的时间为27~50min,所述恒温搅拌的速率为50~300r/min。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述煤液化改性沥青中的挥发分含量为35~46wt%,β-树脂含量为18~29.05wt%,软化点为95~150℃。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S2中所述煤液化改性沥青与所述炼焦用洗精煤的质量比为1~10:99~90;所述步骤S3中的加热温度为950℃~1050℃,保温时间为8~16小时。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述固液分离选自热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离和蒸馏分离中的一种。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,当所述固液分离采用热压过滤时,其中,
所述热压过滤的温度为120℃~250℃;
所述热压过滤的压力为2.9KPa~2.0MPa。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述固液分离采用热压过滤时,其中,所述热压过滤的温度为150℃~200℃。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述固液分离采用热压过滤时,其中,所述热压过滤的压力为0.3MPa~1.0MPa。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法,其特征在于,当所述固液分离采用旋流分离时,其中,
所述旋流分离的温度为50℃~250℃,入口压力为0.2MPa~0.6MPa。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述聚合改性选自真空闪蒸聚合、常压热聚合和加压热聚合中的一种。
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