專利名稱：用團(tuán)聚的次煙煤產(chǎn)生固體燃料的改進(jìn)方法
專利說明 本發(fā)明是關(guān)于將次煙煤(團(tuán)聚物)分離成由脫油團(tuán)聚物形成的固體燃料和可蒸餾的液體烴類燃料地一種改進(jìn)方法。
該團(tuán)聚工藝提供了一種回收和維持水煤漿的細(xì)粒碳質(zhì)部分呈容易與煤中的水和灰雜質(zhì)分離的形式的方法。當(dāng)液態(tài)烴(稱為橋接油)加入細(xì)粒煤的水漿時，該油優(yōu)先濕潤基本上疏水的煤碳質(zhì)部分，并使其團(tuán)聚。然后，這些團(tuán)聚物和仍留在水相的親水礦物質(zhì)分離?？墒?，想要團(tuán)聚次煙煤(劣質(zhì)燃料)和從該煤分離出橋接油特別困難。所消費(fèi)的油量取決于作橋接油的重油種類，如果約大于10%的橋接油不能回收(即油回收后，仍留在煤中)，那么，這樣消費(fèi)的油就成為實(shí)施該工藝的成本，并且在絕大多數(shù)情況下，成了使該工藝不能工業(yè)應(yīng)用的消耗品。
美國專利4415335公開了一種將團(tuán)聚的細(xì)粒煤混合物與橋接液體烴類分離的方法，該方法包括在＞200℃溫度下，將該團(tuán)聚物與蒸汽接觸以便從該煤粒中分離出液體烴。特別是公開了用沸程為240～340℃的輕瓦斯油作團(tuán)聚油的方法，沒有公開原煤種類。然而這樣的輕油不適宜作次煙煤的橋接油。
含重油或重油和輕油混合物的橋接油可用來團(tuán)聚次煙煤。然而該橋接油的消費(fèi)量比較高，即12～25%，由于油的價(jià)格，使得該工藝不可能工業(yè)應(yīng)用。
為此，本領(lǐng)域需要有一種能有效團(tuán)聚次煙煤并也能有效回收橋接油的方法，以便減少油耗，使該完全團(tuán)聚和分離的方法能工業(yè)應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種從橋接重油和次煙煤的團(tuán)聚物中有效回收油的方法。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種將團(tuán)聚的次煙煤和橋接重油分離的方法，這樣回收到的煤產(chǎn)物是一種高熱值和低吸濕度的改良燃料。
由下列描述和附加的權(quán)利要求會明顯看到本發(fā)明的這些目的和另一些目的。
本發(fā)明提供一種分離細(xì)粒次煙煤與團(tuán)聚過程用的重油的團(tuán)聚混合物，以回收可蒸餾油和提供改良的固體燃料的方法。該方法包括在約1個大氣壓下，在250～350℃溫度，將團(tuán)聚物與蒸汽或惰性氣體接觸，這樣分離出的固體燃料含殘余重油小于7%(重量)，通常含3%或3%以上的殘余重油，并且具有濕度顯著減少的特征。通常重油回收率約為45～80%。
附圖

圖1是將二種不同的次煙煤和熱煙煤先用油團(tuán)聚，然后按本發(fā)明將該團(tuán)聚物脫油而得到的其濕度減少的曲線圖。
圖2是在30℃，原次煙煤(Ⅰ，參考圖1)及其脫油團(tuán)聚物的濕含量隨大氣相對濕度變化的曲線圖)。
圖3是在30℃，原次煙煤(Ⅱ，參考圖1)及其脫油團(tuán)聚物的濕含量隨大氣相對濕度變化的曲線圖。
本發(fā)明的方法利用基本上由20～50%輕烴稀釋劑和50～80%劣質(zhì)重油組成的橋接液體來團(tuán)聚次煙煤而制成的團(tuán)聚次煙煤。因而，重油對輕烴稀釋劑的比約為4∶1-1∶1。輕烴稀釋劑這一術(shù)語是指象石腦油、煤油、柴油等這樣的油，重油這一術(shù)語是指瀝青和重質(zhì)原油以及本領(lǐng)域公認(rèn)的其它重油。盡管通常用相對少量的橋接油〔例如2～5%(按煤的重量計(jì))那么低〕來團(tuán)聚煙煤，但為了有效地團(tuán)聚次煙煤，要用大量橋接油，其量可以是12～25%(按煤的重量計(jì))。
加拿大專利1216551(1987·1·3發(fā)表的)公開了用重油橋接油和輕烴稀釋劑形成次煙煤團(tuán)聚物的優(yōu)選方法。其在此作為參考。
本文用的低品位次煙煤的定義是指含碳74～78%(重量)(干態(tài)無灰)、氫3.5～5.5%(干態(tài)無灰)和比較高的氧含量約16～25%(重量)(干態(tài)無灰)的煤。低品位次煙煤的其它特征是比較高的濕含量(約10～30%)、高干灰含量(12～40%)，揮發(fā)份大于38%(干態(tài)無灰)、固定碳小于62%(干態(tài)無灰)、1～10%羧基形式的氧。
而該團(tuán)聚物的大小對本發(fā)明不是特別關(guān)鍵，優(yōu)選形狀的次煙煤團(tuán)聚物的大小為0.6～30mm。
特別，橋接油的優(yōu)選組合物是重度為10-20°API的重油(例如Mayan油)和柴油的混合物，混合比約1∶1。此外，可用重度5.5-10°API的瀝青代替重油。通常，可用重油、瀝青或任何其它劣質(zhì)油做橋接油。劣質(zhì)油一般是指有下列特征的那些油，API重度7-約20;比重(20℃)約0.900～1.100;硫含量2%～5.0%;總固體(mg/L)1～15;粘度(cst，40℃)3～500;以及勉強(qiáng)合格的可蒸餾的特征和通常有高的雜原子和雜質(zhì)含量的特征。該橋接油也可以是乳化物，當(dāng)該橋接液是這樣的乳化液時，通常不需要輕油稀釋劑。然后，在大氣壓下或低真空度(例如約800mbar)下，用本領(lǐng)域公知的普通方法將該團(tuán)聚物送入加熱區(qū)。在加熱區(qū)中，該團(tuán)聚物被直接(用載氣)或間接加熱，或兩者皆用。加熱的結(jié)果產(chǎn)生可蒸餾的油和硬化的團(tuán)聚物。加熱區(qū)的溫度為250-350℃，通常，應(yīng)用高于350℃的溫度，結(jié)果使硬化的團(tuán)聚物的揮發(fā)份含量低于標(biāo)準(zhǔn)含量。
用這種方法提取次煙煤團(tuán)聚物的橋接油，這樣產(chǎn)生的團(tuán)聚顆粒的濕度至少減少5%(在96%相對濕度下)，而熱處理煙煤團(tuán)聚物生成的團(tuán)聚物的濕度僅減少約3%。
因此，業(yè)已發(fā)現(xiàn)按本發(fā)明制成的這種固體燃料含油小于3-7%(重量)(干煤基)。通常，最初用的橋接油的45-80%可回收。這種特別情況使本發(fā)明的團(tuán)聚次煙煤的工藝方法可能工業(yè)應(yīng)用。
建造由蒸汽發(fā)生器、惰性氣體供給系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和冷凝和回收部件組成的實(shí)驗(yàn)裝置，以便在各種溫度下，用各種惰性載體，試驗(yàn)團(tuán)聚物樣品。用浸沒在操作溫度最高為450℃的流態(tài)沙浴中的加熱蛇管來產(chǎn)生蒸汽。用計(jì)量泵壓送水通過該蛇管。該加熱裝置包括裝有擋板的旋轉(zhuǎn)玻璃反應(yīng)器，在減壓或正壓惰性載氣下，用紅外輻射進(jìn)行加熱。裝有冷卻水套的蛤斗式輻射爐可在1/2～3分鐘內(nèi)使溫度達(dá)到200-900℃。裝在樣品床內(nèi)的熱電偶用來控制溫度。玻璃反應(yīng)器以各種速度旋轉(zhuǎn)，多球冷凝/冷卻器與玻璃反應(yīng)器連接并隨其一起旋轉(zhuǎn)，用液氮由外部進(jìn)行冷卻。放出的氣體在玻璃冷卻器中被冷凝，殘余的氣體經(jīng)過第二冷凝器、活性炭捕集器和冷凝汽瓣，然后放出或泵入真空泵。稱過重的團(tuán)聚物和原煤樣品(200-500gms)放進(jìn)玻璃反應(yīng)器中，將整個組裝件放進(jìn)爐式反應(yīng)器中，并連接到Rotevap

。旋轉(zhuǎn)時，用惰性氣體吹掃該反應(yīng)器，然后，爐子點(diǎn)火，在比較試驗(yàn)中調(diào)節(jié)并維持加熱速度。適當(dāng)調(diào)節(jié)載氣流速(或真空度)。在預(yù)定時間內(nèi)，在要求的溫度下進(jìn)行該處理。用冷的二氧化碳?xì)怏w急冷該反應(yīng)器里的東西。該處理完成后，將反應(yīng)器和冷凝器里的東西都進(jìn)行稱重。然后將該冷凝器放入蒸餾裝置內(nèi)，通過蒸餾，用甲苯測定冷凝物的含水量。測定回收的油量并對照團(tuán)聚用去的油量計(jì)算%回收率。
用兩種次煙煤和煙煤進(jìn)行濕度試驗(yàn)，逐個測定原煤、團(tuán)聚煤和按本發(fā)明脫油的團(tuán)聚煤每種情況的濕度。該結(jié)果示于表1中。先用原煤進(jìn)行濕度試驗(yàn)，然后用團(tuán)聚煤試驗(yàn)，接著用按本發(fā)明方法制成的脫油團(tuán)聚煤試驗(yàn)。從圖1可以看到，相對該原煤，次煙煤Ⅰ和Ⅱ的團(tuán)聚和按本發(fā)明脫油的復(fù)合效應(yīng)分別是濕度減少15.6%單位(即濕度從29.3%降到13.7%)和13.3%單位。然而對于煙煤，該濕度減少值是2.3%(即濕度從5.2%降到2.9%)。
圖2表示在30℃，原煤(上述次煙煤Ⅰ)和該煤的脫油團(tuán)聚物的濕含量與相對濕度的關(guān)系曲線圖。該脫油團(tuán)聚物的濕含量總是低于相對濕度為20-約70%的原煤的濕含量，共所低的量超過2%單位。由于在這點(diǎn)后原煤濕度迅速增加，因此，煤和脫油團(tuán)聚物之間的差值是非常顯著的。
圖3表示在30℃，(上述的)次煙煤Ⅱ和按本發(fā)明由該煤制成的脫油團(tuán)聚物的濕含量與相對濕度的關(guān)系曲線。該脫油團(tuán)聚物的濕含量總是低于相應(yīng)原煤的濕含量，在相對濕度20～90%的情況下，該差值顯著增加，由3%上升至13%。
表1、2和3表示從次煙煤Ⅰ(表1)、次煙煤Ⅱ(表2)和為了比較從熱煙煤(表3)的團(tuán)聚物中回收可蒸餾油的試驗(yàn)結(jié)果。脫油工藝是用三種不同的方法進(jìn)行的。第一在減壓下，第二大氣壓下用氮?dú)庾鬏d氣，第三在大氣壓下用蒸汽。使用250℃、300℃和350℃三種溫度。從該表可以看到，熱煙煤團(tuán)聚物的熱處理使?jié)穸葍H減少約3%，熱處理的次煙煤團(tuán)聚物(表1和表2)與該團(tuán)聚物比較，其濕度減少7.1%和5.6%單位。一般來說，在350℃，用蒸汽從次煙煤得到的油回收率最高(表1和2)。
表1和表2的結(jié)果表明熱處理和本發(fā)明的脫油工藝不會顯著減少次煙煤團(tuán)聚物的熱容量。
表1 熱處理次煙煤Ⅰ團(tuán)聚物的可蒸餾油的回收率 油回收率(%)產(chǎn)物特性 溫度 團(tuán)聚物 直接測定的 VMb濕度 熱值 (℃) 失重a冷凝油 (%) (%) Btu/Ib --49.620.912280 25038.433.545.115.412280 減壓30043.138.344.114.412340 35078.363.939.412.712400 25036.332.645.416.412220 氮?dú)夥?0052.247.043.515.012220 35065.259.440.913.712350 25028.835.346.116.112120 蒸汽30051.753.543.514.612200 氣氛35076.978.241.513.812260 a、校正為在相同條件下測得的處理煤樣的失重;用蒸汽做試驗(yàn)，對煤的失重僅做非冷凝物方面的校正。
b、干基 VM＝揮發(fā)份。
表2 熱處理次煙煤Ⅱ團(tuán)聚物的可蒸餾油的回收率 油回收率(%)產(chǎn)物特性 溫度 團(tuán)聚物的 直接測定的 VMb濕度 熱值 (℃) 失重a冷凝油 (%) Btu/Ib ---48.613.013350 25019.216.3 減壓30035.134.745.07.213200 35053.651.741.46.213250 25037.933.044.68.813170 氮?dú)夥?0042.539.043.78.413150 35063.056.541.57.313130 25019.924.144.88.113100 蒸汽30039.642.742.89.312910 氣氛35055.062.040.87.412990 a、校正為在相同條件下測得的處理煤樣的失重;用蒸汽做試驗(yàn)，對煤的失重僅做非冷凝物方面的校正。
b、干基 VM＝揮發(fā)份 表3 熱處理熱煙煤團(tuán)聚物的可蒸餾油的回收率 油回收率(%)產(chǎn)物特性 溫度 團(tuán)聚物的 直接測定的 VMb濕度 熱值 (℃) 失重a冷凝油 (%) Btu/Ib --46.05.914070 25014.914.944.94.013850 減壓30039.539.543.02.813550 35051.645.342.62.513620 25035.634.943.83.913690 氮?dú)夥?0052.549.942.33.513600 35061.565.041.12.913610 25031.235.043.43.613670 蒸汽30047.151.242.43.413490 氣氛350-83.040.62.813560 a、校正為在相同熱處理?xiàng)l件下煤的失重;用蒸汽做實(shí)驗(yàn)，對煤的失重僅做非冷凝物方面的校正。
b、干基 VM＝揮發(fā)份
權(quán)利要求
1、分離用劣質(zhì)橋接液制成的細(xì)粒原次煙煤團(tuán)聚物以生成脫油團(tuán)聚物固體和可蒸餾烴類液體的方法，其包括基本上在大氣壓下，在250℃～350℃溫度下，將所說的團(tuán)聚物與蒸汽或惰性氣體接觸，這樣分離成的固體含殘余橋接液約小于7%并且特征在于在相對濕度為96%時其濕度與所述團(tuán)聚物的濕度比較至少減少5%。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的步驟是用蒸汽進(jìn)行的。
3、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的橋接液包括50～80%(重量)重油和20～50%(重量)柴油。
4、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的分離得到的固體燃料含3～7%(重量)橋接油。
全文摘要
提供一種將團(tuán)聚的次煙煤和用來形成團(tuán)聚物的橋接重油分離的方法。分離是基本上在大氣壓下，在250-350℃溫度下，將該團(tuán)聚物與惰性氣體或蒸汽接觸而進(jìn)行。
文檔編號C08L83/04GK1038109SQ8810800
公開日1989年12月20日 申請日期1988年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月1日
發(fā)明者杰茲尼·斯蒂芬·賈奈克, 阿利·阿爾佩爾·圖拉克, 沃達(dá)·帕夫萊克, 博萊斯勞·萊斯齊克·伊利亞夏克 申請人:艾伯塔省研究會, 電子研究所有限公司