专利名称：一种提高焦炭产量和性能的煤炭添加剂和方法
技术领域：
本发明属于新型节约能源技术领域，涉及一种提高焦炭产量和性能的煤炭添加剂和方法。
背景技术：
能源是国民经济建设的物质基础。我国的一次能源煤炭为主，煤炭在一次能源需求中的比重为70％左右。据统计在我国消耗的煤炭总量中，直接用于火力发电、工业锅炉、工业窑炉和家庭炉灶等直接燃烧的煤炭高达85％以上。但是，由于传统的用煤方式、低水平的燃烧效率，致使我国能源供需矛盾尖锐，能源利用效率低，能源技术落后，主要工业产品单位能耗比先进国家高出20-50％。同时，由于煤炭的大量直接燃烧直接导致了我国严重的燃煤型大气污染，是大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源，对我国的环境造成了严重破坏，也直接导致了我国严重的燃烧型大气污染。从煤炭的整个使用情况来看，主要包括煤炭燃烧、煤炭干馏、煤炭气化和煤炭液化。其中，这四种煤炭使用其过程中都不可避免的要经过煤焦或半焦的这种形态，也就是说，从煤炭到煤焦的收率和煤焦的性能将对于煤炭的整个使用效率起关键作用。因此，开发能提高煤焦产量和性能的技术，对于提高资源利用率、煤炭总利用率和减轻环境污染有重要作用。
目前已有大量的关于煤炭的清洁节能应用技术方面的研究，如洁净剂、催化助燃剂、清净剂等，以期提高煤炭的性能，改善燃烧状况，减少燃烧尾气和灰渣排放。其改善燃烧状况的机理是借用氧传递学说和电子转移学说([1]肖健立，康华，王振阳，燃煤催化剂催化机理的探讨，《煤炭技术》，2002，21(11)73～75。[2]马振兴，赵洪宾，董振强，燃煤催化剂，《锅炉技术》，2000，31(4)5～7。[3]MckeeDW，Mechanisms of the aikalimetai catalysedgasification of carbon，《Fule》，1983，62(2)170～175.[4]马振兴，郭兴修，李京，韩爱岭，燃煤催化剂的研究与应用，《热能学和工程》，2001，16(6)579～581。[5]Patrick JW，Walker AA，Study of the copper-catalyed combustion of carbon，《Carbon》，1974，12(5)507～515.)，而这类研究主要集中于碱金属、碱土金属和过渡金属的盐及氧化物上。现有的各类煤炭催化剂和添加剂对提高煤炭的性能，改善燃烧状况，减少燃烧尾气和灰渣排放或多或少都有所帮助，但由于实际使用效果、使用过程的安全性、稳定性、经济性及生产可操作性等方面也确实存在不少问题，导致消极因素较大而难以推广，至今还没有出现能大规模应用的好的产品。另外，这些研究有大多数是侧重于降低煤炭着火点和提高煤炭低挥发分含量，所以对整个煤的燃烧效率的提高不是太多，并且对于煤炭其他方面的应用很少涉及。在煤炭用量最大的领域——煤炭燃烧领域，一般理论认为，在燃烧过程中从煤炭开始受热干燥、挥发分释出到挥发分大部分烧完，大约只占煤炭总燃烧时间的10％，而焦炭(煤炭干燥、挥发分释出后的剩余部分)燃烧时间占90％强。另一方面，煤炭中焦炭的可燃质含量约占煤总量的55～97％，焦炭的发热量约占煤总发热量的60～95％(《燃烧理论与污染控制》岑可法、姚强、骆仲决、高翔编著，2004年6月第1版)。因此不论从燃烧时间、燃烧数量和放出热量来看，在煤的燃烧过程中焦炭的燃烧都是最主要的，可以认为煤的燃烧主要是焦炭的燃烧。因此焦炭的燃烧速度、燃烧性能和燃烧热量决定着整个煤炭的燃烧速度、性能和热量。也就是说，煤焦的产量和性能的提高对于煤炭燃烧、煤炭干馏、煤炭气化和煤炭液化等应用领域的节能增效有重要意义。基于我国当前能源和环保的紧急现状，研究和开发出能提高煤焦产量和性能的技术，对于提高煤炭资源利用率、煤炭总利用率和减轻环境污染就显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决煤炭应用中的关键步骤，即开发出提高煤焦产量和煤焦性能的技术，并应用于煤炭燃烧、煤炭干馏、煤炭气化和煤炭液化等领域，以期达到提高煤炭的性能，改善燃烧或生产状况，减少燃烧尾气和灰渣等排放，实现提高煤炭总利用率、节约资源和减轻环境污染等技术和社会目标。
本发明采用的技术方案如下本发明的提高焦炭产量和性能的方法是将合适的表面活化催化剂通过溶解助剂的帮助溶于油性溶媒中，通过特定的方式添加到煤炭中，在渗透助剂的作用下能在煤炭表面和内部均匀分布。经过加热干燥和挥发分析出后，得到高产量和高性能的焦炭，此高性能的焦炭可应用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等多个领域。也可以直接将上述含表面活化催化剂、溶解助剂和渗透助剂的油性物质与其他煤炭应用助剂或催化剂，如脱硫催化剂、氮氧化物催化剂、气化催化剂和液化催化剂等共溶后，通过特定的方式添加到煤炭中，直接应用，使反应速度和产率得到提高，达到提高煤炭利用率、节约煤炭资源、减少污染物、安全高效生产等目的。
所使用的表面活化催化剂选自铝、锌和铁的二苯甲酰甲烷、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、乙二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、邻菲罗啉、乙酰噻吩、环戊二烯等配体的络合物和环烷酸的钠、钾、铝、铁、钴、镍盐等中的一种或多种，优选乙酰丙酮铝、二茂铁和环烷酸钠。含量为0.01％～10.0％，优选0.1％～3.0％。
所使用的溶解助剂选自四氯乙烷、三氯丙烷、三甘醇二氯化物、四甘醇二氯化物、二氯苯、三氯苯、N-羟基甲酰胺、α-羟基丙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酰噻吩、十二烷基磺酸、十二烷基硫酸、十八烷基磺酸、对甲基苯磺酸等中的一种或多种，优选N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和十二烷基磺酸。含量为0.05％～20.0％，优选0.5％～5.0％。
所使用的油性溶媒选自柴油、重油、渣油、松节油，石蜡油，樟脑油、食用油、各种工业和生活废油等中的一种或多种，优选柴油、重油、食用油。含量为55％～99.93％，优选85％～95％。
所使用的渗透助剂选自硬脂酸、苯甲酸、肉桂酸、草酸、丙二酸、马来酸、邻苯二甲酸、甘油酸、丙酸等的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯、乙二酯、丁氧基乙酯、丙三酯、山梨醇酯、苯酯、苄酯和脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油，聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧丙烯聚氧乙烯丙三醇醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚乙酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、苄基苯酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、山梨醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯(4)山梨糖醇酐单硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲基硅油、苯基硅油、氯苯基硅油等中的一种或多种。优选硬脂酸丙三酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油。含量为0.01％～15.0％，优选0.1％～5.0％。
依煤炭的种类、品种、品质及应用工艺工况与使用要求，选取不同比例的表面活化催化剂、溶解助剂和渗透助剂溶于溶媒中，另外可以添加其他煤炭应用助剂或催化剂，如脱硫催化剂、氮氧化物催化剂、气化催化剂和液化催化剂等，制备成均匀分散的溶液或乳状液。使用时，用高压喷流装置或空气喷雾装置形成气雾，雾化液滴一般小于10微米，优选小于2微米。这样能使煤炭原料与气雾接触，保证油性添加剂能最大限度的与所有煤炭颗粒表面分布。再在渗透助剂的作用下，能将表面活化催化剂携带进煤炭颗粒内部和内表面上，确保最大限度的在煤炭原料表面和内部充分分散，从而在以后的催化反应中发挥最大的催化效果。
油性添加剂添加量为煤炭重量的万分之0.1～50，优选万分之0.5到20。
添加后的煤炭，在添加后1分钟到24小时后使用，优选30分钟到4小时，确保催化剂在煤炭内部充分分散，发挥最好效果。
添加后的煤炭原料经过焦化，得到高比表面积和高表面活性的焦炭，比表面积提高20％到200％，而表面活性提高50％到500％，煤焦收率提高10％到30％。当添加后的煤炭原料直接使用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等时，一般反应速度提高20％到300％，煤炭总使用效率提高10％到50％。
本发明的技术原理煤是由多种有机显微组分、无机矿物质及粘土组成的岩石。除了含有水和矿物质(灰分)以外，其可燃和可利用成分主要是碳和氢，并和所含的少量氧、氮、硫一起构成有机聚合物。煤就是由很多不同结构的含C、H、O、N、S的有机聚合物粒子和矿物杂质混合而结合成整体的。各种有机聚合物粒子间，常由不同的碳氢支链相互连结成更大的粒子。大粒子之间夹杂着各种杂质，或留有细小的空穴和缝隙。
煤在受热时，煤粒表面和缝隙里的水分逐渐蒸发变成干燥的煤。同时逐渐使最易断裂的链状或环状碳氢化合物挥发出来，亦即有挥发分释放出来。挥发分的释放速度和煤的特性、加热温度和速度密切相关。释放出来的挥发分如果和氧气相遇，达到着火条件时就开始燃烧。当温度继续升高使煤中较难分解的碳氢化台物也析出、挥发以后，剩下来的就是结构类似于石墨，由很多微小晶粒组成的焦炭。
煤炭的受热形成焦炭的过程包括组分的物理蒸馏和高温分解(和重新结合)，对煤本身来说只有一个分解过程。在热解过程中，可燃气体同二氧化碳和水一道放出，根据煤的组成和热解条件，产生不同量的可冷凝的油类和焦油，其中有含氧化合物和碳氢化合物，主要是各种芳香化合物和含支链结构的芳香化合物。而剩余固体就形成焦炭。
焦炭的产量和性能除了与煤种和生产控制过程直接相关外，还与煤炭中的，尤其是内外表面的性能直接相关。工业实践表明，在炼焦过程中添加ZnCl2、AlCl3、NaOH、H3PO4、活性白土、三氧化二铁或活性炭对于减少焦油产量，提高煤焦产量和气体产量(H3PO4和活性炭除外)，提高低挥发分中的碳氢比，并能在一定程度上提高焦炭的性能(《煤的转化》)。从机理上讲，主要是借助有催化功能的金属离子，包括煤炭内部部分组成灰分的金属离子，催化裂解和重整煤炭中低挥发分，产生较多量的碳氢化合物，减少了焦油的产量。由于较多低分子量碳氢化合物的产生，剩余更多的高碳氢比化合物和焦炭。同时，由于煤炭中焦油物质的减少，焦炭比表面积增加和部分组成灰分的金属离子格位的活化，使得焦炭的性能得到提高。
从上可见，适当添加具有催化功能的金属化合物和能激发煤炭内部灰分金属离子的化合物，就能有效提高焦炭产量和性能。基于这种认识，本发明人主要在催化剂的选择和使用方法上进行了发明创新。选用有良好表面活化催化效果的金属化合物和能将这些金属化合物分散到煤炭内外表面的方法。众所周知，催化剂的催化效果与催化反应表面积直接相关，因此提高反应表面积就能提高催化反应效果。
目前文献报道的各种煤炭类催化剂或添加剂的添加方式有以下几种1)将固体催化剂直接混入煤碳之中的方式，由于催化剂的分散程序不够均匀，催化反应面积小，致使催化作用最差，既使增大添加量也难以获得明显的改善效果。2)喷洒催化剂水溶液的添加方式与直接混入方式相比，催化剂在煤中的分散均匀程度在某种程度上得到了改善，催化剂与煤的反应接触面积有了提高，催化效果得到了较明显的提高。但由于煤炭表面是亲油性的，这种添加方式也不能保证催化剂在煤中完全分散，尤其煤炭内部。3)煤浸渍催化剂水溶液的添加方式在喷洒添加的基础上，进一步改善了催化剂的分散程度与反应接触面积，因而催化效果进一步得到提高。同理，这种添加方式也不能保证催化剂在煤中完全分散并且需要较大的浸渍操作空间，并加大了生产的负担。4)离子交换的添加方式催化效果最好，该方式真正实现了催化剂与煤的化学吸附。但是这需要多道操作，成本高，离子交换的二次污染大，真正的催化效果有限。
本发明选用有良好表面活化催化效果的金属化合物，溶解助剂作用下能与油性溶媒形成均匀的溶液和乳液。采用了独特的喷雾添加方式，能保证最小的添加量和有效成分与煤炭最充分接触。由于溶媒本身的油性，再加上渗透助剂的作用，能快速而有效的将金属化合物携带进煤炭内部，达到最大限度的发挥活化催化效果。对提高煤焦的产量和性能有明显的效果。在与其他煤炭应用助剂或催化剂，如脱硫催化剂、氮氧化物催化剂、气化催化剂和液化催化剂等联合，直接使用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等，反应速度提高，煤炭总使用效率提高，同时能达到环保和生产安全的要求。
本发明方法与其他各类煤炭添加剂相比，本发明具有以下优势1)本发明采用的原料大多数为常规化工原料，能保证大面积长期使用；2)本发明采用的所有原料不含易燃易爆危险品，混配和运输安全方便，成本低，添加量少；3)本发明采用喷雾的添加方式，可以使用于各种锅炉、反应床和反应设备，可以在添加煤炭原(燃)料的过程中添加，不用对原有工艺和流程进行改动，操作方便安全；4)本发明方法效果明显，得到的焦炭比表面积提高20％到200％，而表面活性提高50％到500％，煤焦收率提高10％到30％；5)本发明方法可以与其他多种煤炭催化剂和添加剂催化剂配套使用，没有副作用，协同效果明显，一般反应速度提高20％到300％，煤炭总使用效率提高10％到50％；6)本发明方法采用的所有原料不含重金属和放射性元素，不含剧毒物质，不会带来二次污染等问题；
7)本发明方法添加的量少，效果明显，对于节约资源、节省生产劳动成本、提高生产效率和保证生产安全都有很好的作用。
具体实施例方式
实施例1乙酰丙酮铝1份，二茂铁1份，环烷酸钠1份，N，N-二甲基甲酰胺3份、二甲基亚砜1份，十二烷基磺酸1份，硬脂酸丙三酯1份、邻苯二甲酸二苯酯1份，二甲基硅油1份，柴油200份，重油50份。将乙酰丙酮铝、二茂铁、环烷酸钠、十二烷基磺酸、硬脂酸丙三酯、邻苯二甲酸二苯酯和二甲基硅油依次加入到N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入柴油。柴油加完后加入重质柴油，充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，过滤，清液即为焦炭添加剂。
取无烟煤40吨，烟煤35吨，焦煤25吨，粉碎至粒度小于5mm然后将三种原煤混合，在进入粉碎机时按重量比1∶1000的比例喷雾添加焦炭添加剂，再粉碎至粒度小于3mm，得到炼焦用煤，粘结指数为43，挥发份25％，Y值1.68。将炼焦用煤由液压掏固装置掏固成型，密实度达到1.03～1.09，入炉干馏成焦。焦炭收率提高10～30％，焦炭比表面积提高20～200％，而表面活性提高50～500％。
实施例2二苯甲酰甲烷铁3份，草酸铁1份，EDTA锌1份，环烷酸镍1份，四氯乙烷3份、三氯丙烷3份、三甘醇二氯化物3份、四甘醇二氯化物3份，苯甲酸甲酯、肉桂酸乙酯、草酸丙酯、丙二酸丁酯各1份、脂肪酸聚氧乙烯酯1份，苯基硅油1份，脱硫脱氮催化剂3份，食用豆油500份，餐饮废油100份。将二苯甲酰甲烷铁、草酸铁、EDTA锌、环烷酸镍、甲酸甲酯、肉桂酸乙酯、草酸丙酯、丙二酸丁酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、苯基硅油和脱硫脱氮催化剂依次加入到四氯乙烷、三氯丙烷、三甘醇二氯化物和四甘醇二氯化物溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入食用豆油。柴油加完后加入餐饮废油，充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，过滤，得到清液，即为煤炭燃烧催化剂。
使用时，通过喷雾的方式向煤炭燃料添加煤炭燃烧催化剂，添加比万分之二，添加后静止1～24小时直接进炉燃烧。燃烧效率提高5～20％，节煤率在10～40％，黑烟明显减少，二氧化硫和氮氧化物的排放减少20～40％，炉内无结焦。
实施例3乙酰噻吩铁1份，环烷酸钠1份，环烷酸钾1份，环烷酸铝1份，环烷酸镁1份，N-羟基甲酰胺3份，α-羟基丙酰胺3份，N-羟甲基丙烯酰胺3份，丙烯酰胺3份，脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚和聚氧丙烯聚氧乙烯丙三醇醚各0.5份，苯基硅油1份，柴油100份，石蜡油300份。将乙酰噻吩铁、环烷酸钠、环烷酸钾、环烷酸铝、环烷酸镁、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚和聚氧丙烯聚氧乙烯丙三醇醚和苯基硅油依次加入到N-羟基甲酰胺、α-羟基丙酰胺3份、N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入食用柴油。柴油加完后加入石蜡油，充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，即为活性炭活化催化剂。
将原料煤进行粉碎，小于100目，通过喷雾的方式向粉煤添加所配的活性炭活化催化剂，添加比万分之八，搅拌保证充分接触。用液压掏固装置掏固成型，密室度达到1.03～1.09，入炉干馏成焦。焦进行粉碎，小于100目，入炉在氮气气氛中进行碳化和活化处理(升温速度20℃/min，终温800℃，活化2小时)，活性炭收率提高15～50％，炭比表面积提高40～100％，而表面活性提高100～500％。
实施例4乙二酸铁1份，EDTA铝钠1份，环烷酸钴1份，环烷酸镍1份，环烷酸镁1份，N，N-二甲基乙酰胺3份，二甲基亚砜3份，乙酰噻吩3份，十二烷基磺酸3份，仲辛醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚乙酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、苄基苯酚聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚各0.5份，氯苯基硅油1份，煤炭气化催化剂5份，渣油50份，松节油500份。将乙二酸铁、EDTA铝钠、环烷酸钴、环烷酸镍、环烷酸镁、十二烷基磺酸、仲辛醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚乙酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、苄基苯酚聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚、氯苯基硅油和煤炭气化催化剂依次加入到N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和乙酰噻吩的溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入松节油。柴油加完后加入渣油，充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，即为煤炭气化催化剂。
将原料煤进行粉碎，小于100目，通过喷雾的方式向粉煤添加所配的煤炭气化催化剂，添加比万分之五，搅拌保证充分接触。静止2～8小时后进入鲁奇炉气化，得到民用煤气。煤气中H2、CH4和其他烃类可燃气体含量提高2～20％不等，热值提高5～30％，CO减少10～50％。
实施例5乙酰乙酸乙酯锌1份，环烷酸钴3份，环烷酸镍1份，环烷酸铝1份，三氯丙烷5份，丙烯酰胺3份，十八烷基磺酸2份，山梨醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯和聚氧乙烯(4)山梨糖醇酐单硬酯酸酯各0.5份，二甲基硅油1份，煤炭液化催化剂5份，柴油100份，樟脑油400份。将乙酰乙酸乙酯锌、环烷酸钴、环烷酸镍、环烷酸铝、、十八烷基磺酸、山梨醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯(4)山梨糖醇酐单硬酯酸酯、二甲基硅油和煤炭液化催化剂依次加入到三氯丙烷和丙烯酰胺溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入柴油。柴油加完后加入樟脑油，充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，即为煤炭液化催化剂。
将原料煤进行粉碎，小于100目，通过喷雾的方式向粉煤添加所配的煤炭气化催化剂，添加比万分之五，搅拌保证充分接触。进入液化炉液化，反应条件为350～450℃，初始氢分压为5～25Mpa，转化率提高10～50％，反应时间减少20～200％，液化率提高20～50％。
实施例6乙二酸铁3份，环烷酸钠3份，环烷酸铝1份，N-羟基甲酰胺3份，α-羟基丙酰胺3份，N-羟甲基丙烯酰胺3份，丙烯酰胺3份，聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油各0.5份，柴油500份。将乙二酸铁、环烷酸钠、环烷酸铝、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油依次加入到N-羟基甲酰胺、α-羟基丙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺溶液中，快速搅拌，得到乳状液，一边快速搅拌，一边加入柴油。充分搅拌得到半澄清溶液，有少量不溶物，即为蜂窝煤燃烧催化剂。
使用时，通过喷雾的方式与煤粉混合后静置过夜。然后加粘土，水等混匀后模压为蜂窝煤，晾干后使用。此改进的蜂窝煤着火点低，容易着火，火焰青色，燃烧后一氧化碳和二氧化硫等有害气体少，是农村或城镇郊区好的加热供暖原料。
权利要求
1.一种提高煤焦产量和煤焦性能的煤炭添加剂，其包括表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和油性溶媒。
2.如权利要求1所述的煤炭添加剂，其特征在于所述表面活化催化剂选自铝、锌和铁的二苯甲酰甲烷、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、乙二酸、EDTA、邻菲罗啉、噻吩、环戊二烯等配体的络合物和环烷酸的钠、钾、钙、镁、铝、铁、钴、镍盐等中的一种或多种，优选乙酰丙酮的铝铁络合物、二茂铁和环烷酸钠。
3.如权利要求1所述的煤炭添加剂，其特征在于所述溶解助剂选自四氯乙烷、三氯丙烷、三甘醇二氯化物、四甘醇二氯化物、二氯苯、三氯苯、N-羟基甲酰胺、α-羟基丙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酰噻吩、十二烷基磺酸、十二烷基硫酸、十八烷基磺酸、对甲基苯磺酸等中的一种或多种，优选N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和十二烷基磺酸。
4.如权利要求1中所述的煤炭添加剂，其特征在于所述渗透助剂选自硬脂酸、苯甲酸、肉桂酸、草酸、丙二酸、马来酸、邻苯二甲酸、甘油酸、丙酸等的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯、乙二酯、丁氧基乙酯、丙三酯、山梨醇酯、苯酯、苄酯和脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油，聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚氧丙烯聚氧乙烯丙三醇醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚乙酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、苄基苯酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、山梨醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯(4)山梨糖醇酐单硬酯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲基硅油、苯基硅油、氯苯基硅油等中的一种或多种。优选硬脂酸丙三酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油。
5.如权利要求1中所述的煤炭添加剂，其特征在于所述油性溶媒选自柴油、重油、渣油、松节油，石蜡油，樟脑油、食用油、各种工业和生活废油等中的一种或多种，优选柴油、重油、食用油。
6.如权利要求1-5中任一项所述的煤炭添加剂，其特征在于所述表面活化催化剂表面活化催化剂的含量为0.01％～10.0％，优选0.1％～3.0％。
7.如权利要求1-6中任一项所述的煤炭添加剂，其特征在于所述渗透助剂的含量为0.01％～15.0％，优选0.1％～5.0％。
8.如权利要求1-7中任一项所述的煤炭添加剂，其特征在于所述溶解助剂的含量为0.05％～20.0％，优选0.5％～5.0％。
9.如权利要求1-8中任一项所述的煤炭添加剂，其特征在于所述油性溶媒的含量为55％～99.93％，优选85％～95％。
10.如权利要求1-9中任一项所述的煤炭添加剂，其特征在于其中还含有其他助剂、如脱硫脱氮催化剂、煤炭气化催化剂、煤炭液化催化剂。
11.一种提高煤焦产量和煤焦性能的方法，其包括如下步骤将权利要求1-10中任一项所述的煤炭添加剂加到煤炭中。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述煤炭添加剂用高压喷流装置或空气喷雾装置形成气雾添加到煤炭中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于气雾的雾化液滴一般小于10微米，优选小于2微米。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于所述的添加剂添加量为煤炭重量的万分之0.1～50。优选万分之0.5到20。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其特征在于所述的添加剂添加后的煤炭，在添加后1分钟到24小时后使用，优选30分钟到4小时，确保催化剂在煤炭内部充分分散，发挥最好效果。
全文摘要
本发明涉及一种提高焦炭产量和性能的煤炭添加剂和方法。所述煤炭添加剂含有表面活化催化剂，溶解助剂，渗透助剂和溶媒。所述方法是表面活化催化剂通过溶解助剂的方式溶于油性溶媒中，通过特定的方式添加到煤炭中，在渗透助剂的作用下能在煤炭表面和内部均匀分布。经过加热干燥和挥发分析出后，得到高产量和高性能的焦炭。此高性能的焦炭可应用于煤炭燃烧、干馏、气化和液化等多个领域。也可以直接将上述含表面活化催化剂、溶解助剂和渗透助剂的油性物质与其他煤炭应用助剂共用，使反应速度和产率得到提高，达到提高煤炭利用率、节约煤炭资源、减少污染物、安全高效生产等目的。
文档编号C10L9/10GK101020831SQ200610114749
公开日2007年8月22日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年11月22日
发明者张和平, 邱明建, 陈朝晖, 张春山, 张炜, 张雅丽 申请人:北京金源化学集团有限公司