一种兰炭的制备方法与流程

本发明涉及兰炭的制备领域，更具体地，涉及一种兰炭的制备方法。
背景技术：
煤直接液化技术是通过高温、高压和加氢，在催化剂作用下将固体煤直接转化成清洁的便于运输和可以使用的液体燃料或化工原料的一种先进的洁净煤技术。在煤炭直接液化工艺中，除了得到所需要的汽油、柴油等液体外，还产生了占原料煤重量20％-30％的主要副产物煤直接液化油渣。煤直接液化油渣中含有50％的未转化煤、煤中矿物质和煤液化催化剂、20％的重油以及30％的沥青烯、前沥青烯，总芳烃含量0.2％以上，热值高达7000大卡以上。2015年，煤直接液化油渣被列入危险固体废物名录，转移和处置需符合相关法律要求。煤直接液化油渣通常的处理办法是与动力煤掺混，作为火力发电厂锅炉燃料使用，吨产品售价一般在240元左右，经济效益低下。目前，在煤直接液化油渣的利用方面，国内陆续作了一些研究工作。cn200610012547.9公开了用煤直接液化油渣作道路沥青改性剂及其应用方法。这种道路沥青改性剂的应用方法是将煤直接液化油渣粉碎至100目以下，与沥青在100-250℃下按煤直接液化油渣占改性沥青的重量比为5-30％混合均匀。cn200510047800.x披露了一种以煤直接液化油渣为原料，采用电弧等离子体制备纳米炭纤维材料的方法。该方法是将未经任何处理的煤直接液化油渣置于直流电弧等离子体炬中热处理，氮气作为电弧工作气体，在常压下，经过120～175秒后，即可得到纳米炭纤维材料，制备过程无需添加任何催化剂。以上两种方法虽然思路较好，但要大规模的工业化应用还有很多基础性工作要做。研究如何对直接煤液化油渣进行无害化处理，并充分利用其高热值、高含油量的产品特点成为一项技术难题。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种兰炭的制备方法，以解决现有技术中煤直接液化渣的无害化处理无法工业化大规模应用的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种兰炭的制备方法，包括将煤直接液化油渣和洗精煤混合，得到混合物，将混合物进行热解反应，得到兰炭。进一步地，混合物中，煤直接液化油渣占混合物的重量百分比大于0，小于等于30％。进一步地，混合物中，煤直接液化油渣占混合物的重量百分比为10～20％。进一步地，洗精煤的格-金焦型为a型。进一步地，煤直接液化油渣的粒径≤3mm。进一步地，洗精煤的粒径≤3mm。进一步地，热解反应温度为800～900℃，反应时间为4～6h。进一步地，进行热解反应后，还包括对反应得到的产物进行冷却吸收以得到兰炭的步骤；优选地，冷却吸收的过程中同时得到了焦油和煤气，在冷却吸收的步骤之后，还包括对冷却吸收的产物进行分离以得到兰炭、焦油及煤气的步骤。进一步地，冷却吸收的过程中采用的冷源为煤气。进一步地，煤气进行冷却吸收之后形成了热煤气，将热煤气返回至热解反应过程中作为反应热源使用。进一步地，煤气的30～50％作为冷源参与冷却吸收过程。应用本发明的兰炭的制备方法，该方法是以煤直接液化油渣和洗精煤为原料制备了兰炭。通过与洗精煤一起制备兰炭，可以对煤直接液化油渣进行无害化处理，并充分利用其高热值、高含油量的产品特点。而且，本发明提供的兰炭制备方法操作简单，可以在工业上大规模应用。煤直接液化油渣中含有大量的煤直接液化过程产生的液化重油、沥青烯、前沥青烯，而液化重油、沥青烯、前沥青烯在热解过程中表现出极高的粘结性，煤直接液化油渣粘结指数高达90以上，因而在热解过程中掺炼煤直接液化油渣可以起到替代焦煤的作用。尤其需要说明的是，本发明中将煤直接液化油渣和洗精煤混合后一起参与热解反应，除了能够有效利用煤直接液化油渣中的热值和油分以外，配合洗精煤还有利于防止煤直接液化油渣单独热解易导致的焦化困难和兰炭品质低的问题。这是由于，洗精煤挥发分较高、灰分较低、硫含量较低，且发热量较高、无粘结性，配合煤直接液化油渣进行热解反应，可降低高温下煤直接液化油渣的流动性和产品灰分，进而可以促进成焦，且获得的兰炭具有良好的品质。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实施例的兰炭的制备方法的工艺示意图。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。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。正如
背景技术：
部分所描述的，研究如何对直接煤液化油渣进行无害化处理，并充分利用其高热值、高含油量的产品特点成为一项技术难题。为了解决这一技术问题，本发明提供了一种兰炭的制备方法，如图1所示，该方法包括：将煤直接液化油渣和洗精煤混合，得到混合物；将混合物进行热解反应，得到兰炭。利用本发明的兰炭的制备方法，可对煤直接液化油渣进行无害化处理。煤直接液化油渣中含有大量的煤直接液化过程产生的液化重油、沥青烯、前沥青烯，而液化重油、沥青烯、前沥青烯在热解过程中表现出极高的粘结性，煤直接液化油渣粘结指数高达90以上，因而在热解过程中掺炼煤直接液化油渣可以起到替代焦煤的作用。洗精煤挥发分较高、灰分较低、硫含量较低，发热量较高，软化温度较高，无粘结性，因而在煤直接液化油渣炼焦过程中掺炼部分洗精煤，可降低高温下煤直接液化油渣的流动性和产品灰分。在一种优选的实施方式中，混合物中，煤直接液化油渣占混合物的重量百分比大于0，小于等于30％，优选地，混合物中，煤直接液化油渣占混合物的重量百分比为10～20％。将混合物中煤直接液化油渣的重量比控制在上述范围内，能够进一步降低混合物料在高温下流动性，甚至可以达到无流动性的状态，从而有利于防止热解过程中原料外泄，进一步提高生产安全性。在一种优选的实施方式中，洗精煤的格-金焦型为a型。a型洗精煤挥发分更高、灰分更低、含硫量更低，且发热量更高、无粘结性，使用该类型的洗精煤与煤直接液化油渣进行热解反应，能够进一步提高兰炭的品质。同时还能够进一步降低高温下煤直接液化油渣的流动性，以进一步促进成焦，并提高生产安全性。为了进一步提高热解反应的效率，在一种优选的实施方式中，煤直接液化油渣的粒径≤3mm。优选地，洗精煤的粒径≤3mm。将煤直接液化油渣和洗精煤的粒径控制在上述范围内，可使混合物的组分分散的更加均匀，且热解效率更高，可进一步提高生产效率。在一种优选的实施方式中，热解反应温度为800～900℃，反应时间为4～6h。在该反应条件下热解反应更彻底。在一种优选的实施方式中，进行热解反应后，还包括对反应得到的产物进行冷却吸收以得到兰炭的步骤；优选地，冷却吸收的过程中同时得到了焦油和煤气，在冷却吸收的步骤之后，还包括对冷却吸收的产物进行分离以得到兰炭、焦油及煤气的步骤。煤直接液化油渣中含有的大量液化重油、沥青烯、前沥青烯，在高温焦化过程中，会在高温热解反应的过程中释放出大量的煤气和焦油。该处理步骤可使热解反应过程中产生的分离回收煤气和焦油产物，一方面可以提高煤直接液化油渣的无害化处理程度，另一方面，煤气和焦油也是下游化工产品生产的重要原料。在一种优选的实施方式中，冷却吸收的过程中采用的冷源为煤气。优选地，如图1所示，煤气进行冷却吸收之后形成了热煤气，将热煤气返回至热解反应过程中作为反应热源使用，优选地，如图1所示，煤气的30～50％作为冷源参与冷却吸收过程。此种工艺实现了热量充分回收，大大降低了生产成本，同时实现了工艺过程燃料自给自足。以下将通过实施例进一步说明本发明的有益效果：煤直接液化油渣性质见表1，洗精煤性质见表2。表1煤直接液化油渣性质表2洗精煤性质实施例1(1)将煤直接液化油渣和洗精煤单独粉碎并分别过筛，制成粒径小于等于3mm的粉末，备用。(2)将煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比15:85进行混合搅拌，混合均匀，制得混合原料粉。(3)将混合原料粉置于回转窑内，对原料进行加热处理，升温至回转窑焦炉入口温度为850℃，保持5小时以进行热解反应。(4)反应完毕后，对反应得到的液态、气态产物通过冷却吸收工艺得到兰炭、焦油和煤气。(5)将所产生的煤气的40％作为冷源用于步骤(4)中反应产物的冷却吸收过程，煤气经过冷却吸收之后形成热煤气，将热煤气返回至热解反应过程中作为热源使用。表3至表5为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表3焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭9.10.562.2888.36表4焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.2711.79.2412.261.12表5煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气52.113.0117.817.010.782.5实施例2制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：步骤2中煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比20:80进行混合搅拌。步骤3中对原料进行加热处理过程中，回转窑焦炉入口温度为800℃，保持6小时以进行热解反应。表6至表8为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表6焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭9.30.592.3088.39表7焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.2911.79.2413.121.14表8煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气52.513.1517.787.050.752.5实施例3制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：步骤2中煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比10:90进行混合搅拌。步骤3中对原料进行加热处理过程中，回转窑焦炉入口温度为900℃，保持4小时以进行热解反应。表9至表11为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表9焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭8.30.472.2489.02表10焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.2511.99.2712.161.09表11煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气52.113.2417.887.070.752.4实施例4制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：步骤2中煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比1:99进行混合搅拌。表12至表14为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表12焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭4.690.381.8682.6表13焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.1613.69.0513.131.11表14煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气53.612.5917.687.050.782.38实施例5制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：步骤2中煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比30:70进行混合搅拌。表15至表17为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表15焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭11.50.851.8680.26表16焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.2512.689.2513.561.26表17煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气50.5612.8516.327.260.652.6实施例6制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：步骤2中煤直接液化油渣粉末和洗精煤粉末按照重量比35:65进行混合搅拌。表18至表20为本实施例中制备的热解产品的质量指标。表18焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭12.10.911.8580.05表19焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.2512.539.1613.561.24表20煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气50.5312.5616.387.070.742.6对比例1(1)将洗精煤制成粒径小于等于3mm的粉末，置于回转窑内进行加热处理，升温至回转窑入口温度为850℃，保持5小时以进行热解反应。(2)反应完毕后，对反应得到的液态、气态产物通过冷却吸收工艺得到兰炭、焦油和煤气。(3)将所产生的煤气的40％作为冷源用于步骤(2)中反应产物的冷却吸收过程，煤气经过冷却吸收之后形成热煤气，将热煤气返回至热解反应过程中作为热源使用。表21至表23为本对比例中制备的热解产品的质量指标。表21焦炭质量指标单位，％(质量分数)名称灰分硫含量挥发分固定碳兰炭4.650.351.8682.8表22焦油质量指标单位，％(质量分数)名称灰分萘水分甲苯不溶物密度焦油0.1613.69.0513.131.11表23煤气质量指标单位，％(质量分数)名称h2coch4n2o2烃类煤气53.612.5917.687.050.782.38从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明中利用煤直接液化油渣和洗精煤混合制备兰炭，可对煤直接液化油渣进行无害化处理，热解反应过程中产生的液态、气态产物经过冷却吸收工艺全部回收，完全达到了煤直接液化油渣的无害化处理。同时，此种工艺实现了热量的充分回收，大大降低的生产成本，实现了工艺过程中燃料自给自足。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。当前第1页12