一种高灰分无烟煤的催化气化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高灰分无烟煤的气化技术领域，尤其涉及一种高灰分无烟煤的催化气 化方法。
【背景技术】
[0002] 高灰分无烟煤具有灰分含量高，含氧官能团含量低的特点，其中，灰分的主要成分 为氧化铝和氧化硅。目前，为提高高灰分无烟煤的利用效率，通常使用催化气化方法将高灰 分无烟煤转化成煤气。
[0003] 在上述高灰分无烟煤的催化气化方法中，常用的催化剂为钾盐、钠盐、钙盐等，由 于高灰分无烟煤中的含氧官能团含量较低，催化剂与高灰分无烟煤中的含氧官能团结合所 形成的高催化活性位较少，进而使得高灰分无烟煤的催化气化反应不能有效进行，特别是 使用钙盐催化剂的时候上述影响更为明显。另外，钾盐或者钠盐催化剂还会与高灰分无烟 煤中的氧化铝和氧化硅反应，生成硅铝酸盐，导致催化剂失去催化活性，进而使得高灰分无 烟煤的催化气化反应不能顺利进行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高灰分无烟煤的催化气化方法，用于使高灰分无烟煤 的催化气化反应能够顺利进行。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供的高灰分无烟煤的催化气化方法采用如下技术方 案：
[0006] -种高灰分无烟煤的催化气化方法，该高灰分无烟煤的催化气化方法包括：
[0007] 对高灰分无烟煤进行预处理，以降低高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含 量，增加高灰分无烟煤中的含氧官能团含量；
[0008] 对预处理后的高灰分无烟煤进行催化剂负载；
[0009] 对催化剂负载后的高灰分无烟煤进行催化气化处理。
[0010] 由于本发明所提供的高灰分无烟煤的催化气化方法包括以上步骤，因此，一方面 预处理后的高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含量降低了，从而能够减少与氧化铝和 氧化硅反应的催化剂的量，从而使更多的催化剂能够保持催化活性，另一方面预处理后的 高灰分无烟煤中的含氧官能团含量增加了，从而能够增加催化剂与高灰分无烟煤中的含氧 官能团结合所形成的高催化活性位的量，进而使得高灰分无烟煤的催化气化反应能够顺利 进行。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
[0012] 图1为本发明实施例中的高灰分无烟煤的催化气化方法的流程图；
[0013] 图2为本发明实施例中的对高灰分无烟煤进行预处理的流程图；
[0014] 图3为本发明实施例中的对预处理后的高灰分无烟煤进行催化剂负载的流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0016] 本发明实施例提供了一种高灰分无烟煤的催化气化方法，如图1所示，该高灰分无 烟煤的催化气化方法包括:步骤S1、对高灰分无烟煤进行预处理，以降低高灰分无烟煤中的 氧化铝含量和氧化硅含量，增加高灰分无烟煤中的含氧官能团含量。步骤S2、对预处理后的 高灰分无烟煤进行催化剂负载。步骤S3、对催化剂负载后的高灰分无烟煤进行催化气化处 理。
[0017] 由于本发明实施例所提供的高灰分无烟煤的催化气化方法包括以上步骤，因此， 一方面预处理后的高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含量降低了，从而能够减少与氧 化铝和氧化硅反应的催化剂的量，从而使更多的催化剂能够保持催化活性，另一方面预处 理后的高灰分无烟煤中的含氧官能团含量增加了，从而能够增加催化剂与高灰分无烟煤中 的含氧官能团结合所形成的高催化活性位的量，进而使得高灰分无烟煤的催化气化反应能 够顺利进行。
[0018] 另外，由以上所述可知，与现有技术相比，催化剂的加入量均可以减少，从而降低 了对高灰分无烟煤进行催化气化处理的成本。
[0019] 为了便于本领域技术人员理解和实施，下面对上述步骤S1、步骤S2和步骤S3的具 体实现方式进行详细描述：
[0020] 上述步骤S1，即对高灰分无烟煤进行预处理，以降低高灰分无烟煤中的氧化铝含 量和氧化硅含量，增加高灰分无烟煤中的含氧官能团含量的步骤的具体实现方式可以有多 种，本领域的技术人员可以根据实际情况进行合理选择。示例性地，在本发明实施例中，如 图2所示，对高灰分无烟煤进行预处理的步骤具体包括：
[0021] 步骤S101、将含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分无烟煤混合，得到第一混合 物。其中，含有次氯酸根的水溶液用于增加高灰分无烟煤中的含氧官能团含量，具体原理 为:具有强氧化性的次氯酸根能够对高灰分无烟煤进行氧化，从而增加高灰分无烟煤中的 含氧官能团的含量。另外，含有次氯酸根的水溶液不会向高灰分无烟煤中引入有害成分，从 而使高灰分无烟煤能够正常使用。可选地，上述含有次氯酸根的水溶液为次氯酸或者次氯 酸盐的水溶液。示例性地，次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾和次氯酸钙中的至少一种。
[0022] 含氟酸用于降低高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含量，具体原理为:含氟 酸能够与高灰分无烟煤中的氧化铝反应生成氟铝酸盐，且能够与高灰分无烟煤中的氧化硅 反应生成氟硅酸盐，从而能够降低高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含量。示例性地， 含氟酸可以为氢氟酸、四氟硼酸和六氟磷酸中的至少一种。
[0023] 步骤S102、对第一混合物进行固液分离，固液分离所得的固体为预处理后的高灰 分无烟煤。由以上所述可知，含氟酸与高灰分无烟煤中的氧化铝反应会生成氟铝酸盐，含氟 酸与高灰分无烟煤中的氧化硅反应会生成氟硅酸盐，且氟铝酸盐和氟硅酸盐均存在于第一 混合物的液相中，从而使得对第一混合物进行固液分离后，所得的固体即为预处理后的高 灰分无烟煤，所得的液体中溶解有氟铝酸盐和氟硅酸盐。进一步地，本发明实施例所提供的 高灰分无烟煤的催化气化方法还可以包括对该液体进行后续处理的步骤，以分离出该液体 中的氟铝酸盐和氟硅酸盐，进而能够实现氟铝酸盐和氟硅酸盐的回收利用。
[0024] 此外，本申请的发明人发现，在将含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分无烟煤 混合，得到第一混合物时，若含氟酸中的氢元素与高灰分无烟煤中的硅元素和铝元素之和 的摩尔比过小，则会导致高灰分无烟煤中的氧化铝和氧化硅均不能与含氟酸充分地反应， 进而使得高灰分无烟煤中的氧化铝含量和氧化硅含量均不能明显降低;若含氟酸中的氢元 素与高灰分无烟煤中的硅元素和铝元素之和的摩尔比过大时，则会导致即使氧化铝和氧化 硅均与含氟酸充分地反应后，仍有含氟酸剩余，造成含氟酸的浪费，因此，对含氟酸中的氢 元素与高灰分无烟煤中的硅元素和铝元素之和的摩尔比进行合适的选择是十分重要的。在 本发明实施例中含氟酸中的氢元素与高灰分无烟煤中的硅元素和铝元素之和的摩尔比优 选为3~8:1。
[0025]示例性地，当高灰分无烟煤中灰分的含量为20%~30%，灰分中氧化铝的含量为 25%~40%，灰分中氧化硅的含量为30%~50%时，使用浓度为lmol/L~3mol/L的含氟酸， 且含氟酸与高灰分无烟煤的液固比为8~15 :1，即可使氟酸中的氢元素与高灰分无烟煤中 的硅元素和铝元素之和的摩尔比为3~8:1。需要说明的是，如无特殊说明，本发明实施例中 提及的含量的百分比均为质量百分比，液固比均为质量比。
[0026] 类似地，在将含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分无烟煤混合，得到第一混合 物时，若含有次氯酸根的水溶液中的次氯酸根的含量过少，则高灰分无烟煤中的含氧官能 团的含量不能明显增加，导致催化剂与高灰分无烟煤中