专利名称：：一种煤热解分析方法
技术领域：
：本发明涉及一种煤热解分析方法，属于煤化工领域。技术背景煤是地球上能得到的最丰富的化石燃料，我国是煤炭资源丰富的国家，其存储量远大于石油和天然气。根据有关凄t据统计，20世纪末，我国煤炭可采储量约为8000亿吨，产量约为14亿吨。采储量和产量均居世界前列，而且随着勘探工作的发展，还在逐年增加。我国的煤炭资源不仅采储量和产量大，而且种类较全。主要分布地区是华北、西北，其次是西南、华东。其中炼焦用煤约占42%;长焰煤、不粘煤和弱祐煤约占22%;褐煤约占14%;其他煤种约占22%。我国不仅有优质的炼焦煤，而且还有世界稀缺的大同、神府等优质煤。煤化工主要是指以煤为原料经过化学加工，使煤转化为气体、液体和固体燃料及化学品等过程。煤化工包括煤的高温干馏、煤的低温干馏、煤的气化、煤的液化、煤制化学品及其他煤加工制品。煤的加工业始于18世纪后半叶，至18世纪中叶，由于工业革命的发展，炼铁用煤炭的需要量大增，炼焦化学工业应运而生。到18世纪末，开始由煤生产民用煤气。当时用烟煤干馏法，生产的干馏煤气首先用于欧洲城市的街道照明。1840年，由焦炭制发生炉焦气，用于炼铁。1875年使用增热水煤气作为城市煤气。同时，建成有机化学品回收的炼焦化学厂。20世纪，许多有机化学品，大多数是以煤为原料进行生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。然而第二次世界大战之后，煤化工的发展受到石油化工的很大沖击。由于廉价石油、天然气的大量开采，煤在世界能源结构中的比例由约67°/。降到26%,代之兴起的是以石油和天然气为原料的石油化工。近年来，由于世界经济的快速发展，能源需求不断提高，国际油价不断上涨，因此煤化工行业重新得到了发展的机会，现在世界各国也正在积极进行煤化工的研究。在我国，以煤为原料的煤化工发展迅速。在我国，在发电、工业锅炉和民用方面煤炭的消耗量占煤炭开采量的90%,由于其用煤方式多为直接燃烧，利用效率较低，污染严重。为了有效、经济和合理地利用煤，我国非常需要发展煤化工产业，实现煤的高效、清洁利用。在这方面，我国的中煤集团一直致力于煤的有效利用，提高煤炭的利用率，已经取得了不少突破性的进展。在研究过程中，发明人发现，由于煤炭的种类较多，现有的分析方法中对于煤炭的分析不够彻底和细致，只能分析出其中个别几种主要成分，不能为后面的煤加工过程提供更加翔实的数据基础。
发明内容针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种煤热解分析方法，其对煤炭进行更为彻底的分析。为了解决以上的技术问题，本发明提供以下的技术方案一种煤热解分析方法，包括如下步骤a)隔绝空气的条件下，对大于等于0.5kg以上的煤进行加热，在加热的过程中进行搅拌，升温速率每分钟小于等于5°C;b)升温到设定的温度之后，保持恒温；c)生成的产物依次经过油7K接收瓶和吸收瓶集；d)对油水接收^f瓦中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析。本发明所提供的煤热解分析方法，综合考虑各种因素之后，对现有的煤热解分析方法进行改进。第一，将原料煤的量提高到0.5kg以上，以前的分析方法中，原料煤的量一般都在几克到几十克，一般不超过20克，这样少的量是不能够进行完整的分析的，因为在分析的流程中会有很多的损耗，这是发明人首先发现的；第二，原料煤的量的大幅度提高，在其热解过程中会出现传热不均匀的问题，因此需要进行搅拌以使得煤热解过程中传热均勻，煤与煤之间的温度梯度很小，解，为后续的煤加工实验设计提供更加准确的数据；第三，发明人发现，升温的速率不能够过大，对于达到0.5kg以上的原料煤，其在热解的过程中，升温速率如果过大，同样会出现传热不均匀的情况，本发明在多次实验之后发现，升温速率不能高于5。C/min(摄氏度/分)，这样才能保证煤热解更加均匀。因此，本发明所提供的煤热解分析方法，对煤炭进行更为彻底的分析，并且分析得到的凄t据也更加翔实可信。下面分别对各个步骤进行说明和解释，同时也会提供一些改进的方案和i兑明。步骤a)隔绝空气的条件下，对大于等于0.5kg以上的煤进行加热，在加热的过程中进行搅拌，升温速率每分钟小于等于5°C这是对原料煤进行加热升温的步骤。此步骤在高温电阻炉中进行，高温电阻炉可以采用立式或者井式两种，最好内膛为圆柱形，圆柱形的传质、传热效果都较好，这也是本发明所需要的。另外，高温电阻炉的材料需要能够耐高温。高温电阻炉可以根据实验需求进行设计，可以通过增加干馏器容积以达到各种级别，例如容量可以设计成0.5kg、l.Okg、2kg、5kg、10kg和20kg等。为了能够更好的提高传热效果，发明人在多次实验之后发现，原料煤的粒径优选为小于6mm,这样的原料煤一方面能够满足传热均匀的要求，另一方面也可以降低热解的时间。更优选地，原料煤的粒径小于3mm在加热过程中需要对原料煤进行搅拌，实现方式是比较简单的，可以在高温电阻炉的内加设搅拌设备即可，搅拌的速率不宜过高也不宜过低，过高容易浪费能量，过低的话不能进行充分的搅拌和传热，搅拌速率只要能够达到传热速率的要求即可。步骤b)升温到设定的温度之后，保持恒温这是一个恒温步骤，当加热到设定的温度后，需要恒温一4更时间，使得原料煤热解。设定的温度是实验者设计的，优选地，所述设定的温度大于300°C。在本步骤中，还可以进行分l爻加热和保温的方式，例如，首先加热到300。C,进行原料煤的热解成分分析；然后在加热到5G(TC,进行原料煤的热解成分分析，然后在加热到600°C,进行原料煤的热解成分分析，如此可以得到不同温度的分析结果。步骤c)生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集本步骤是对油水接收的步骤，并且对气体产物进行净化的步骤。原料煤热解分析的产物首先进入温度较低的油水接收瓶，油水接收瓶的温度以能够使得油水冷却为宜，一般在l(TC以下。通过油水接收瓶的气体，需要净化之后才能够进行成分分析，因为其中还可能含有一些油气成分和水，例如轻油成分和水。净化的设备使用吸收瓶集。优选地，所述吸收瓶集依次包括第一吸收瓶、第二吸收瓶和第三吸收瓶。第一吸收瓶优选为空瓶，用于给含有少量油气和水蒸气的煤热解产物一个重新分离出油气和水的机会。第一吸收瓶的温度优选为小于等于10°C。优选地，第二吸收瓶中装有水，第二吸收瓶可以进一步溶解冷却部分油气和水分，和第一吸收瓶不同的是，第二吸收瓶中装水之后，水的比热更大，能够溶解和冷却更多的水蒸气和油气。优选地，第三吸收瓶中装有苯或甲苯。曱苯属于有机溶剂，能够进一步溶剂油气，因为油气中的有机物成分是比较多的。需要说明的是，第一吸收瓶、第二吸收瓶和第三吸收瓶如果都釆用上述的优选的方式，那么其顺序较为重要的，因为首先进行初步除水和除油气的第一吸收瓶，可以减少第二吸收瓶的工作负荷，延长工作寿命，而如果直接使煤热解气体产物通过装有水的第二吸收瓶再通过空的第一吸收瓶，那么第一吸收瓶的意义则失去了存在的意义，因为经过水吸附的煤热解气体产物，其中油气和水的成分已经很少。所以第二吸收瓶和第三吸收瓶必须在第一吸收瓶之后，而第二吸收瓶需要在第三吸收瓶之后，因为水的资源是比较丰富的，所以应该使得其首先过滤含有较多油气和水蒸气的煤热解气体产物。为了更加有效地去除煤热解气体产物中的油气，还可以设置第四吸收瓶，优选地，第四吸收瓶中装有丙酮。步骤d)对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析本步骤是分析的步骤。本发明配置的分析设备包括但不限于，元素分析仪、灰融点分析仪、弹筒热量仪，硫分析仪、气相色谱仪、闪点仪、倾点仪、馏程仪、粘度仪、密度仪、离心机、残碳仪、液相色谱仪、pH计、COD(化学需氧量)仪、测酚仪等。本发明所提供的煤热解分析方法与现有技术相比，第一，将原料煤的量提高到0.5kg以上，以前的分析方法中，原料煤的量一般都在几克到几十克，一般不超过20克，这样少的量是不能够进行完整的分析的，因为在分析的流程中会有很多的损耗，这是发明人首先发现的；第二，原料煤的量的大幅度提高，在其热解过程中会出现传热不均匀的问题，因此需要进行搅拌以使得煤热解过程中传热均匀，煤与煤之间的温度梯度很小，使得煤是在同一温度下进行的热解，为后续的煤加工实验设计提供更加准确的数据；第三，发明人发现，升温的速率不能够过大，对于达到0.5kg以上的原料煤，其在热解的过程中，升温速率如果过大，同样会出现传热不均匀的情况，本发明在多次实验之后发现，升温速率不能高于5°C/min(摄氏度/分)，这样才能保证煤热解更加均匀。因此，本发明所提供的煤热解分析方法，对煤炭进行更为彻底的分析，并且分析得到的数据也更加翔实可信。本发明所提供的煤热解分析方法，适用于多种煤的成分分析。图1是实施例1所提供的煤热解分析方法的工艺流程图。图2是实施例1所提供的煤热解分析方法中的装置连接示意图。具体实施方式为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体的实施例进行阐述。一种煤热解分析方法，包括如下步骤a)隔绝空气的条件下，对大于等于0.5kg以上的煤进行加热，在加热的过程中进行搅拌，升温速率每分钟小于等于5°C;b)升温到设定的温度之后，保持恒温；c)生成的产物依次经过油7jc接收瓶和吸收弁瓦集；d)对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析。实施例1请参见图1,图1是实施例1所提供的煤热解分析方法的工艺流程图。本实施例主要包括以下步骤，分别为(1)在干馏器内对2.704kg劣质A煤进行加热，A煤的粒径小于6mm,边加热边搅拌，加热到300。C,升温速率为5°C/min(摄氏度/分钟)，恒温10分钟，此时生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集；取走样品对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析；(2)继续加热，边加热边搅拌，加热到50(TC，升温速率为5°C/min(摄氏度/分钟)，恒温IO分钟，此时生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集；取走样品对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析；(3)继续加热，边加热边搅拌，加热到600°C,升温速率为5°C/min(摄氏度/分钟),恒温10分钟，此时生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集；取走样品对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体在加热过程中，在各个温度点也可以进行煤热解产物分析。图2是实施例1所提供的煤热解分析方法中的装置连接示意图。原料煤放置在千馏器1内，干馏器1由高温电炉2加热，煤热解的产物通过导管3进入到油水接收瓶4，并通过气压测量瓶5，然后依次通过第一接收瓶6、第二接收瓶7和第三接收瓶8，最后进入最终收集瓶9,最终收集瓶9出来的气体可以进行分析。第一接收瓶6为空瓶，第二接收瓶7中装有水，第三接收瓶8中装有曱苯。还可以设置第四接收瓶，第四接受瓶中可以放置丙酮。干馏器1与热电偶10连接，热电偶10与其他设备连接可以测量温度。实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于，升温速率为4°C/min。对比实施例3利用GB/T1341-2007所提供的《煤的格金低温干馏试验方法》对A煤进行分析。实施例1~2和对比实施例3的实验结果如表1~5所示。表l原料煤、格金半焦、实验半焦分析分析项目原料煤格金半焦实验半焦备注Mt%46.34%Mad°/o19.60%未检出未才企出Aad%25.20%48.04%51.36%Vad%39.06%8.95%8.20%FCad%16.14%43.01%41.44%Qnetad3652.74248.64096.1Kcal/kg注Mt收到基全水;Mad空气干燥基水份；Aad灰分；Vad挥发分;FCad固定碳；Qnetad弹筒低位发热量。表2原料煤格金分析分析项目焦油产率半焦产率总水产率气体+损失结果12.5%50.72%24.81%11.97%<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>与此接近，误差在1°/。之内，而对比实施例3不能够提供如此翔实的实验数据。表4是实施例1所得到的实验数据，实施例2所得到的实验数据与此接近，误差在i。/。之内，而对比实施例3不能够提供如此翔实的实验数据。表5油品分斗斤<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5是实施例1所得到的实验数据，实施例2所得到的实验数据与此接近，误差在i。/。之内，而对比实施例3不能够提供如此翔实的实验数据。本发明所提供的煤热解分析方法与现有技术相比，第一，将原料煤的量提高到0.5kg以上，以前的分析方法中，原料煤的量一4殳都在几克到几十克，一般不超过20克，这样少的量是不能够进行完整的分析的，因为在分析的流程中会有很多的损耗，这是发明人首先发现的；第二，原料煤的量的大幅度提高，在其热解过程中会出现传热不均匀的问题，因此需要进行搅拌以使得煤热解过程中传热均匀，煤与煤之间的温度梯度很小，使得煤是在同一温度下进行的热解，为后续的煤加工实验设计提供更加准确的数据；第三，发明人发现，升温的速率不能够过大，对于达到0.5kg以上的原料煤，其在热解的过程中，升温速率如果过大，同样会出现传热不均匀的情况，本发明在多次实验之后发现，升温速率不能高于5°C/min(摄氏度/分)，这样才能保证煤热解更加均匀。因此，本发明所提供的煤热解分析方法，对煤炭进行更为彻底的分析，并且分析得到的数据也更加翔实可信。本发明所提供的煤热解分析方法，适用于各种煤的成分分析。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应^L为本发明的保护范围。权利要求1、一种煤热解分析方法，包括如下步骤a)隔绝空气的条件下，对大于等于0.5kg以上的煤进行加热，在加热的过程中进行搅拌，升温速率每分钟小于等于5℃；b)升温到设定的温度之后，保持恒温；c)生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集；d)对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析。2、根据权利要求l所述的煤热解分析方法，其特征在于，步骤a)中，煤的粒径小于6mm。3、根据权利要求2所述的煤热解分析方法，其特征在于，步骤a)中，煤的粒径小于3鹏。4、根据权利要求1所述的煤热解分析方法，其特征在于，步骤b)中，所述设定的温度大于300°C。5、根据权利要求l所述的煤热解分析方法，其特征在于，步骤c)中，所述吸收瓶集依次包括第一吸收瓶、第二吸收瓶和第三吸收瓶。6、根据权利要求5所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述第一吸收瓶为空瓶。7、根据权利要求6所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述第一吸收瓶的溫度小于等于10°C。8、根据权利要求5所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述第二吸收瓶中装有水。9、根据权利要求5所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述第三吸收瓶中装有苯或曱苯。10、根据权利要求5所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述吸收^f瓦集还包括第四吸收瓶。11、根据权利要求1G所述的煤热解分析方法，其特征在于，所述第四吸收瓶中装有丙酮。全文摘要本发明公开一种煤热解分析方法，包括如下步骤a)隔绝空气的条件下，对大于等于0.5kg以上的煤进行加热，在加热的过程中进行搅拌，升温速率每分钟小于等于5℃；b)升温到设定的温度之后，保持恒温；c)生成的产物依次经过油水接收瓶和吸收瓶集；d)对油水接收瓶中的收集产物进行分析，对经过吸收瓶的气体进行分析。本发明所提供的煤热解分析方法与现有技术相比，对煤炭及其热解产物进行更为彻底的分析，并且分析得到的数据也更加翔实可信。本发明所提供的煤热解分析方法，适用于多煤种及其热解产物的详细分析。文档编号G01N1/34GK101598644SQ200910158200公开日2009年12月9日申请日期2009年7月15日优先权日2009年7月15日发明者刘晓生,初海滨,孙立国,军宋,静张,牛玉梅,王伟东,王永学,王艳华,赵守国,邢方亮,邹春玉申请人:中煤能源黑龙江煤化工有限公司