用于煤的有机精制的技术经济性方法的开发 【发明领域】
本发明涉及一种用于冶金应用的从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的有机精制方法。 发明背景
用于从高灰分煤生产低灰分清洁煤的现有方法包括通过将煤的有机物溶于各种 有机溶剂中的煤的化学选矿步骤。因为煤基本上构成了有机和无机成分的不均匀混合物， 所以煤的溶剂分解方法根据其成分、 熟化度和结构特征而改变。化学选矿方法的主要优点 是： i) 容易从主工艺物流回中收溶剂 ； ii) 回收的溶剂的溶剂分解效率与新鲜溶剂的溶剂 分解效率一样高 ； iii) 回收 95-98％的溶剂 ； iv) 清洁煤的成焦性提高 ； 和 v) 可使用工业有 机溶剂。然而， 由于在该方法中溶剂和能量需求的成本高， 所以该方法的操作成本相当高。
煤的有机精制或溶剂精制或溶剂提取是众所周知的工艺技术。然而， 大多数现有 工艺的主要目的是生产灰分含量少于 4％的特清洁煤或超清洁煤。顺便提及， 该母煤 ( 原 煤 ) 的平均含量为 25％。 探索性研究披露了在大气压下即便在回流条件下通过该被研究的 提取方法能够提取至少 50％的母煤。处理过的煤大约含有 4％的灰分。
还观测到， 当由如在上文描述的被研究的方法生产时， 超清洁煤的产率和灰分含 量是令人满意的。 在用于执行被研究的方法的工作台规模的装置中， 除产率以外， 主要的关 注因素是被研究的方法的经济可行性， 例如， 为提取而消耗相当多的热。再者， 溶剂的回收 需要消耗大量的热。以上两种热输入的结合乍一看使得被研究的方法趋于不可行。现在， 如果基于优先性的基础来安排这两种热消耗的话， 则用于提取的热消耗取消 (supersede)， 因为提取方法仅依赖于提取温度， 所以这是通常称之为热提取的原因。 因此， 用于溶剂回收 的热需求是用于使总热消耗最少化的唯一可能。因此， 溶剂回收的有效的或最佳的设计可 以使被研究的方法转变为可行的方法。
发明目标
因此， 本发明的目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法， 其消 除了现有技术的缺点。
本发明的另一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法， 其是经 济的。
本发明的再一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法， 其是灵 活的， 从而能够生产具有期望水平的灰分含量的清洁煤。
本发明的又一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法， 其火灾 危险较低。
本发明的另一目的是提出一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法， 其消耗 较少的能量。
发明概述
因此， 提供一种从高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进方法。 该方法包括 ： 充分地混 合煤、 溶剂和共溶剂， 以产生煤浆。用预定比例的煤 - 溶剂混合物提取该煤浆。在被设计用
于执行该方法的提取单元中， 保持足够高的温度， 从而有助于在高温下进行提取。 还保持高 压， 以使液体的沸点升高。 温度和压力的变化范围为大约 200℃至大约 300℃和大约 1.5atm 至大约 5atm。 由于热冲击， 煤结构变得松散， 并且提取方法得以强化。 现在保持反应器内部 的压力和温度不变， 给予足够的时间来使煤浆的重矿物沉降。 在矿物沉降后， 从顶部取走大 约 80％的煤提取物， 以保持压力和温度不变。 然后， 在大气压下将煤提取物释放在闪蒸器单 元中。由于压降， 闪蒸掉至少 30％的溶剂， 在闪蒸室的底部留下 70％的液体， 然后将该液体 转移到蒸发器。在蒸发器中， 进一步回收溶剂， 然后将重物料的浓缩物排至沉淀槽中。蒸发 器和闪蒸单元的组合能够回收几乎 90％的溶剂。剩余的溶剂， 其仍有 7-8％的量， 能从蒸馏 单元进行回收。因此， 该改进的方法在能耗最小的情况下提供了期望的产率。
附图简述
图 A 示出本发明的工艺流程图。
本发明的优选实施方案的详述
如在图 1 中所示， 将煤、 诸如 N- 甲基吡咯烷酮的溶剂和诸如乙二胺的共溶剂在被 设计用于执行该改进方法的系统的原料制备区 (1) 中充分地混合。然后， 将煤浆泵送到反 应器 (2) 中。在反应器 (2) 中， 通过使热的热流体循环来保持大约 200℃至 300℃的温度。 在反应器 (2) 内部， 通过产生大约 3atm 至 4atm 的压力来保持高压。 高压使得溶剂的沸点升 高。煤浆在反应器 (2) 中的停留时间可以根据该方法的技术经济参数及其特定要求从 1 小 时变至 1.5 小时。然后， 使提取的煤 - 溶剂混合物在反应器 (2) 中沉降。在沉降器 (2) 中， 在煤 - 溶剂混合物停留了某一指定时间后， 所有矿物都沉降下来。 从沉降器 (2) 的顶部收集 煤提取物， 并将其送至闪蒸器单元 (3)。 在闪蒸器单元 (3) 中， 由于突然的压降， 因为溶剂的 温度远远高于该溶剂的常压沸点， 所以大约 30％的溶剂被蒸发。 因此， 在没有引入任何外部 热源的情况下， 回收了大约 30％的溶剂。 实际上， 在反应器 (2) 中采用高压和高温来进行闪 蒸。然后， 将具有一些煤提取物的重物料供给到蒸发器 (4)。闪蒸器单元 (3) 的底部还含有 一些量的煤提取物， 再将这些量的煤提取物排至蒸发器 (4) 中。将残留物 (5) 取走并储存 起来以备后用。滤液含有少许煤提取物， 将这些煤提取物供给到蒸发器 (4)。在蒸发器 (4) 中， 通过煮沸大部分溶剂来浓缩 “煤提取物” 。借助于蒸发， 有可能进一步回收大约 60％的 溶剂。这样， 通过组合闪蒸器 (3) 和蒸发单元 (4)， 就有可能回收几乎 90％的溶剂。在沉淀 槽 (6) 中， 因为水作为抗溶剂， 所以煤沉淀下来。通过另一转鼓式过滤器来过滤该浆， 收集 作为残留物的超清洁煤。滤液包含水和有机混合物， 将该有机混合物供给到蒸馏单元 (7)， 并将水和有机物质分离开。在蒸馏单元 (7) 中， 回收剩余的 7-8％的溶剂。所提出的方法通 过组合闪蒸单元 (3)、 蒸发单元 (4) 和蒸馏单元 (7) 有助于回收 98％的溶剂， 且能耗最小。 该方法同时以令人满意的产率生产具有期望灰分水平 (0.1-10％ ) 的清洁煤 (9)。4