一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法技術

本發明專利技術是一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，其特點是，包括以下步驟：將高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器；將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內；將裝有固體酸催化劑、高鈉煤原煤和去離子水的容器放入60℃?70℃的環境下恒溫加熱；然后降溫至常溫過濾；進行干燥處理；待煤樣干燥后，將固體酸催化劑篩分出來。具有工藝簡單、運行簡單、投資小、環保的優點。既可以用于優質潔凈煤的工藝，又可以用于準東煤的發電。

Sodium removal and purification method of high sodium coal based on solid acid catalyst

The present invention relates to a purification method for removing sodium sodium coal solid acid catalyst based on its characteristics, which comprises the following steps: high sodium coal and deionized water and loaded into the container; the solid acid catalyst is activated into step 1) of the container; the container will be equipped with constant temperature heating, high solid acid catalyst sodium coal and deionized water into 60 DEG C 70 OC and then cooling to room temperature; filtering; drying process; the coal sample after drying, the solid acid catalyst is sieved out. The utility model has the advantages of simple process, simple operation, small investment and environmental protection. Can be used for the quality of clean coal technology, and can be used for coal power generation.

【技術實現步驟摘要】
一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法
本專利技術屬于高鈉煤潔凈領域，尤其涉及高鈉煤脫鈉提質，是一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法。
技術介紹
我國的高鈉煤主要分布在新疆準東，廣西也有少部分的儲量。新疆準東煤田西起昌吉州阜市東界，東到木壘縣老君廟，北到昌吉州北部邊界卡拉麥里山南麓，南接古爾半通古特沙漠北緣，東西長約220公里，南北寬約60公里。準東煤田資源儲量達3900億噸，占全疆儲量2.19萬億噸的17.8%，全國煤炭儲量（5.56萬億噸）的7%，目前累計探明煤炭資源儲量為2136億噸，煤田成煤面積1.4萬平方公里，單層煤層最厚可達80米，可采煤層平均厚度43米，煤層豐厚的地方每平方公里煤炭儲量達5000萬噸，是近年來在新疆探明的最大的整裝煤田，新疆準東煤田主要分為五彩灣礦區、大井礦區、將軍廟礦區、西黑山礦區。準東煤田是“新電東送”、“西氣東輸”、“新煤東運”最主要的能源保障基地，也是新疆煤電煤化工最主要的煤炭供應來源。準東煤的開發應用是新疆乃至我國煤炭可持續發展的關鍵。楊忠燦等研究發現準東煤中的鈉的含量(Na2O計)高達5%以上，明顯超過目前典型的煙煤甚至是褐煤的含鈉水平。煤中鈉是煤在鍋爐的燃燒過程中造成換熱面沾污的一個主要因素，因此高鈉煤的燃燒利用受到極大地限制。張守玉對燃用準東煤的鍋爐結渣和腐蝕問題進行研究，結果表明高鈉量是導致鍋爐表面積灰的主要因素。目前我國解決高鈉煤結渣問題，主要利用摻燒沾污性弱的煤種的方法，但是這種方法只能減緩沾污，無法從根本上解決這個問題。目前對新疆準東高鈉煤脫鈉方法一般使用高溫高壓脫鈉法、水洗法，傳統的脫鈉方法對高鈉煤的脫除效果一般，例如劉大海等高鈉煤脫鈉處理在250-375℃條件下，不易于規模化工業生產，張守玉等人利用去離子水洗煤，對煤質的去除效果不佳。陳川等研制開發一種水與有機溶劑1:（50:500）的配比的洗滌液，對高鈉煤在應用前進行洗滌，脫鈉效率比單純水洗的效率提高到70%，達到燃燒指標。代百乾等對洗滌液進一步研究發現在高鈉煤洗滌過程中利用醋酸銨和硝酸的溶液混合對高鈉煤洗滌效果要優于去離子水，高鈉煤的去除效果高達90%，但是在傳統的方法上很少使用固體酸催化劑對高鈉煤進行脫鈉凈化處理。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：克服現有技術的缺點，提供一種工藝簡單、除鈉效率高、節能降耗的基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，利用陽離子交換樹脂對煤中的鈉進行交換至水溶液中，過濾達到去除鈉的效果，能夠解決高鈉煤的燃燒過程中使鍋爐結垢、受熱面沾污、腐蝕等問題，尤其適用于新疆準東煤田的高鈉煤。本專利技術解決技術問題的方案是：一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，其特征是，包括以下步驟：1）將直徑為小于0.15mm高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器，所述容器內，高鈉煤原煤與去離子水的質量比為1：5-10；2）將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內，所述固體酸催化劑與高鈉煤原煤的質量比為1∶0.5-2.5；3）將裝有固體酸催化劑、高鈉煤原煤和去離子水的容器放入60℃-70℃的環境下恒溫加熱4-5h；4）將該容器降溫至常溫，然后過濾；5）將步驟4）獲得的煤樣進行干燥處理；6）待煤樣干燥后，用100目標準篩將固體酸催化劑篩分出來。所述步驟2）使用的固體酸催化劑為強酸型陽離子交換樹脂。所述固體酸催化劑的活化方法是：①用去離子水沖洗3次，再用50-60℃熱水浸泡15min，將熱水倒掉；②將所述樹脂用1mol/LNaOH浸泡，邊浸泡邊攪拌；③2h后用去離子水洗至中性；④再用1mol/LHCl浸泡所述樹脂，邊浸泡邊攪拌；⑤2h后用去離子水洗至中性，晾干備用。所述步驟4）的過濾方式或者為真空抽濾機過濾。本專利技術的有益效果是：本專利技術的方法能夠根據煤質表面結構在熱解條件下發生裂變的性質，利用固體酸催化劑使高鈉煤內部結構在高溫水熱條件下發生裂解，使內部的鈉通過煤質表面結構發生改變及毛細孔中的鈉等堿金屬迅速發生遷移和溶解，同時大量堿金屬等元素包括鈉、鉀、鈣、鎂、硫等大量遷移至或溶于水溶液中，以達到對原煤提質凈化的目的，所使用的催化劑對煤質的內部結構裂變起到促進作用。而且，本專利技術方法的去離子水能夠循環利用，飽和的去離子水也能夠通過處理后再次循環利用，更適用于水資源缺乏的地區。本專利技術的方法以把高鈉煤變成滿足鍋爐運行的優質潔凈煤為目的，采用從高鈉煤的原煤著手，利用固體酸催化劑把原煤在一定溫度和壓力的作用下反復破壞原煤結構的平衡，使內部的鈉通過煤質表面結構發生改變及毛細孔中的鈉等堿金屬迅速發生遷移和溶解，在爐外降低原煤中的堿金屬含量的技術手段，大幅改善或從根本上解決燃用高鈉煤的發電機組所面臨的爐內結焦與受熱面沾污、腐蝕等重大問題，尤其對準東煤的充分利用和西部大開發具有重大的經濟價值和社會意義。本專利技術的方法適用于發電廠的制粉系統、煤干燥、煤化工的預處理，無廢氣、廢液的排放,因此屬于綠化環保的產業。本專利技術的技術方案具有如下優點:1、本專利技術的技術方案工藝簡單，運行安全，投資小；2、本專利技術方法中所需的水主要來源于原煤中的水回收和廢液中的水，充分節省水資源；3、凈化容器輸出的脫鈉煤通過干燥提質后，即變成優質潔凈煤而直接應用于燃用高鈉煤粉的發電機組。從而大大改善鍋爐的爐內結焦與受熱面沾污、腐蝕、結渣問題；4、煤液分離后的液體進入水處理裝置進行水處理，能夠實現廢液的重復利用；5、經過本專利技術方法凈化后的煤質發熱量比原煤提高了7.5%；綜上所述，本專利技術具有工藝簡單、運行簡單、投資小、環保的優點。既可以用于優質潔凈煤的工藝，又可以用于準東煤的發電。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術進一步說明。實施例1，本實施例一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，步驟如下：1）將直徑為小于0.15mm高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器，所述容器內，高鈉煤原煤與去離子水的質量比為1：5-10；2）將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內，所述固體酸催化劑與高鈉煤原煤的質量比為1∶2；所述固體酸催化劑為強酸型陽離子交換樹脂001x7，其活化方法是：①用去離子水沖洗3次，再用50℃熱水浸泡15min，將熱水倒掉；②將所述樹脂用1mol/LNaOH浸泡，邊浸泡邊攪拌；③2h后用去離子水洗至中性；④再用1mol/LHCl浸泡所述樹脂，邊浸泡邊攪拌；⑤2h后用去離子水洗至中性，晾干備用；3）將裝有固體酸催化劑、高鈉煤原煤和去離子水的容器放入60℃-70℃的環境下恒溫加熱4h；4）將該容器降溫至常溫，然后過濾；5）將步驟4）獲得的煤樣進行干燥處理；6）待煤樣干燥后，用100目標準篩將固體酸催化劑篩分出來。經檢測，高鈉煤中的鈉的脫除率達到90%以上。對處理后的煤質進行發現發熱量提高了7.5%，碳的含量提高1.17%，氫的含量略有降低，降低了1.67%。通過煤的燃燒分析，灰的熔融點升高，煤結渣量減少，達到燃燒條件。實施例2，本實施例一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，步驟如下：1）將直徑為小于0.15mm高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器，所述容器內，高鈉煤原煤與去離子水的質量比為1：5-10；2）將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內，所述固體酸催化劑與高鈉煤原煤的質量比為1∶0.5；所述固體酸催化劑為強酸型陽離子交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，其特征是，包括以下步驟：1）將直徑為小于0.15mm高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器，所述容器內，高鈉煤原煤與去離子水的質量比為1：5?10；2）將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內，所述固體酸催化劑與高鈉煤原煤的質量比為1∶0.5?2.5；3）將裝有固體酸催化劑、高鈉煤原煤和去離子水的容器放入60℃?70℃的環境下恒溫加熱4?5?h；4）將該容器降溫至常溫，然后過濾；5）將步驟4）獲得的煤樣進行干燥處理；6）待煤樣干燥后，用100目標準篩將固體酸催化劑篩分出來。

【技術特征摘要】
1.一種基于固體酸催化劑的高鈉煤脫鈉凈化方法，其特征是，包括以下步驟：1）將直徑為小于0.15mm高鈉煤原煤和去離子水同時裝入容器，所述容器內，高鈉煤原煤與去離子水的質量比為1：5-10；2）將經過活化的固體酸催化劑加入到步驟1）的容器內，所述固體酸催化劑與高鈉煤原煤的質量比為1∶0.5-2.5；3）將裝有固體酸催化劑、高鈉煤原煤和去離子水的容器放入60℃-70℃的環境下恒溫加熱4-5h；4）將該容器降溫至常溫，然后過濾；5）將步驟4）獲得的煤樣進行干燥處理；6）待煤樣干燥后，用100目標準篩將固體酸催化劑篩分出來。2.如權利要求1所述的一種基于固體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉月華，施云芬，咸陽，呂太，
申請(專利權)人：東北電力大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22