本發(fā)明公開一種可提高焦炭強度的煉焦添加劑的制造方法及制造裝置。

背景技術：

通常，焦炭是使用原料煤(cokingcoal)通過煉焦工藝來制造的。用于煉焦的原料煤根據(jù)粘結性程度分為硬焦煤和軟焦煤。為了大型高爐的穩(wěn)定的作業(yè)，要求使用高強度焦炭。為了制造高強度焦炭，使用粘結性優(yōu)良的硬焦煤或者相對于軟焦煤大量使用硬焦煤較為有利。因此，一直以來在煉焦時大量使用了高品位、價格高的硬焦煤。

然而，因為全世界對用于冶金的焦煤的需求急劇增加以及有限的硬焦煤儲量，越來越難以確保硬焦煤，從而導致硬焦煤的價格急劇上升。因此，正在積極地研發(fā)一種作為原料煤使用低品位、價格低的亞煙煤或褐煤等非焦煤可以制造出高強度焦炭的技術。

例如，研發(fā)出了一種通過將低品位原料煤在高溫高壓條件下熔化在價格高的超臨界溶劑中以提取粘結物的溶劑提取方式來制造煉焦用質量改善劑的技術。

然而，現(xiàn)有結構要求構建大型設備，因而存在所需投資成本過多的缺陷，還需要持續(xù)供應價格高的氫氣，為此需要氫化設備等價格高的設備，因而存在生產(chǎn)成本增加的問題。

此外，以往關注點主要集中在由煤煉油的生產(chǎn)上，因此缺少大量生產(chǎn)添加劑的條件。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本發(fā)明提供一種最適于提取煉焦添加劑的煉焦添加劑制造方法及制造裝置。

另外，本發(fā)明提供一種通過最適于提取添加劑的煤液化工藝，可方便、有效地生產(chǎn)用于提高焦炭強度的添加劑的煉焦添加劑制造方法及制造裝置。

另外，本發(fā)明提供一種無需構建氫化設備等大型設備就可以生產(chǎn)添加劑的煉焦添加劑的制造方法及制造裝置。

另外，本發(fā)明提供一種可進一步簡化制造工藝的煉焦添加劑制造方法及制造裝置。

另外，本發(fā)明提供一種利用低品位煤可以制造煉焦添加劑的煉焦添加劑制造方法及制造裝置。

技術方案

本示例性實施方案的添加劑的制造方法可包含：將煤料分散于溶劑中制漿的煤料預處理工藝；煤料預處理時加入分散型鐵催化劑的工藝；將煤漿與裂化氣進行反應使煤漿液化的煤液化工藝；煤液化工藝中作為裂化氣供應cog及/或lng的工藝；從液化產(chǎn)物分離出添加劑的分離工藝；以及將分離工藝中得到的液態(tài)油供應到所述煤料預處理工藝用作溶劑的再循環(huán)工藝。

所述煤料預處理工藝還可包含將煤料進行粉碎的步驟和將粉碎后的煤料進行干燥的步驟。

所述煤料可包含褐煤或亞煙煤。

在所述煤料粉碎步驟中煤料可以粉碎成大小為60篩目(mesh)以下。

在所述煤料干燥步驟可以將煤料干燥成水分含量為20wt％以下。

在所述煤料預處理工藝干燥后的煤料可相對于溶劑以1/1至1/4的重量比混合以制漿。

所述分散型鐵催化劑可為fe2o3。

所述分散型鐵催化劑相對于煤料100重量份可以加入0.5重量份至3.0重量份。

所述煤液化工藝可在250℃至450℃的溫度和30bar至120bar的壓力下進行。

在所述煤液化工藝可將裂化氣加熱至300℃至600℃后予以供應。

所述分離工藝可包含：從液化產(chǎn)物分離出氣體成分的分離(separating)步驟；將液態(tài)物質和固態(tài)物質進行分離的過濾步驟；以及對過濾步驟中分離的液態(tài)物質進行蒸餾以分離出添加劑的分餾步驟，在所述再循環(huán)工藝可以將所述分餾步驟中與添加劑分離的油供應到所述煤料預處理工藝。

所述過濾步驟可在120℃至400℃的溫度下進行。

所述分餾步驟可在200℃至350℃的溫度下進行。

本示例性實施方案的制造裝置可包含：混合罐，其用于將經(jīng)預處理的煤料和溶劑進行混合以制漿；催化劑供應單元，其用于向所述混合罐供應分散型催化劑；反應器，其用于對經(jīng)過所述混合罐的煤漿進行液化；供氣單元，其用于向所述反應器供應裂化氣；分離單元，其用于從產(chǎn)生自所述反應器的液化產(chǎn)物分離出添加劑；以及供應管線，其連接在所述分離單元和所述混合罐之間，用于將分離單元中分離出的油供應到混合罐作為溶劑。

所述分離單元可包含：分離器，其用于從液化工藝產(chǎn)物分離出氣體成分；過濾器，其連接在所述分離器，用于將液態(tài)物質和固態(tài)物質進行分離；以及蒸餾器，其用于對所述過濾器中分離出的液態(tài)物質進行蒸餾以分離出添加劑，并通過所述供應管線與所述混合罐連接，以將與添加劑分離的油供應到混合罐。

所述制造裝置還可包含：粉碎機，其為了煤料預處理將煤料進行粉碎；以及干燥機，其用于將粉碎后的煤料進行干燥。

所述催化劑供應單元可以是供應分散型鐵催化劑的結構。

所述供氣單元可以是供應cog及/或lng的結構。

發(fā)明效果

如此，根據(jù)本示例性實施方案，可以實現(xiàn)優(yōu)化的添加劑制造工藝。

而且，通過優(yōu)化添加劑制造工藝，可以更經(jīng)濟、有效地生產(chǎn)煉焦添加劑。

另外，對工藝進行了簡化，從而可以降低成本，能夠減少添加劑制造費用。

此外，無需構建用于制氫的設備，從而可以降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實施例的煉焦添加劑制造裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面所使用的術語只是出于描述特定實施例的目的，而不意在限制本發(fā)明。除非上下文中另給出明顯相反的含義，否則本文所使用的單數(shù)形式也意在包括復數(shù)形式。

還應該理解的是，本說明書中使用的“包含”不是具體指某一特性、領域、整數(shù)、步驟、動作、要素及/或成分，并且不排除其他特性、領域、整數(shù)、步驟、動作、要素、成分及/或組的存在或附加。

下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，以使所屬領域的技術人員容易實施本發(fā)明。所屬領域的技術人員理應理解，在不脫離本發(fā)明的概念及范圍的基礎上，下述實施例可以變形為各種方式。因此，本發(fā)明能夠以各種不同方式實施不限于下文所述的實施例。

圖1是根據(jù)本實施例的煉焦添加劑制造裝置的結構示意圖。

如圖1所示，本實施例的制造裝置包含：混合罐10，其用于將經(jīng)預處理的煤料和溶劑進行混合以制漿；催化劑供應單元20，其用于向所述混合罐10供應分散催化劑；反應器30，其用于對經(jīng)過所述混合罐10的煤漿(slurry)進行液化；供氣單元32，其用于向所述反應器30供應裂化氣；分離單元40，其用于從產(chǎn)生自所述反應器30的液化產(chǎn)物分離出添加劑；以及供應管線50，其連接在所述分離單元40和所述混合罐10之間，用于將分離單元中分離出的油供應到混合罐10作為溶劑。

所述制造裝置還可包含：粉碎機12，其為了煤料預處理將煤料進行粉碎；以及干燥機14，其用于將粉碎后的煤料進行干燥。

本實施例中用于制造添加劑的原料即煤料可包含褐煤或亞煙煤等低品位非焦煤。褐煤或亞煙煤等低品位煤雖然粘結性等物理性能低，但儲量豐富且價格低，因此制造煉焦添加劑時可以降低生產(chǎn)單價。

所述混合罐10將經(jīng)預處理的煤料和溶劑進行混合而形成煤漿。

在本實施例中，加入所述混合罐10的溶劑利用通過所述分離單元40最終分離出添加劑后剩下的油。

為此，供應管線50連接在分離單元40和混合罐10之間，分離出添加劑后剩下的油通過供應管線50作為溶劑再循環(huán)而供應到混合罐10。

如此，經(jīng)分離單元40分離出的液態(tài)油直接供應到混合罐10作為溶劑再使用，從而可以簡化設備及工藝，進而降低添加劑生產(chǎn)成本。

所述催化劑供應單元20連接在混合罐10，用于供應分散型鐵催化劑。如此，分散型鐵催化劑會在混合罐10中與煤料及溶劑均勻地混合。

本實施例中所述分散型鐵催化劑可為fe2o3。如此加入分散型鐵催化劑而混合到煤漿中，就可以提高液化反應時的反應性。因此，即使在液化反應時作為裂化氣使用cog或lng，也因所述分散型鐵催化劑提高反應性而可以產(chǎn)生足以生產(chǎn)添加劑的反應效果。

混合罐10中被混合的煤漿通過高壓泵輸送到反應器30。在混合罐10至反應器30之間輸送煤漿的過程中，通過設置在混合罐10和反應器30之間的加熱單元16向煤漿供熱，從而將煤漿加熱至設定溫度。

所述反應器30是足以耐高溫高壓且內部具有反應空間的容器，在高溫高壓下對煤漿進行液化。反應器30的外側可以設置向反應器30施加熱能的加熱器等，而內部可以設置攪拌器。所述供氣單元32連接在反應器30的一側上，用于向反應器30供應裂化氣。本實施例中所述供氣單元32作為裂化氣供應cog(焦爐煤氣)、lng(液化天然氣)或它們的組合。

如此，作為裂化氣利用cog或lng，因此本實施例的裝置無需具備現(xiàn)有制氫設備。眾所周知制氫設備是相當復雜的設備，建設費用達到整體設備的1/4，運行費用也很高。對于本實施例，無需構建制氫設備，因此可以減小整個工廠規(guī)模，而且可以大大降低添加劑的生產(chǎn)成本。

所述分離單元40包含：分離器42，其用于從液化產(chǎn)物分離出氣體成分；過濾器44，其連接在所述分離器，用于將液態(tài)物質和固態(tài)物質進行分離；以及蒸餾器46，其用于對所述過濾器中分離出的液態(tài)物質進行蒸餾以分離出煉焦添加劑b。

所述分離單元40的蒸餾器46通過供應管線50與所述混合罐10連接。由此，經(jīng)過蒸餾器46與添加劑分離的油通過供應管線供應到混合罐10。所述蒸餾器46可以使用分餾器，分餾器利用沸點的差異使添加劑分離。

如上所述，本裝置經(jīng)過分離單元40最終可以生產(chǎn)出煉焦添加劑b。

下面對根據(jù)本實施例的添加劑制造過程說明如下。

用于制造添加劑的工藝包含：將煤料分散于溶劑中制漿的煤料預處理工藝；煤料預處理時加入分散型鐵催化劑的工藝；將煤漿與裂化氣進行反應使煤漿液化的煤液化工藝；煤液化工藝中作為裂化氣供應cog及/或lng的工藝；從液化產(chǎn)物分離出添加劑的分離工藝；以及將分離工藝中得到的液態(tài)油供應到所述煤料預處理工藝用作溶劑的再循環(huán)工藝。

煤料預處理工藝是對用于制造添加劑的原料即煤料進行預處理予以準備的過程，將會經(jīng)過煤料粉碎后再對粉碎的煤料進行干燥的過程。

作為原料的煤料是粘結性低或沒有粘結性且價格低廉的軟焦煤(或低級煤)，可以使用褐煤、亞煙煤等。褐煤、亞煙煤等低品位煤通過粉碎機進行粉碎。對于煤料的粉碎，例如可以粉碎成大小為60篩目以下。

粉碎后的煤料經(jīng)干燥工藝去水分。煤料的水分妨礙煤料和溶劑的混合，并且導致反應器壓力不穩(wěn)定，從而降低反應效率。在本實施例中，通過煤料干燥工藝煤料被干燥成水分含量為20wt％以下。如果煤料的水分含量超出20wt％，則如上所述降低工藝效率以及需要進一步的廢氣處理工藝。

粉碎及干燥后的煤料與溶劑混合以制漿。在本實施例中，干燥后的煤料相對于所述溶劑以1/1至1/4的重量比混合。

如果煤料相對于溶劑的比例大于1/1，則因溶劑的量少而不易生成煤漿。因此，反應器中的煤料轉換率也會降低。

如果煤料相對于溶劑的比例小于1/4，則因溶劑混入過多而降低煤漿的粘度，而且各工藝中處理量會增加，導致設備的規(guī)模增加。因此，設備費用及動力消耗量增加，從而導致費用問題。

所述溶劑可以利用經(jīng)過添加劑制造過程最終分離出添加劑后剩下的油。

所述煤料預處理過程中可以加入分散型鐵催化劑。

在本實施例中，所述分散型鐵催化劑可為fe2o3。如此加入分散型鐵催化劑而混合到煤漿中，就可以提高液化反應時的反應性。

所述分散型鐵催化劑相對于100重量份煤料可加入0.5重量份至3.0重量份。

如果所述分散型鐵催化劑的加入量少于所述范圍，則不能正常發(fā)揮催化劑作用，如果超出所述范圍，則難以進行再回收，因催化劑過多而產(chǎn)生不良影響。

經(jīng)所述工藝制漿的煤料輸送到反應器，再經(jīng)過煤液化工藝。煤漿在輸送到液化工藝的過程中經(jīng)加熱工藝加熱至所需溫度。

煤液化工藝是對所述預處理工藝中以足夠高的溫度制漿的煤料進行液化的步驟。反應器中加入煤漿和裂化氣在設定的溫度和壓力下進行液化反應。

在本實施例中，所述煤液化工藝可在250℃至450℃的溫度和30bar至120bar的壓力下進行。反應器內部的壓力可通過調整裂化氣的供應流量進行控制。

當反應器內部設定成所述溫度和壓力范圍時，煤料和溶劑混合而成的混合物即煤漿中進行液化反應。此時，所供應的裂化氣不僅調整反應器內部的壓力，而且連接組成煤料的碳原子之間的斷裂的環(huán)，從而起到液化作用。

如果煤液化工藝中溫度低于250℃，則煤料不會熔化(melting)，因而無法進行液化工藝，如果溫度超出450℃，則會發(fā)生煤料的焦化，導致煤料變硬，從而降低反應性。

此外，如果煤液化工藝中反應壓力小于30bar，則因反應器內的壓力小而導致不向煤料供氫的問題。如果壓力超出120bar，則因向煤料過量供氫而導致降低最終產(chǎn)物煉焦添加劑的產(chǎn)量，并且油等不需要的物質的產(chǎn)量會增加。

所述煤料液化步驟中作為所述裂化氣可以供應cog、lng或它們的混合氣體。

根據(jù)工藝條件，向反應器內部可選擇地供應cog或lng中的任何一種，或者可以將cog和lng都供應到反應器內部。

如此使用cog或lng，煤液化工藝中液化油的產(chǎn)量會減少，而添加劑的產(chǎn)量會增加。

所述裂化氣可與進行煤料液化反應的反應器內部溫度配合加熱到300℃至600℃后予以供應。因此，加入裂化氣時反應器內部的溫度變化會降至最低，從而可以防止反應性下降。

所述煤液化工藝中生成的產(chǎn)物通過分離工藝可以分離成最終目標即煉焦添加劑。

在本實施例中，所述分離工藝依次包含：從液化工藝產(chǎn)物分離出氣體成分的分離(separating)步驟；將液態(tài)物質和固態(tài)物質進行分離的過濾步驟；以及對過濾步驟中分離的液態(tài)物質進行蒸餾以分離出添加劑的分餾步驟。

經(jīng)過煤液化工藝液化而成的產(chǎn)物包含固態(tài)產(chǎn)物、液態(tài)產(chǎn)物及氣態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物包含煉焦添加劑及油，氣態(tài)產(chǎn)物可包含燃氣、硫、氨等。

在所述分離步驟從產(chǎn)物分離出通過煤液化工藝生成的物質中最輕的氣體成分(c1至c5、h2s、nh3、h2等)。在所述過濾步驟將產(chǎn)物分離成固態(tài)產(chǎn)物(residue)和液態(tài)產(chǎn)物。

在所述過濾步驟之后的所述分餾步驟對過濾步驟中分離出的液態(tài)產(chǎn)物進行蒸餾，最終獲得煉焦添加劑。

在本實施例中，所述過濾步驟可在120℃至400℃的溫度下進行。

所述煉焦添加劑其軟化點為120℃左右。因此，如果所述過濾步驟中溫度低于120℃，則煉焦添加劑以固態(tài)產(chǎn)物的形式存在，因此固態(tài)產(chǎn)物和煉焦添加劑混合在一起，從而無法只分離出煉焦添加劑。因此，鑒于煉焦添加劑的軟化點，所述過濾步驟在120℃以上的溫度下進行。

另外，如上所述煤液化工藝在250℃至450℃的溫度下進行，如果不對煤液化工藝中生成的初產(chǎn)物進行冷卻，就會以120℃至400℃的高溫存在。因此，在所述過濾步驟不對產(chǎn)物進一步加熱，煤液化工藝后立即進行過濾步驟時，可以利用產(chǎn)物所具有的熱以120℃以上的溫度進行過濾過程。因此，在本實施例中，所述過濾步驟有必要在煤液化工藝后產(chǎn)物溫度降至低于120℃之前進行。

所述分餾步驟中對經(jīng)過過濾步驟分離出的液態(tài)產(chǎn)物利用蒸餾器進行蒸餾，從而可以獲得煉焦添加劑。

如上所述，過濾步驟中分離出的液態(tài)產(chǎn)物不僅包含煉焦添加劑而且包含油，根據(jù)溫度還可包含部分燃氣、硫、氨等。

所述分餾步驟中可以采用常規(guī)分餾。

在本實施例中，所述分餾步驟是在真空狀態(tài)下進行，而且可以在200℃至350℃的溫度下進行。液態(tài)產(chǎn)物中油在所述壓力下沸點低于200℃至350℃，因此可以利用分餾法從液態(tài)產(chǎn)物中分離去除油而獲得煉焦添加劑。即，當分餾步驟中以200℃至350℃的溫度對液態(tài)產(chǎn)物進行加熱時，油(oil)會蒸發(fā)掉，從而可以只分離出作為殘留物的煉焦添加劑。因此，通過分餾步驟分離出油，最終會獲得煉焦添加劑。

在所述再循環(huán)工藝將分離工藝中得到的油供應到所述煤料預處理工藝，該油可以作為煤料制漿工藝的溶劑再使用。

在本實施例中，所述再循環(huán)工藝將通過分餾步驟得到油直接供應到煤料預處理工藝的混合罐。如此，通過將分離工藝中分離出的油直接再循環(huán)到煤料預處理工藝，可以簡化制造工藝。

以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，在權利要求書和說明書及附圖范圍內能夠以各種方式變形并實施，這種變形理所當然落入本發(fā)明的范圍。