一種高灰分無煙煤的催化氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高灰分無煙煤的氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高灰分無煙煤的催化氣 化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高灰分無煙煤具有灰分含量高，含氧官能團含量低的特點，其中，灰分的主要成分 為氧化鋁和氧化硅。目前，為提高高灰分無煙煤的利用效率，通常使用催化氣化方法將高灰 分無煙煤轉(zhuǎn)化成煤氣。
[0003] 在上述高灰分無煙煤的催化氣化方法中，常用的催化劑為鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽等，由 于高灰分無煙煤中的含氧官能團含量較低，催化劑與高灰分無煙煤中的含氧官能團結(jié)合所 形成的高催化活性位較少，進而使得高灰分無煙煤的催化氣化反應(yīng)不能有效進行，特別是 使用鈣鹽催化劑的時候上述影響更為明顯。另外，鉀鹽或者鈉鹽催化劑還會與高灰分無煙 煤中的氧化鋁和氧化硅反應(yīng)，生成硅鋁酸鹽，導(dǎo)致催化劑失去催化活性，進而使得高灰分無 煙煤的催化氣化反應(yīng)不能順利進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高灰分無煙煤的催化氣化方法，用于使高灰分無煙煤 的催化氣化反應(yīng)能夠順利進行。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供的高灰分無煙煤的催化氣化方法采用如下技術(shù)方 案：
[0006] -種高灰分無煙煤的催化氣化方法，該高灰分無煙煤的催化氣化方法包括：
[0007] 對高灰分無煙煤進行預(yù)處理，以降低高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含 量，增加高灰分無煙煤中的含氧官能團含量；
[0008] 對預(yù)處理后的高灰分無煙煤進行催化劑負載；
[0009] 對催化劑負載后的高灰分無煙煤進行催化氣化處理。
[0010] 由于本發(fā)明所提供的高灰分無煙煤的催化氣化方法包括以上步驟，因此，一方面 預(yù)處理后的高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含量降低了，從而能夠減少與氧化鋁和 氧化硅反應(yīng)的催化劑的量，從而使更多的催化劑能夠保持催化活性，另一方面預(yù)處理后的 高灰分無煙煤中的含氧官能團含量增加了，從而能夠增加催化劑與高灰分無煙煤中的含氧 官能團結(jié)合所形成的高催化活性位的量，進而使得高灰分無煙煤的催化氣化反應(yīng)能夠順利 進行。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例中的高灰分無煙煤的催化氣化方法的流程圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例中的對高灰分無煙煤進行預(yù)處理的流程圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明實施例中的對預(yù)處理后的高灰分無煙煤進行催化劑負載的流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā) 明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016] 本發(fā)明實施例提供了一種高灰分無煙煤的催化氣化方法，如圖1所示，該高灰分無 煙煤的催化氣化方法包括:步驟S1、對高灰分無煙煤進行預(yù)處理，以降低高灰分無煙煤中的 氧化鋁含量和氧化硅含量，增加高灰分無煙煤中的含氧官能團含量。步驟S2、對預(yù)處理后的 高灰分無煙煤進行催化劑負載。步驟S3、對催化劑負載后的高灰分無煙煤進行催化氣化處 理。
[0017] 由于本發(fā)明實施例所提供的高灰分無煙煤的催化氣化方法包括以上步驟，因此， 一方面預(yù)處理后的高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含量降低了，從而能夠減少與氧 化鋁和氧化硅反應(yīng)的催化劑的量，從而使更多的催化劑能夠保持催化活性，另一方面預(yù)處 理后的高灰分無煙煤中的含氧官能團含量增加了，從而能夠增加催化劑與高灰分無煙煤中 的含氧官能團結(jié)合所形成的高催化活性位的量，進而使得高灰分無煙煤的催化氣化反應(yīng)能 夠順利進行。
[0018] 另外，由以上所述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，催化劑的加入量均可以減少，從而降低 了對高灰分無煙煤進行催化氣化處理的成本。
[0019] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解和實施，下面對上述步驟S1、步驟S2和步驟S3的具 體實現(xiàn)方式進行詳細描述：
[0020] 上述步驟S1，即對高灰分無煙煤進行預(yù)處理，以降低高灰分無煙煤中的氧化鋁含 量和氧化硅含量，增加高灰分無煙煤中的含氧官能團含量的步驟的具體實現(xiàn)方式可以有多 種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行合理選擇。示例性地，在本發(fā)明實施例中，如 圖2所示，對高灰分無煙煤進行預(yù)處理的步驟具體包括：
[0021] 步驟S101、將含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分無煙煤混合，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無煙煤中的含氧官能團含量，具體原理 為:具有強氧化性的次氯酸根能夠?qū)Ω呋曳譄o煙煤進行氧化，從而增加高灰分無煙煤中的 含氧官能團的含量。另外，含有次氯酸根的水溶液不會向高灰分無煙煤中引入有害成分，從 而使高灰分無煙煤能夠正常使用?？蛇x地，上述含有次氯酸根的水溶液為次氯酸或者次氯 酸鹽的水溶液。示例性地，次氯酸鹽為次氯酸鈉、次氯酸鉀和次氯酸鈣中的至少一種。
[0022] 含氟酸用于降低高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含量，具體原理為:含氟 酸能夠與高灰分無煙煤中的氧化鋁反應(yīng)生成氟鋁酸鹽，且能夠與高灰分無煙煤中的氧化硅 反應(yīng)生成氟硅酸鹽，從而能夠降低高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含量。示例性地， 含氟酸可以為氫氟酸、四氟硼酸和六氟磷酸中的至少一種。
[0023] 步驟S102、對第一混合物進行固液分離，固液分離所得的固體為預(yù)處理后的高灰 分無煙煤。由以上所述可知，含氟酸與高灰分無煙煤中的氧化鋁反應(yīng)會生成氟鋁酸鹽，含氟 酸與高灰分無煙煤中的氧化硅反應(yīng)會生成氟硅酸鹽，且氟鋁酸鹽和氟硅酸鹽均存在于第一 混合物的液相中，從而使得對第一混合物進行固液分離后，所得的固體即為預(yù)處理后的高 灰分無煙煤，所得的液體中溶解有氟鋁酸鹽和氟硅酸鹽。進一步地，本發(fā)明實施例所提供的 高灰分無煙煤的催化氣化方法還可以包括對該液體進行后續(xù)處理的步驟，以分離出該液體 中的氟鋁酸鹽和氟硅酸鹽，進而能夠?qū)崿F(xiàn)氟鋁酸鹽和氟硅酸鹽的回收利用。
[0024] 此外，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在將含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分無煙煤 混合，得到第一混合物時，若含氟酸中的氫元素與高灰分無煙煤中的硅元素和鋁元素之和 的摩爾比過小，則會導(dǎo)致高灰分無煙煤中的氧化鋁和氧化硅均不能與含氟酸充分地反應(yīng)， 進而使得高灰分無煙煤中的氧化鋁含量和氧化硅含量均不能明顯降低;若含氟酸中的氫元 素與高灰分無煙煤中的硅元素和鋁元素之和的摩爾比過大時，則會導(dǎo)致即使氧化鋁和氧化 硅均與含氟酸充分地反應(yīng)后，仍有含氟酸剩余，造成含氟酸的浪費，因此，對含氟酸中的氫 元素與高灰分無煙煤中的硅元素和鋁元素之和的摩爾比進行合適的選擇是十分重要的。在 本發(fā)明實施例中含氟酸中的氫元素與高灰分無煙煤中的硅元素和鋁元素之和的摩爾比優(yōu) 選為3~8:1。
[0025]示例性地，當(dāng)高灰分無煙煤中灰分的含量為20%~30%，灰分中氧化鋁的含量為 25%~40%，灰分中氧化硅的含量為30%~50%時，使用濃度為lmol/L~3mol/L的含氟酸， 且含氟酸與高灰分無煙煤的液固比為8~15 :1，即可使氟酸中的氫元素與高灰分無煙煤中 的硅元素和鋁元素之和的摩爾比為3~8:1。需要說明的是，如無特殊說明，本發(fā)明實施例中 提及的含量的百分比均為質(zhì)量百分比，液固比均為質(zhì)量比。
[0026] 類似地，在將含有次氯酸根的水溶液、含氟酸和高灰分無煙煤混合，得到第一混合 物時，若含有次氯酸根的水溶液中的次氯酸根的含量過少，則高灰分無煙煤中的含氧官能 團的含量不能明顯增加，導(dǎo)致催化劑與高灰分無煙煤中