[实用新型]一种制备超纯煤的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤炭化学加工领域，尤其涉及一种制备超纯煤的设备。

背景技术

在我国丰富的煤炭资源中，褐煤和次烟煤等低阶煤所占的比例达到40％以上。低阶煤的液化反应活性高，易于液化，被认为是煤直接液化的理想原料。目前开发的煤炭直接液化工艺均是以固态煤粉为原料，以油煤浆悬浮液的形式进料，在高温高压下直接与氢气进行液化反应转化成液体油品的工艺技术，如H-Coal工艺、NEDOL工艺及神华煤液化工艺(CN1587351A)等。然而，有些低阶煤中灰含量较高，煤中的灰分进入液化系统后不仅会降低煤液化反应器的处理能力，还会带来诸如设备磨损、堵塞等问题，另外，灰分在分离过程中还将带走部分液化生成油，从而降低了总液化油的产率。另外，对于传统的煤炭直接液化工艺来说，由于煤炭中灰分的存在，使催化剂的回收比较困难。煤中的惰质组分在通常的液化反应条件下难于液化，在液化过程中以惰性成分的形式存在，因此从经济角度考虑，直接液化工艺应尽可能选择惰质组分含量低的煤种。适于直接液化的低阶煤通常氧含量较高，大部分介于10％～25％之间，较高的氧含量不但增加了氢耗量，导致制氢装置规模庞大，而且液化的水产率较高，使液化油产率相对偏低。

如何降低低阶煤的灰含量，提高其利用效率成为人们研究的热点。有研究者利用酸碱水热处理的方法实现脱灰的目标(WO2004039927和CN1708574A)，但该方法很难将煤中的灰分降低到1％以下，更重要的是酸碱处理过程中所使用的强酸、强碱会造成设备的严重腐蚀，造成处理成本比较昂贵。与酸/碱脱灰方法不同，煤的溶剂热萃取是将煤在有机溶剂和加热(＞300℃)的作用下，使煤分子之间的交联键发生断裂，溶解在热有机溶剂中，经固液热分离得到有机萃取物的一种方法。在热萃取过程中，只有煤中活性较高的有机质被萃取出来，灰分和惰质组分被保留在萃取残渣中。此外，在热的作用下，煤中的活性氧官能团将发生分解，具有一定的脱氧作用。因此，煤的溶剂热萃取具有脱灰、脱惰质组分、脱氧的特点，将降低灰分和惰质组分对煤液化工艺的影响，减少液化过程的氢耗量和水产率，提高液化油收率，提高煤液化处理装置的生产能力，有利于实现催化剂的回收再利用。另外，通过溶剂热萃取得到的低灰低氧高碳的超纯煤还是制备碳材料的最佳原料。

对于现有技术中的制备超纯煤的设备来说，大多是间歇式或半连续式的设备，并且过滤堵塞问题较严重。因此，当前存在对超纯煤的连续制备设备存在需要，并且这种设备不仅能解决过滤堵塞问题，并且工作条件属于温和条件，即不需强酸、强碱，不需严格无水无氧，也不需任何氧化剂及还原剂，不需高温或深冷，也不需剧烈搅拌。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备超纯煤的设备，其结构紧凑、能耗低、操作方便、萃取率高，并且适用于温和条件下对褐煤或低阶煤进行脱灰脱氧。

因此，本实用新型提供一种制备超纯煤的设备，该设备包括依次流体连通的煤浆计量罐、煤浆泵、煤浆预热器、热萃取反应器、至少一个高温分离器，所述高温分离器还分别流体连通到重质产物接收罐和至少一个低温分离器，而该重质产物接收罐又流体连通到热过滤器并且所述低温分离器还流体连通到轻质产物接收罐；该设备还包括分别流体连通到该煤浆泵和该煤浆预热器之间的管路以及该重质产物接收罐的气体压缩机，以及设置在所述高温分离器和低温分离器之间管路中的冷却器。在本实用新型中，热过滤器的出口端可以连通到煤浆液化装置，也可以连通到超纯煤浆接收罐。另外，由于热萃取反应需要在非氧气氛下进行，因此气体压缩机输送的气体可以是氮气、氢气或氦气等。

根据本实用新型的一个优选方案，该设备还包括设置在煤浆预热器和热萃取反应器之间的管道加热器，用于保证煤浆从煤浆预热器到热萃取器的过程中保持在300℃左右的温度，以利于后续的加工过程。在这里，管道加热器例如是电伴热装置。有利的是，为了能够有效利用从低温分离器分离出的气体成分，低温分离器还流体连通到该气体压缩机和该煤浆预热器之间的进气管路。

在本实用新型的一个方案中，煤浆计量罐包括釜体、位于釜体顶部的煤浆入口阀、位于釜体底部的煤浆出口，还包括位于釜体腔室内的搅拌器和热电偶。有利的是，煤浆计量罐还包括在釜体腔室内设置在该搅拌器下方的过滤网。由萃取剂和煤粉配好的煤浆通过打开煤浆进口阀进入煤浆计量罐中，由搅拌器以例如200～400转/分的速度进行搅拌以将煤浆混合均匀，同时使煤浆在计量罐内的温度保持在100℃左右。经过滤网过滤后的煤浆然后通过煤浆泵通经煤浆出口进入煤浆预热器中。