[发明专利]半焦钝化装置以及采用该装置的半焦钝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半焦精制的装置和方法，具体地，本发明涉及半焦钝化的装置和方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，焦炭的需求量逐年增加，由于焦煤储量少、地域分布不均，近年来国内焦炭价格一路走高。以西北地区为例，2006年焦炭的平均市场价格为1050元/t，而到2007年则上升至1472元/t，2008年初为1780元/t，2008年7月份为2980元/t，2008年底受金融危机影响，焦炭价格降至1700元/t，但是，总体来看，预计今后焦炭价格会进一步上升。焦炭价格的上涨致使下游产业生产成本直线上升，企业不堪重负，市场寻找焦炭的替代品已成为必然。

近十年来，受市场需求的推动，我国的陕、晋、宁、蒙等省区先后建设了一大批半焦厂，总能力达到3500-4000万t/a。到2006年底，陕西榆林地区有半焦生产企业271家，设计生产能力2200万t/a，实际年产量900万t，焦油80万t，总产值40亿元，从业人员1.02万人。针对半焦企业多，工艺简单，规模小，环境污染严重等一系列问题，2008年12月国家工业和信息化部颁布《焦化行业准入条件》(2008年修订)，将半焦列入其中，并对其单炉生产能力、总体规模、资源综合利用等作出了明确规定。这对于促进焦化产业健康发展具有积极的作用。

目前，我国的半焦产能已达3500万t/a左右。随着半焦产能的逐步扩大，半焦的应用领域也随之迅速延伸，运行半径也将增大。目前，在晋、陕、蒙、宁等地已形成以电石、铁合金、化肥、清洁燃料油、金属镁等为主的半焦下游产业集群。

低阶煤通过低温热解后形成的固体产物——半焦，其仍含有大量的活泼化学基团，其化学活性非常高，极易与空气中的氧发生氧化反应，放出热量。据相关资料的报道，煤在室温至100℃低温条件下的氧化属于煤的轻度氧化，氧化过程发生在煤的表面，首先形成碳氧络合物，而碳氧络合物是不稳定化合物，随着温度的进一步上升，易分解生成一氧化碳，二氧化碳和水等。由于络合物分解而煤被粉碎，增加新的表面，氧又与新的煤表面接触，使其氧化作用反复循环进行，如果氧化过程中产生的热量不能及时带走，则会使得煤表面的温度上升，进而加剧氧化反应，当温度超过一定值后，煤的氧化反应进入深度氧化，生成再生腐殖酸等产物。如果温度超过煤的燃点，则氧化反应进入最深氧化阶段，即燃烧，生成二氧化碳和水，以及少量的氮氧化物和硫氧化物。此外，半焦具有较为发达的孔道结构，当其暴露在空气中时，会吸附空气中的水分(即本发明中所说的再水合)，吸附过程中也会产生吸附热，也有助于氧化反应的进行。

由于半焦具有高灰分，高固定碳，低挥发分等特点，因此，和其它煤种类似，半焦也有容易发生自燃的特点，在储存和长距离运输过程中容易发生自热或者自燃，具有一定的安全隐患，因而给其合理利用带来一定困难。因此，防治低阶煤半焦自燃防治工作任务艰巨，也是亟待研究和解决的问题。

目前，国内外对活性半焦进行处理降低其自燃特性的方法和工艺设备主要有如下几种：

国际专利WO2007048198A1公开了一种碳质材料的钝化工艺、系统和设备。这个过程包括在低氧环境下干燥碳质材料和通过与含有挥发性物质的逆流气体接触来预处理碳质材料。这种挥发性物质在干燥的碳性材料粒子表面形成了一种保护膜，同时进入到它的微孔结构中，这样就可以阻止水和氧气进入到微孔里面，从而起到了钝化作用，因此，也达到了防止其自燃的目的。

中国实用新型专利CN201580755U公开了一种无能耗主动防止煤自燃的煤堆，特征是在煤堆上设有竖直或者倾斜于煤堆中的热棒，其蒸发段位于煤堆内，该热棒冷凝段位于煤堆外，与空气直接接触。可有效降低煤堆内的温度，主动防止煤堆煤炭自燃，无动力、人力及物质消耗，运行经济，可长期可靠运行。

中国发明专利CN102966369A公开了一种基于煤低温氧化机理的防止煤自燃的复合阻化剂，属于防止煤自燃的阻化剂。该阻化剂既可以与煤中的甲基、亚甲基发生取代反应生成稳定的醚类物质，又可以与煤中甲基、亚甲基氧化生成的烷基过氧化物自由基相互作用，销毁过氧化物自由基，从而抑制煤自燃过程中甲基、亚甲基等活性基团的生成与活性，从本质上改变了煤的自燃特性，抑制了煤炭自燃。同时，该阻化剂还具有物理保湿作用，能较好地锁住注入媒体的水，从物理阻化角度较好地防止煤自燃。