專利名稱：一種提高低階煤微波熱解速率的方法
技術領域：
本發明屬于煤炭熱解技術領域，涉及一種提高低階煤微波熱解速率的方法，該方法可應用于低階煤微波熱解生產半焦、焦油以及熱解煤氣。
背景技術：
在全球能源日趨緊張的形勢下，低階煤的經濟價值及其相關加工技術日益被世界能源界所重視。在我國煤炭儲量中，低階煤占有較大比重，但其直接燃燒熱效率較低，溫室氣體排放量大，易風化和自燃(如褐煤)，并且單位能量的運輸成本高，不利于長距離輸送和貯存。因此，低階煤提質利用已被煤炭企業提上日程。低階煤提質主要包括干燥脫水提質，成型提質、以及熱解提質。經提質加工后的低階煤，水分顯著降低，發熱量大幅度提高，既可防止自燃、便于運輸和貯存，又有利于發電、 化工等后續使用。煤炭熱解是指煤在惰性氣氛中持續加熱至較高溫度時發生的一系列物理變化和化學反應，裂解為氣態(干餾煤氣)、液態(煤焦油)和固態(半焦)的復雜過程，是低階煤提質的主要手段之一。目前我國低階煤熱解工藝研究總體處于研發應用階段。比較典型的熱解工藝，如北京煤化工研究分院開發的多段回轉爐熱解工藝、中國神華模塊化固體熱載體熱解工藝以及北京煤化工研究分院的低階煤內熱式滾動床清潔熱解提油工藝。加熱方式采用常規加熱，加熱速率較慢，由于煤料受熱不均勻，造成熱解產物中半焦質量不穩定，焦油回收率低。微波加熱作為一種全新的加熱方式，已經在煤炭加工轉化過程中得到應用煤的微波除濕干燥，微波脫硫，對煤可磨性的影響等方面，煤的微波熱解目前也有報道。微波加熱具有選擇性加熱物料，穿透性強，升溫速率快，加熱效率高，易于控制，安全衛生無污染等特點。在微波場中，物質吸收微波的能力取決于物料本身的幾個主要的固有特性相對介電常數、介質損耗角正切tan δ (簡稱介質損耗)、比熱容、含水量等。微波加熱只針對那些對微波有響應的介電組分。不同種類的物質的介電常數ε ‘存在很大差別。而物質的微波加熱依賴于它的介電常數ε ‘，它決定了該物質是否能在微波的作用下產生熱量，當物質的ε ‘越大，越容易被微波加熱。水的介電常數為78. 54，所以水對微波能量的吸收能力很強。有些物質ε'很小，吸收微波能力較弱，因而需要很長的輻照時間才能引起熱解，甚至輻照很長時間也不會發生熱解。若要實現微波熱解，需要添加吸收微波能力強的物質，這些物質稱為微波吸收劑。煤的介電常數低(在4. 7 5. 3之間)，加熱過程取決于煤中礦物質和水分含量，并且微波加熱具有選擇性，并不是所有材料都能夠吸收微波以達到熱解所需溫度，因而需要加入一定量的微波吸收劑，使物料能快速升溫并發生熱解，從而能夠充分發揮微波熱解煤的優越性。微波吸收劑的種類很多，常見的微波吸收劑有堿基吸收劑、石墨吸收劑及金屬氧化物。但是在煤的微波熱解過程中選用這些物質作為吸收劑不但成本高，而且還增加了后續固體產物的分離成本，使得這類技術產業化困難。

發明內容
本發明的目的正是針對上述技術中所存在的不足之處而提供一種提高低階煤微波熱解速率的方法，該方法將半焦作為微波吸收劑，按一定比例與煤混合后，用微波進行熱解，可以在極短的時間內達到煤中低溫熱解所需要的溫度。由于作為微波吸收劑的半焦是熱解過程的固體產物，因而不存在產物與微波吸收劑分離的問題。本發明的目的可通過下述技術措施來實現
本發明的提高低階煤微波熱解速率的方法包括以下步驟將半焦作為微波吸收劑與低階煤按照1/5、2/5或3/5的配比混合均勻后加入熱解容器中，然后放入微波反應器中進行微波熱解，加熱終溫為650°C -750°C，終溫停留時間為20-40min，得固體產物；在熱解過程中通入氮氣作為保護氣體；所述作為微波吸收劑的半焦是由低階煤在熱解終溫為 6500C _750°C的條件下所制備的固體產物構成。所述的低階煤微波熱解所得固體產物可作為微波吸收劑循環利用，將其與煤按照 1/5,2/5或3/5配比混合后進行微波熱解實驗，同樣可以提高煤在微波場中的升溫速率。本發明中所述的低階煤采用變質程度較低的煤，如褐煤、長焰煤等。本發明方法可以有效加快低階煤中低溫熱解過程，大幅縮短熱解時間，提高處理效率，節約能耗，微波熱解后的固體產物可以循環利用。本發明方法工藝簡單、高效低成本， 可推廣性強。具體實施方法
技術領域：
本發明以下將結合實施例作進一步描述 實施例1
取由低階煤在熱解終溫為750°C的條件下所制備的半焦3g與15g褐煤混合均勻后放入微波爐腔的石英反應器內，加熱終溫為750°C，終溫停留時間為30min ；在氮氣氣氛下煤達到微波熱解終溫750°C只需要一分鐘多的時間。如果半焦與褐煤的配比為3/5時，熱解時間縮短為30秒，進入終溫焚燒階段。微波熱解所得固體產物也可以與煤按照比例混合后進行使用。實施例2
將實施例1中低階煤微波熱解所得固體產物3g與15g褐煤混合均勻后放入微波爐腔的石英反應器內，加熱終溫為750°C，終溫停留時間30min。在氮氣氣氛下煤達到微波熱解終溫750°C只需要一分半鐘。如果微波熱解固體產物與褐煤的配比為2/5時，熱解時間縮短為45秒，進入終溫焚燒階段。所得固體產物也可以與煤按照比例混合后進行使用。實施例3
取由低階煤在熱解終溫為650°C的條件下所制備的半焦3g與15g長焰煤混合均勻后放入微波爐腔的石英反應器內，加熱終溫為650°C，終溫停留時間為30min ；在氮氣氣氛下煤達到微波熱解終溫650°C只需要兩分鐘的時間。如果半焦與長焰煤的配比為3/5時，熱解時間縮短為一分鐘，進入終溫焚燒階段。微波熱解所得固體產物也可以與煤按照比例混合后進行使用。實施例4將實施例3中低階煤微波熱解所得固體產物3g與15g長焰煤混合均勻后放入微波爐腔的石英反應器內，加熱終溫為650°C，終溫停留時間30min。在氮氣氣氛下煤達到微波熱解終溫650°C只需要兩分二十秒的時間。如果微波熱解固體產物與長焰煤的配比為2/5時， 熱解時間縮短為一分四十五秒，進入終溫焚燒階段。所得固體產物也可以與煤按照比例混合后進行使用。
權利要求
1.一種提高低階煤微波熱解速率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟將半焦作為微波吸收劑與低階煤按照1/5、2/5或3/5的配比混合均勻后加入熱解容器中，然后放入微波反應器中進行微波熱解，加熱終溫為650°C -750°C，終溫停留時間為20-40min，得固體產物；在熱解過程中通入氮氣作為保護氣體；所述作為微波吸收劑的半焦是由低階煤在熱解終溫為650°C _750°C的條件下所制備的固體產物構成。
2.根據權利要求1所述的提高低階煤微波熱解速率的方法，其特征在于所述的低階煤采用變質程度較低的褐煤、長焰煤。
全文摘要
一種提高低階煤微波熱解速率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟將半焦作為微波吸收劑與低階煤按照1/5、2/5或3/5的配比混合均勻后加入熱解容器中，然后放入微波反應器中進行微波熱解，加熱終溫為650℃-750℃，終溫停留時間為20-40min，得固體產物；在熱解過程中通入氮氣作為保護氣體；所述作為微波吸收劑的半焦是由低階煤在熱解終溫為650℃-750℃的條件下所制備的固體產物構成。低階煤微波熱解后所得固體產物(半焦)可作為微波吸收劑循環利用，同樣可以提高煤在微波場中的升溫速率。本發明中作為微波吸收劑的半焦是熱解過程的固體產物，因而不存在產物與微波吸收劑分離的問題。
文檔編號C10B57/00GK102517058SQ20121000397
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉全潤, 劉松, 夏浩, 潘結南, 馬名杰 申請人:河南理工大學