榆神矿区煤质特征和煤炭液化性能分析

6 66
38 39
81 18
12 38
St, d /% 0 72 0 53
0 50 0 72
0 62
Cdaf /Hdaf 16 0 15 8
15 8 15 9
15 6
3结 语
从国家能源各项规定战略意义上考虑, 研究和
发展煤的液化技术是未来煤代油的重要途径之一。
液化用煤的具体要求 为,
镜质体最大反射率
2 榆神矿区煤炭液化性能分析
2 1 煤炭液化的基本条件 煤的液化是指低煤化度煤在具有煤基氢化芳香
族熔剂的条件下, 通过与氢在较高温度和较高压力 条件下反应, 使煤催化裂解直接转化成碳氢液体, 即 ! 合成石油 。从国家能源战略意义上考虑, 研 究和发展煤炭液化技术是未来煤代油的重要途径之 一。适宜液化的煤为年轻烟煤和年老褐煤。煤质要 求如下: 镜质体反射率 R max 为 0 3% ~ 0 7% , 干 燥无灰基 挥发分大 于 37% ; 干基灰分 小于 25% ; 碳含量 82% ~ 85% , 氢碳原子比应大于 0 8 ( 或碳 氢比小于 16) , 氧含量越低越好; 活性组分 80% 左
第3期 煤化 工
煤质技术
2010 年 5 月
榆神矿区煤质特征和煤炭液化性能分析
雷少毅
( 陕西省煤田地质局 一八 五队, 陕 西 榆林 719000)
摘 要: 介绍了榆神矿区的煤层与煤质特征, 以煤炭液化试验实例论述了榆神矿区煤炭是适于直接
液化的原料用煤。建议在液化用煤方面可进行榆神矿区上、下部煤层开采, 以使煤层上部能被充分
Yulin shenmu mining area
LEI Shao yi
( 185th T eam of S hanxi Bur eau of Coal Geolog y , Yul in 719000 , Ch ina )
Abstr act: The paper intr oduced the coal seams and coal character istics of Yulin she nmu mining area and pr oposed that the coal in
2
鸡 滩
炭窑口
3 日本溶剂 450
10
24 2 4 07 10 21 9 90 2 83 88 36 11 64 13 09 56 40
3 矿 合成硫化铁 3 日本溶剂 450
10
23 9 4 44 10 14 9 91 2 56 92 35 7 65 13 24 60 94
4
锦 界
F e2O3
3 脱晶蒽油 450
5 92 5 94
68 9 66 5
0 552 0 479
7 31 6 83
38 95 38 56
80 98 81 75
11 80 11 72
6 20 6 10
66 6 63 6
0 554 0 554
8 61 9 67
38 98 40 38
81 45 81 36
11 94 11 76
全层样
61 0
0 567
宏观煤 岩类型[ 3] : 2- 2 、3- 1 煤层 以半 亮煤 为 主, 次为半暗煤, 4- 3 、5- 3 、5- 4 煤层以半 暗煤为 主, 部分半亮煤、暗 淡煤。该区煤类主 要为长焰 煤 41 号和不黏 煤 31 号 ( BN31) 。镜质组 最大反 射率为 0 530% ~ 0 710% , 属 煤化阶段。惰质 组含量平均值高达 38 0% ~ 48 0% , 矿物质含量 3 0% ~ 4 9% , 是显微煤岩组分的一大特点。煤的
利用。 关键词: 煤质特征; 液化性能; 榆神矿区
中图分类号: TQ529
文献标识码: B
文章编号: 1007 7677 ( 2010) 03 0001 03
Analysis on the coal characteristics and coal liquefaction characteristics of
R
0 max
为 0 3% ~ 0 7% , 碳氢 比 小于 16, 挥发 分 大 于
35% , 灰分小于 5% , 丝炭含量小于 20% , 氧含量
基金项目: 国土资源部矿产资源补偿费勘查项目 ( 国土资源部国土 资发 [ 2005] 249 号) , 陕西省地质勘查基金项目。
该文重点就榆神矿区煤炭资源的煤质特征和其 液化性能进行分析, 对指导煤炭的利用具有一定的 意义。
1 煤层与煤质特征
延安组为该区含煤地层, 共含煤 20 多层, 有 对比意义的达 15 层, 其中 主要可采煤层有 5 层, 为 2- 2 、3- 1 、4- 3 、5- 3 上及 5- 3 煤层, 各可采煤层 多属中厚~ 厚煤层, 并有特厚煤层富集。榆神矿区 2- 2 煤层最厚达 12 16m, 5- 3 煤层厚 5 60 m。可采 煤层总厚度 10 18 m~ 25 35 m, 一般 18 m 左右。 榆神矿区上部 2- 2 煤层埋深在 270 m 以浅[ 2] , 西部 最深达 642 67 m。
右; 煤中 最 好富 含 硫铁 矿, 即 硫 分 ( St, d ) 大 于 1 0% ) [ 5] 。
煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院提出了 煤的直接液化经验公式: 转化率( % ) = 0 624 0- 0 185 6X 1 + 0 207 9X2 +
0 282 0X 3 - 0 408 0X 4 油产率( % ) = 0 442 7+ 0 287 9X 1 + 0 279 9X2 -
第3期
煤质技术
2010 年 5 月
煤炭国家规划矿区[ 7] , 其煤炭是我国最适宜于直接 液化的煤类之一[ 8, 9] 。 2 3 煤层上下部的液化性能
榆神 矿 区 主 采 煤 层 为 2- 2 煤 层, 煤 层 厚 度 1 16 m~ 12 16 m, 平均厚度 6 50 m[ 2] , 通过对榆 神矿区详查 107、D11、D6、58、111、P165 钻孔 和榆神矿区腹地榆树湾井田 Y13、Y8、P 165 孔 2- 2 煤层上、下部进行分层采样, 分析测定煤的显微组 分含量和化学性质分析得出, 该区 2- 2 煤层上部镜 质组含量高于下部, 灰分产率小于下部煤层 ( 见图 1、图 2 和表 2) 。因此煤层上部油产率及转化率可 能要高于下部煤层, 因此在液化用煤方面可进行煤 层上、下部开采, 避免由于受采高的限制造成具有 较好液化性能的煤层上部被遗留, 以使该区的煤炭 资源能充分利用。
榆神矿区煤 炭, 特 别是 2- 2 煤中富 含黄铁 矿 硫, 对煤炭液化具有较好的催化活性, 是适宜液化 的煤炭。榆神矿区煤炭除灰分稍高于要求、丝炭含 量高外, 其余指标完全满足上述要求。经洗选后,
2
该煤灰分均有较大幅度降低 ( 小于 5% ) , 即可成 为优质液化用煤。目前, 我国云南先锋、神东矿区 上湾煤矿等多个煤产地已经做 了煤的直接液 化试 验。根据煤质指标及试验结果比较, 榆神矿区作为
1
第3期
煤质技术
2010 年 5 月
水分 ( M ad ) 为 4 93% ~ 8 51% , 灰分 ( A d ) 综合 平均值在 6 88% ~ 12 08% , 一般为 8% 左右。主要 煤层全硫 ( St, d ) 综合平均值为 0 86% ~ 2 52% [ 4] , 原煤 磷 0 002% ~ 0 013% , 发 热 量 ( Q gr, d ) 为 23 26 MJ /kg~ 33 172 MJ /kg。可选性 属易选煤。 抗碎强度高, 化学反应性强, 热稳定 性好。主 要 煤层的灰成分中, 铝、硅氧化物含量偏低, 氧化铁 略高且稳定, 氧化钙和三氧化硫变化大, 因此为较 低~ 低熔 灰煤。煤层中 有害元 素砷、氯、氟、磷 低~ 特低。该区煤炭资源具有特低灰、特低硫~ 中 低硫、特低磷~ 低磷、低有害微量元素、高~ 特高 热值的特点。
10
23 6 4 96 11 45 13 16 2 70 89 36 10 64 13 37 53 63
5
区 电
炭窑口
3 日本溶剂 450
10
23 8 4 35 11 62 8 15 3 12 87 24 12 76 12 30 56 40
6
站 矿
合成硫化铁
3
日本溶剂 450
10
23 6 4 52 11 72 7 96 0 70 92 16 7 84 12 37 63 93
图 1 榆神矿区煤层显微煤岩组 分定量上下部对照剖面图
图 2 榆树湾井田煤层显微煤岩组 分定量上下部对照剖面图
钻孔号 煤层厚度 /m
Y13
11 86
Y8 P 165
12 30 11 57
表 2 Y13、Y8、P165 孔 2- 2 煤显微煤岩含量及化学性质指标测试
分层采样厚度 /m 镜质组 /% 反射率 /% Ad /% V da f /% Cdaf /% Odaf /%
ut i lized .
Key words: coal quality char acter istics; liquefaction char acteristics; Yulin shenmu mining ar ea
陕北煤炭资源的主要赋存地 榆林市, 因矿 产资源极为丰富, 享誉国内外。全市已发现 8 大类 48 种矿产, 特别是煤、气、油、盐资源富集一地。 煤炭预测储量 2 800 亿 t [ 1] , 其中榆神府煤田是世 界七大煤田之一; 天然气预测储量 6 万亿 m3 , 是 迄今我国陆上探明最大整装气田的核心组成部分; 岩盐预测储 量 6 万亿 t, 约 占全 国已探 明总量 的 26% ; 石油预测储量 10 亿 t, 是陕甘宁油气田的核 心组成部分。榆林每平方公里的土地拥有 10 亿元 的地下财富, 每平方米蕴藏着 6 t 煤、115 m3 天然 气、14 t 油、140 t 盐。2005 年榆林一次能源产量 实现了两个 5% , 一是煤炭产量突破 1 亿 t , 约占 全国的 5% , 继鄂尔多斯市后, 成为全国第二个煤 炭产量过亿吨的地级市; 二是原油产量 476 4 万 t , 天然气产量 60 5 亿 m3 , 油气 产量约占全国 5% 。 榆林已成为国家西煤东运的源头, 西电东送的枢纽, 西气东输的腹地, 成为 21 世纪中国能源接续地。
Yulin shenmu mining are a was suitable mater ial to coal liquefaction accor ding to lique fied exper iment. It suggested that both the
upper coal seam and underlie coal seam in Yulin shenmu mining ar ea could be exploited so as that upper coal se am could be fully
0 413 9X 3 - 0 739 2X 4
式中 X 1 挥发分, % ; X 2 活性显微组分, % ; X 3 H /C 原子比; X 4 O /C 原子比。
2 2 煤炭液化试验 2006 年 7 月, 陕西省煤田地质局一八五队专
门对榆神矿区金鸡滩矿和电站矿分别采取 2- 2 煤和 3- 1 煤液化试验样, 送往煤炭科学研究总院北京煤 化工研究分院液化研究所进行高压反应釜试验, 取 得了满意的效果。试验报告指出, 煤样的煤岩组分 中, 镜质组含 量较高, 灰 分低, 加氢 液化性能 较 好, 是适于直接液化的原料用煤; 煤的转化率高达 92 35% ( 电站 3- 1 煤) 和 92 16% ( 金 鸡滩煤 矿 2- 2 煤) , 油产 率最 高分别 为 63 93% 和 60 94% , 两项主要液化指标都比较高 ( 表 1) 。依据煤质分 析数据, 计算出榆神矿区煤的液化转化率大于 88% , 油产率大于 55% [ 6] 。
实煤 验 序 号样
催化剂及比例 /%
表 1 榆神两个煤样高压釜液化试验结果
溶剂
反应 温度 /
#
初始 压力 / MP a
反应 压力 / Mຫໍສະໝຸດ Baidua
液化试验结果
沥青浠 前沥青 THF 有机质
氢耗量 生成水
生成气 油产率
产率 浠产率 转化率 残渣
1金
F e2O3
3 脱晶蒽油 450
10
23 6 5 32 10 86 13 56 3 81 89 44 10 56 13 04 53 49