热解温度条件下溶剂萃取煤技术及应用
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Ｈｅｅ ｙ和 Ｆ ｇ ｓ 研 究 了在 ３ ０℃时用 菲萃取 ３种 烟煤 ， ｒｄ ｕａｓ ５ 萃取 物 收率 一般 在 ８ 左 右 ， ５ 发现 ， 菲 和煤 在 之 间发生 了两种 化学 作用 ： 氢交 换 和少量 菲进入 煤 中［ 。煤 解 聚理论 认为 ， ６ ］ 煤萃 取物 的生成 可 以用 自由 基链 反应 导致煤 的某 些键 断裂 和某些 氢化 芳香 结构 芳 构化 ， 菲似 乎 在这 个 过程 中起 到 了反 应 活性 中 而
的应用 。为 了能够 使溶剂 萃取 方法 应用 于煤 的提质 加工 中， 们尝 试使 用廉 价的芳 香烃 类溶 剂 ， 煤热 人 在 解 温度 下 ， 通过 打破 或削 弱煤 分子 之间 的结合 力 ， 量 获取 煤 的萃 取物 ， 依 据 获得 的 萃取 物 性 质 的差 大 并
异 用于 不 同化 工领域 。
萃 取 ， 以获 得 无 灰 的精 制 煤 。获 得 的 精 制 煤 热 性 质 有 很 大程 度 改 善 ， 作 为 炼 焦 配煤 添加 剂 、 可 可 高性 能 炭 材 料
的 原 料 、 液 化 、 气 化及 无灰 水煤 浆 的优 质 原料 。 煤 煤
关键 词 ： 热解温度 ； 溶剂萃取 ； 无灰煤
离 子间力 （ 主要 存在 于低 阶煤 中 ） 电荷转 移 力 （ 挥 发分 煤 中） ７７作用 力 （ 阶煤 中 ） 氢 键作 用 和范 、 高 、一 ｃｃ 高 、
德华 力等 ， 这些 作用 力共 同作 用使煤 多数 有机 溶剂 中不 易溶 解 。为 了能够 高 收 率地 从 煤 中获 取 ］ 所需 的物质 ， 们利 用较 高温度 削 弱或者 破坏 这些键 能 ， 人 然后 ， 通过 溶剂 与煤作 用 获取煤 中 的有机 物质 。
中图分类 号 ： ６１２９ １ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：６４１４ （０２０—１３ ６ Ｏ ２．５． Ａ １７— ８２ １）２ １— ０ ０ ０ 中国具有 丰 富的煤炭 资 源 ， 明 的可 采储 量为 ７３ ０多 亿 吨。 同时 ， 探 ０ 中国也是 世 界上 第 一产 煤 和用 煤 大 国。全 国 ７ ． 的能 源 由煤 炭提 供 。其 中 ， 为一 次 能 源 的消耗 量 约 占能源 总 量 的 ３ ４】。大量 ２９ 作 ／［ ］ 燃烧 煤 给环境带 来 了巨大 的压 力 ， 煤过 程 中产生 的大量 烟 尘 中 的 Ｃ Ｃ Ｓ ＮＯ 燃 Ｏ， Ｏ ， Ｏ ， ｘ和灰 渣 等 给 国 民经济 和人 民生 活带来 了许 多负面 影 响 。 开发 清 洁 、 高效 和高 附加值 的煤 炭加 工利 用技术 ， 煤炭 深加工 领域 急需 解决 的课题 。在 热解 温度 是 下， 采用 溶剂萃 取方 法制 取精制 煤 ， 使煤 的利用 价值 得到 明显 提高 ， 是一 种行之 有效 的方 法 。长期 以来 ，
Ｖａ ｅ ｅ ｎ曾经这样 描述 ： 当煤被 加热 到它 的软化 温度 但是 还 低 于它 开始 分 解 的温 度 时 ， 的结 构 ｎＫｒｖ ｌ ｅ “ 它
变得 松 弛而且 在溶剂 中 的膨 胀 率 和 萃 取 收 率 都 明 显增 加 。所需 要 的温 度 在 ３０ ０ ５ ～４ ０℃范 围 内 。－ ”５
心 的作 用 。
收 稿 日期 ： ０ ２ Ｏ —０ ２ １ 一 １２ 。
作 者 简 介 ： 雪 飞 （ ９６ ， ， 宁 昌 图 人 ， 赵 １５ 一） 男 辽 教授 。
辽 宁 科 技 大 学 学 报
１ ２ 工 艺 ．
第 ３ 卷 ５
热解 温度下 溶剂 萃取 煤工艺 可 以分为 间歇 工艺 和连续 工艺 。
人们 在煤 的常温溶 剂萃取 方 面做 了大量 的研究 工作 ， 用来 推 断煤 的化学 结构 ， 但筛 选 的大部分 溶剂 对煤 的萃取率 都很低 ［ 。饭 野 等人在 常 温 下 烟煤 溶 剂 萃 取 研究 过程 中发 现 ， Ｓ 一 ２ ］ Ｃ ２ＮＭＰ混 合 溶 剂溶 媒 效 果
较 为显著 ， 但是 只对 少数 几种烟 煤具 有较 高 的萃取率 ［ 。同 时 ， ３ ］ 昂贵 的价格 也 限制 了溶 剂在 工业 化 生产
第３ ５卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ４ 月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｎｎ ｏ ｒ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｌｉｏ ｉ ｇ ｏ
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ２ Ｉ３ ．
１ 热 解 温度 条 件 下 溶 剂 萃 取
１ １ 原 理 ．
现 代煤化学 理论 认 为 ， 是 由空间 网络构 成 的芳 香 族骨 架 结构 构 成 ， 些小 分 子 与骨 架 发生 作 用 ， 煤 一 被“ 固定 ” 在骨 架上 ， 或者 这些 小分 子 自身 相互 作用 镶嵌 在 网络 骨 架 中 。煤 分 子 间相 互 作用 力 有 较 强 的
间歇 工艺一 般在 间歇 反应器 中进 行 。在 间歇 反应 器 中 ， 可溶 小分 子 量 物质 和 不 可溶 大 分子 量 物 质 之 间的反 应不 能忽 略 ， 并且 ， 反应 器 中的反 应扩 散驱 动力 小 ， 以及 受 到平 衡 的约束 ， 会 降低 萃 取 收率 。 都 另外 ， 间歇反 应器 中获 得具体 的萃 取收率 比较 困难 ， 从 因为不能 从残渣 中分 离 出在高 温下 可溶而 在室 温 下是 沉淀 物 的那 部分 组分 ， 室温 下收 集到 的 固体 物料 是 残渣 和 沉淀 物 的混 合物 ［ｌ ７。 ］ 。Ｂ ｅｓ ｇ和 Ｒ ｓ ｌｓｉ ｎ ｏｓ 设计 使用 了一种 特殊 的高 压反应 釜 （ 在这种 釜 内装备 了一个 娄 ， 溶剂 可 以通 过顶 部和底 部 的玻璃 块渗 入
Ａｐ ．２ ２ ｒ ０１
热解 温 度条 件 下 溶 剂 萃取 煤 技 术及 应 用
赵 雪飞 ， 吴 凯 ， 仕 全 ， 丽 娟 赖 高
（ 宁 科 技 大 学 化 学 工 程 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ） 辽Байду номын сангаас １ ０ １
摘 要 ： 介绍 了热解温度条件 下溶剂 萃取 煤技 术的研 究进展状 况。在 热解温度条 件下 ， 用溶剂对煤进 行 使
的应用 。为 了能够 使溶剂 萃取 方法 应用 于煤 的提质 加工 中， 们尝 试使 用廉 价的芳 香烃 类溶 剂 ， 煤热 人 在 解 温度 下 ， 通过 打破 或削 弱煤 分子 之间 的结合 力 ， 量 获取 煤 的萃 取物 ， 依 据 获得 的 萃取 物 性 质 的差 大 并
异 用于 不 同化 工领域 。
萃 取 ， 以获 得 无 灰 的精 制 煤 。获 得 的 精 制 煤 热 性 质 有 很 大程 度 改 善 ， 作 为 炼 焦 配煤 添加 剂 、 可 可 高性 能 炭 材 料
的 原 料 、 液 化 、 气 化及 无灰 水煤 浆 的优 质 原料 。 煤 煤
关键 词 ： 热解温度 ； 溶剂萃取 ； 无灰煤
离 子间力 （ 主要 存在 于低 阶煤 中 ） 电荷转 移 力 （ 挥 发分 煤 中） ７７作用 力 （ 阶煤 中 ） 氢 键作 用 和范 、 高 、一 ｃｃ 高 、
德华 力等 ， 这些 作用 力共 同作 用使煤 多数 有机 溶剂 中不 易溶 解 。为 了能够 高 收 率地 从 煤 中获 取 ］ 所需 的物质 ， 们利 用较 高温度 削 弱或者 破坏 这些键 能 ， 人 然后 ， 通过 溶剂 与煤作 用 获取煤 中 的有机 物质 。
中图分类 号 ： ６１２９ １ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：６４１４ （０２０—１３ ６ Ｏ ２．５． Ａ １７— ８２ １）２ １— ０ ０ ０ 中国具有 丰 富的煤炭 资 源 ， 明 的可 采储 量为 ７３ ０多 亿 吨。 同时 ， 探 ０ 中国也是 世 界上 第 一产 煤 和用 煤 大 国。全 国 ７ ． 的能 源 由煤 炭提 供 。其 中 ， 为一 次 能 源 的消耗 量 约 占能源 总 量 的 ３ ４】。大量 ２９ 作 ／［ ］ 燃烧 煤 给环境带 来 了巨大 的压 力 ， 煤过 程 中产生 的大量 烟 尘 中 的 Ｃ Ｃ Ｓ ＮＯ 燃 Ｏ， Ｏ ， Ｏ ， ｘ和灰 渣 等 给 国 民经济 和人 民生 活带来 了许 多负面 影 响 。 开发 清 洁 、 高效 和高 附加值 的煤 炭加 工利 用技术 ， 煤炭 深加工 领域 急需 解决 的课题 。在 热解 温度 是 下， 采用 溶剂萃 取方 法制 取精制 煤 ， 使煤 的利用 价值 得到 明显 提高 ， 是一 种行之 有效 的方 法 。长期 以来 ，
Ｖａ ｅ ｅ ｎ曾经这样 描述 ： 当煤被 加热 到它 的软化 温度 但是 还 低 于它 开始 分 解 的温 度 时 ， 的结 构 ｎＫｒｖ ｌ ｅ “ 它
变得 松 弛而且 在溶剂 中 的膨 胀 率 和 萃 取 收 率 都 明 显增 加 。所需 要 的温 度 在 ３０ ０ ５ ～４ ０℃范 围 内 。－ ”５
心 的作 用 。
收 稿 日期 ： ０ ２ Ｏ —０ ２ １ 一 １２ 。
作 者 简 介 ： 雪 飞 （ ９６ ， ， 宁 昌 图 人 ， 赵 １５ 一） 男 辽 教授 。
辽 宁 科 技 大 学 学 报
１ ２ 工 艺 ．
第 ３ 卷 ５
热解 温度下 溶剂 萃取 煤工艺 可 以分为 间歇 工艺 和连续 工艺 。
人们 在煤 的常温溶 剂萃取 方 面做 了大量 的研究 工作 ， 用来 推 断煤 的化学 结构 ， 但筛 选 的大部分 溶剂 对煤 的萃取率 都很低 ［ 。饭 野 等人在 常 温 下 烟煤 溶 剂 萃 取 研究 过程 中发 现 ， Ｓ 一 ２ ］ Ｃ ２ＮＭＰ混 合 溶 剂溶 媒 效 果
较 为显著 ， 但是 只对 少数 几种烟 煤具 有较 高 的萃取率 ［ 。同 时 ， ３ ］ 昂贵 的价格 也 限制 了溶 剂在 工业 化 生产
第３ ５卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ４ 月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｎｎ ｏ ｒ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｌｉｏ ｉ ｇ ｏ
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ２ Ｉ３ ．
１ 热 解 温度 条 件 下 溶 剂 萃 取
１ １ 原 理 ．
现 代煤化学 理论 认 为 ， 是 由空间 网络构 成 的芳 香 族骨 架 结构 构 成 ， 些小 分 子 与骨 架 发生 作 用 ， 煤 一 被“ 固定 ” 在骨 架上 ， 或者 这些 小分 子 自身 相互 作用 镶嵌 在 网络 骨 架 中 。煤 分 子 间相 互 作用 力 有 较 强 的
间歇 工艺一 般在 间歇 反应器 中进 行 。在 间歇 反应 器 中 ， 可溶 小分 子 量 物质 和 不 可溶 大 分子 量 物 质 之 间的反 应不 能忽 略 ， 并且 ， 反应 器 中的反 应扩 散驱 动力 小 ， 以及 受 到平 衡 的约束 ， 会 降低 萃 取 收率 。 都 另外 ， 间歇反 应器 中获 得具体 的萃 取收率 比较 困难 ， 从 因为不能 从残渣 中分 离 出在高 温下 可溶而 在室 温 下是 沉淀 物 的那 部分 组分 ， 室温 下收 集到 的 固体 物料 是 残渣 和 沉淀 物 的混 合物 ［ｌ ７。 ］ 。Ｂ ｅｓ ｇ和 Ｒ ｓ ｌｓｉ ｎ ｏｓ 设计 使用 了一种 特殊 的高 压反应 釜 （ 在这种 釜 内装备 了一个 娄 ， 溶剂 可 以通 过顶 部和底 部 的玻璃 块渗 入
Ａｐ ．２ ２ ｒ ０１
热解 温 度条 件 下 溶 剂 萃取 煤 技 术及 应 用
赵 雪飞 ， 吴 凯 ， 仕 全 ， 丽 娟 赖 高
（ 宁 科 技 大 学 化 学 工 程 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ） 辽Байду номын сангаас １ ０ １
摘 要 ： 介绍 了热解温度条件 下溶剂 萃取 煤技 术的研 究进展状 况。在 热解温度条 件下 ， 用溶剂对煤进 行 使