涂覆有生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤、高濃度混合煤漿體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供高發(fā)熱混合煤及其制備方法，其中通過在低階煤的親水性表面上涂覆生物質(zhì)衍生材料的碳成分而使煤固有的天然碳成分和人造碳成分結(jié)合，從而使親水性表面變成疏水性表面，以抑制干燥后再吸收水分。此外，本發(fā)明通過采用兩步干燥法提供具有顯著降低的水分再吸收率的高發(fā)熱混合煤。此外，本發(fā)明提供高濃度的混合煤漿體及其制備方法，其中上述混合煤被加入至選自水/醇、水/表面活性劑以及水/醇/表面活性劑的一種分散介質(zhì)中。
【專利說明】涂覆有生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤、高濃度混合煤漿體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在其親水性表面上涂覆有生物質(zhì)衍生的碳源的混合煤，以及制備所述混合煤的方法。更具體地，本發(fā)明涉及高發(fā)熱混合煤及其制備方法，其中通過在含有水分的原煤或干燥煤的親水性表面上涂覆生物質(zhì)衍生的碳源成分而使煤固有的天然碳成分和生物質(zhì)衍生的人造碳成分結(jié)合，從而使親水性表面變成疏水性表面，以抑制干燥后再吸收水分。
[0002]此外，本發(fā)明涉及高濃度的混合煤漿體及其制備方法，其中上述混合煤被加入至選自水/醇、水/表面活性劑，以及水/醇/表面活性劑的一種分散介質(zhì)中。
【背景技術(shù)】
[0003]由于原油價(jià)格上漲和對(duì)原子能穩(wěn)定性的深度不信任，煤作為能源再次引人注目。在2007年，考慮到當(dāng)前的消耗速率，總礦物燃料的可開采儲(chǔ)量為約100年，并且它們中僅有約60%為煤。特別地，經(jīng)估計(jì)諸如褐煤和次煙煤等低階煤占有整個(gè)煤儲(chǔ)量的約50%，使得需要開發(fā)更有效的低階煤應(yīng)用技術(shù)[Yvonne Traa, Chem.Commun.，2010, 46，2175]。然而，為了有效利用低階煤還有一些需要克服的嚴(yán)重問題。
[0004]實(shí)際上，為了解決高階煤供應(yīng)的困難，熱電發(fā)電廠已將低階煤用于混合燃燒。然而，由于低階煤的固有水分含量較高(20%?65%)，這導(dǎo)致發(fā)電效率降低，從而與高階煤相比CO2排放增加20%或更多[X.Li等人，Energy Fuels, 2010，24，160]。作為一種解決方案，多種低階煤干燥技術(shù)，例如簡(jiǎn)單干燥、高壓熱液干燥或使用高溫有機(jī)溶劑的干燥已得到廣泛研究。然而，該解決方案仍具有一些缺點(diǎn)，諸如工藝復(fù)雜、因干燥后再吸收水分而導(dǎo)致發(fā)電效率降低等。此外，在該解決方案中，經(jīng)常發(fā)生自燃，不利地導(dǎo)致儲(chǔ)煤損失[M.Morimoto等人，Energy Fuels, 2009，23，45 33 ;D.J.Allardice 等人，F(xiàn)uel, 2003，82，661]。
[0005]因此，為了促進(jìn)低階煤的使用和供給尚待解決的嚴(yán)重問題之一是防止干燥的低階煤再吸收水分從而保持可靠的熱值并抑制自燃的技術(shù)。當(dāng)前提議用于改善該問題的技術(shù)之一為通過用高溫有機(jī)溶劑在高壓氣氛下加熱低階煤來去除煤的固有水分。然而，該技術(shù)需要選擇性地回收有機(jī)溶劑，并且還因較復(fù)雜的工藝而招致另一種能源成本。因此，需要更簡(jiǎn)單并更為有效的抑制干燥后的煤再吸收水分的技術(shù)。
[0006]同時(shí)，作為替代能源，可再生能源在全世界正引人關(guān)注。與現(xiàn)有的礦物燃料(如石油、煤等)相比，可再生能源可減少二氧化碳的排放，從而積極應(yīng)對(duì)全球變暖和氣候變化。然而，由于發(fā)電成本比礦物燃料高，可再生能源(諸如太陽能或風(fēng)能)的使用和供給仍然有限。
[0007]此外，由于減少溫室氣體的問題已在氣候變化公約中出現(xiàn)，并且由于從2012年可再生能源比例標(biāo)準(zhǔn)(Renewable Portfolio Standard(RPS))已引入韓國，大多數(shù)能源供應(yīng)商自身已有很重負(fù)擔(dān)。
[0008]因此，可再生能源的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)新的可再生能源的利用和供應(yīng)并滿足RPS必然是必不可少的。近來，與其它可再生能源相比，因?yàn)椴恍枰獡?dān)心排放，并且因?yàn)樽鳛槟茉吹募夹g(shù)開發(fā)相對(duì)較容易，生物質(zhì)已成為關(guān)注的目標(biāo)。
[0009]具體地，作為近來值得注意的可再生能源之一，生物質(zhì)衍生材料(例如木材顆?；蚰静钠?被預(yù)期面臨需求增大，這是因?yàn)槠淇赏ㄟ^與煤混合而用于電力生產(chǎn)。然而，實(shí)際上，保持木材顆粒或木材片的穩(wěn)定供應(yīng)還存在困難。
[0010]為了確保穩(wěn)定供應(yīng)將被用于降低熱電發(fā)電廠的CO2排放的生物質(zhì)燃料，需要開發(fā)將多種生物質(zhì)衍生材料用于煤燃燒發(fā)電的新技術(shù)[E.D.Larson等人，Energy Environ.Sc1.，2010，3，28]。
[0011]此外，在近幾年中，已提議并開發(fā)各種環(huán)境友好的高效率技術(shù)，例如通過煤氣化的合成氣制造、借由IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle,整體氣化聯(lián)合循環(huán))的發(fā)電、借由CTL(Coal To Liquid,煤制油)的合成油制造和化學(xué)品生產(chǎn)等。此類技術(shù)要求保持高濃度的煤漿狀態(tài)。
[0012]同時(shí)，濕型煤氣化在制造高濃度漿體方面仍然存在困難。通常，氣流床氣化分為干進(jìn)料型和濕進(jìn)料型。與干進(jìn)料型相比，濕進(jìn)料氣流床氣化具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如低建造成本、簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作，并在高壓下易于供應(yīng)煤漿。雖然具有這些優(yōu)點(diǎn)，濕進(jìn)料型具有如下缺點(diǎn):煤漿的熱值較低導(dǎo)致氣化效率比干進(jìn)料型低，這是因?yàn)檫M(jìn)一步需要水來生產(chǎn)用于濕型氣化的漿體。盡管已經(jīng)進(jìn)行多種研究以生產(chǎn)高濃度煤漿從而克服上述缺點(diǎn)，但是已公知的是，在低階煤的情況下更嚴(yán)重的問題是由于其較高的固有水分含量引起的低濃度煤漿。
[0013]發(fā)明詳述
[0014]技術(shù)問題
[0015]為了解決以上討論的問題，本發(fā)明的第一目的在于通過提供高發(fā)熱混合煤及其制備方法來促進(jìn)低階煤的有效利用，在該制備方法中，通過將人造碳成分涂覆在低階煤的親水性表面上使煤固有的天然 碳 成分和人造碳成分結(jié)合，由此使該親水性表面轉(zhuǎn)變成疏水性表面，以抑制干燥后再吸收水分。
[0016]本發(fā)明的第二目的是通過將碳成分涂覆在高階煤以及低階煤的親水性表面上從而使親水性表面轉(zhuǎn)變成疏水性表面時(shí)采用生物質(zhì)衍生材料作為碳成分而促進(jìn)新的可再生能源的利用和供應(yīng)。
[0017]本發(fā)明的第三目的是提供高濃度的混合煤漿體及其制備方法，其中上述混合煤被加入至選自水/醇、水/表面活性劑，以及水/醇/表面活性劑的一種分散介質(zhì)中。
[0018]技術(shù)方案
[0019]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高發(fā)熱混合煤，該混合煤包含煤固有的天然碳成分和涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生材料的人造碳成分。
[0020]所述親水性表面可為所述煤的灰的表面。
[0021]所述親水性表面可為所述煤的固定碳和揮發(fā)性物質(zhì)的表面，所述表面具有-COOH (羧基)、-NH2 (氨基)和-OH (羥基)官能團(tuán)。
[0022]所述煤可為選自泥煤、褐煤、次煙煤、煙煤和無煙煤中的一種。
[0023]所述煤可為具有5wt%?70wt%的固有水分含量的原煤。
[0024]所述煤可為具有低于5wt%的固有水分含量的干燥煤。
[0025]所述生物質(zhì)衍生材料可為甘蔗或糖蜜。[0026]所述生物質(zhì)衍生材料可為由木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化的糖類，或由淀粉的酶分解獲得的糖類。
[0027]所述生物質(zhì)衍生材料可為選自單糖、二糖和多糖中的一種。
[0028]所述單糖可為選自葡萄糖、果糖和半乳糖中的一種。
[0029]所述二糖可為選自蔗糖、麥芽糖和乳糖中的一種。
[0030]所述多糖可為選自淀粉和木質(zhì)纖維素中的一種。
[0031]所述混合煤的較高的熱值可為4000kcal/kg或更高。
[0032]此外，本發(fā)明提供一種制備包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤的方法。該方法包括以下步驟:i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與煤混合形成漿料；以及ii)將所述漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行所述生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
[0033]在步驟i)中，相對(duì)于煤的重量，可加入0.lwt%?50wt%的生物質(zhì)衍生材料。
[0034]在步驟i)中，生物質(zhì)衍生材料的溶液可使用水或有機(jī)溶劑。
[0035]水與煤的重量比或者有機(jī)溶劑與煤的重量比可為0.1?5。
[0036]在步驟i)中，有機(jī)溶劑可為選自甲醇、乙醇和丙醇中的一種。
[0037]在步驟ii)中，生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化可在150°C?900°C下進(jìn)行0.1?10小時(shí)。
[0038]此外，該方法可進(jìn)一步包括在步驟ii)之前在常溫和常壓的氣氛下熟化所述漿料的步驟。
[0039]所述熟化步驟的熟化時(shí)間可為5?240小時(shí)。
[0040]所述生物質(zhì)衍生材料可起到形成混合煤的粘結(jié)劑的作用。
[0041]此外，作為將高發(fā)熱混合煤的水分再吸收率控制至低很多的水平的另一技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種制備包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤的方法，以及用該方法制得的高發(fā)熱混合煤。該方法包括以下步驟:i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與煤混合形成漿料；ii)將所述漿料在常溫和常壓的氣氛下熟化5?240小時(shí)；iii)預(yù)干燥熟化后的所述漿料；以及iv)將預(yù)干燥后的所述漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行所述生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
[0042]此外，本發(fā)明提供一種制備高濃度的混合煤漿體的方法。所述方法包括通過將用上述制備方法制備的混合煤添加至選自水/醇、水/表面活性劑和水/醇/表面活性劑中的一種分散介質(zhì)中形成混合煤漿體的步驟。
[0043]所述水/醇分散介質(zhì)可具有0.01?0.99的醇與水的重量比。
[0044]所述水/醇分散介質(zhì)中所用的醇可為選自甲醇、乙醇和丙醇中的一種。
[0045]所述表面活性劑可為選自CWM1002 (萘磺酸鈉的甲醛縮合物)、CWM1001 (磺酸鹽聚合物)、Na-CMC(羧甲基纖維素)、Na-DBS(烷基苯硫酸鹽)、Na_LS(烷基硫酸鈉鹽)、NP1020(烷基苯酚環(huán)氧乙烷(10))，NP1060(烷基苯酚環(huán)氧乙烷(50))，CA1053 (蓖麻油環(huán)氧乙烷(50))，ATL0X4913(甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物)、十六烷基三甲基溴化銨和十六烷基三甲基氯化銨中的一種。
[0046]此外，本發(fā)明提供用上述制備方法制備的高濃度的混合煤漿體。有益效果
[0047]根據(jù)本發(fā)明，其中生物質(zhì)衍生材料滲透并碳化進(jìn)入煤的親水性表面從而在親水性表面上涂覆疏水性碳的混合煤能大幅抑制水分的再吸收，從而使干燥煤保持較高的熱值。因此，本發(fā)明的混合煤可有利地用作發(fā)電廠的粉狀燃料，與將低階煤自身用于混合燃燒的常規(guī)情況相比提高了發(fā)電效率，并顯著減少了發(fā)電廠的CO2排放。此外，為制備混合煤而添加的生物質(zhì)能實(shí)現(xiàn)CO2排放的額外減少。此外，本發(fā)明在去除能源提供者必須確保生物質(zhì)燃料滿足RPS要求的負(fù)擔(dān)中是有用的。
[0048]此外，根據(jù)本發(fā)明，與用原煤或干燥煤的漿體相比，混合煤漿體具有高得多的漿體中的煤濃度，所述混合煤漿體中上述混合煤被加入至選自水/醇、水/表面活性劑和水/醇/表面活性劑中的一種分散介質(zhì)中。
[0049]因此，當(dāng)本發(fā)明的高濃度混合煤漿體用于濕進(jìn)料的氣化床氣化時(shí)，預(yù)期氣化性能如煤轉(zhuǎn)化率或冷氣體效率得到改善，由此降低氣化工藝中的CO2排放。此外，用水分含量高的低階煤實(shí)現(xiàn)高濃度漿體能提升濕進(jìn)料的汽化器相對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的干進(jìn)料的汽化器的競(jìng)爭(zhēng)力。而且，由于相對(duì)于制備用于漿體的混合煤中的煤重量，生物質(zhì)衍生材料添加量為0.lwt%?50wt%,因此在濕進(jìn)料的煤汽化器中使用高濃度的混合煤衆(zhòng)體能通過生物質(zhì)的影響而進(jìn)一步減少CO2排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案使用生物質(zhì)衍生材料由低階煤升級(jí)的高濃度混合煤漿體的示意圖。
[0051]圖2是示出分別在實(shí)施方案I和對(duì)比例I中制備的混合煤和簡(jiǎn)單干燥煤的疏水性試驗(yàn)結(jié)果的圖片。
[0052]圖3是示出實(shí)施方案I和2中的混合煤漿體以及對(duì)比例I和2中的干燥煤和原煤的漿體的粘度測(cè)定結(jié)果的圖。
[0053]圖4是示出煤漿的熱值隨實(shí)施方案I中的混合煤漿體以及對(duì)比例I和2中的干燥煤和原煤的漿體的粘度而變化的圖 。
[0054]圖5是示出分別在實(shí)施方案3和對(duì)比例3中制備的混合煤和簡(jiǎn)單干燥煤的疏水性評(píng)價(jià)(接觸角測(cè)定)結(jié)果的圖片。
[0055]圖6為示出實(shí)施方案3和對(duì)比例4制備的混合煤的孔徑分布的圖。
[0056]本發(fā)明的最佳實(shí)施方式
[0057]以下詳細(xì)描述通過制備高發(fā)熱混合煤使低階煤升級(jí)的技術(shù)，在該混合煤的制備中，通過將生物質(zhì)衍生材料涂覆在低階煤的親水性表面上而使煤固有的天然碳成分和人造碳成分結(jié)合，由此使親水性表面變成疏水性表面以抑制干燥后再吸收水分。
[0058]此外，將參照附圖詳細(xì)描述制備高濃度混合煤漿體的技術(shù)，其中前述混合煤被加入至選自水/醇、水/表面活性劑和水/醇/表面活性劑中的一種分散介質(zhì)中。
[0059]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案使用生物質(zhì)衍生材料由低階煤升級(jí)的高濃度混合煤漿體的示意圖。
[0060]如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)方面，包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤通過如下步驟獲得:i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與煤混合形成漿料；以及ii)將所得漿料放入碳化爐，然后同時(shí)進(jìn)行生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
[0061]上述親水性表面為煤的灰的表面，以及具有-COOH(羧基)、-NH2 (氨基)和-OH(羥基)官能團(tuán)的煤的固定碳和揮發(fā)性物質(zhì)的表面。
[0062]上述煤可為選自泥煤、褐煤、次煙煤、煙煤和無煙煤中的一種。盡管本發(fā)明基本涉及由低階煤制備高發(fā)熱混合煤，但本發(fā)明的制備混合煤的方法也可應(yīng)用于高階煤。
[0063]此外，上述煤為具有5wt%?70wt%的固有水分含量的原煤或者為具有低于5wt%的固有水分含量的干燥煤。
[0064]同時(shí)，上述生物質(zhì)衍生材料為甘蔗或糖蜜，或者可為選自單糖、二糖和多糖中的一種。
[0065]能用生物質(zhì)衍生材料涂覆碳成分的原因是生物質(zhì)衍生材料含有糖類。因此，除了甘蔗或糖蜜之外，上述生物質(zhì)衍生材料可包括由木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化成的糖類，或者通過淀粉如玉米的酶分解獲得的糖類。
[0066]所述單糖選自葡萄糖、果糖和半乳糖。此外，所述二糖選自蔗糖、麥芽糖和乳糖。此夕卜，上述多糖選自淀粉和木質(zhì)纖維素。
[0067]上述混合煤的較高的熱值為4000kcal/kg或更高。
[0068]優(yōu)選地，通過將生物質(zhì)衍生材料加入到水中或選自甲醇、乙醇和丙醇中的有機(jī)溶劑中來形成上述漿料。此時(shí)，相對(duì)于煤的重量，生物質(zhì)衍生材料可加入0.lwt%?50wt%。如果生物質(zhì)衍生材料添加量低于0.lwt%,則由于生物質(zhì)衍生材料在煤的親水性表面上涂覆不充分而難以使煤的親水性表面轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷员砻?。如果生物質(zhì)衍生材料添加量高于50wt%，則由于可加工性差而難以獲得漿料形式。
[0069]當(dāng)用水或有機(jī)溶劑制備生 物質(zhì)衍生材料的溶液時(shí)，水與煤的重量比或有機(jī)溶劑與煤的重量比保持在0.1至5的范圍內(nèi)。如果上述比例小于0.1，則由于生物質(zhì)衍生材料對(duì)煤的親水性表面的滲入差，難以將煤的親水性表面轉(zhuǎn)變成疏水性表面。如果上述比例大于5，則干燥工藝和碳化工藝中的能耗不理想地增大。
[0070]形成漿料之后，將漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行干燥工藝和碳化工藝，優(yōu)選在150°C?900°C下進(jìn)行0.1?10小時(shí)。如果上述干燥工藝和碳化工藝在低于150°C下進(jìn)行少于0.1小時(shí)，則不僅導(dǎo)致水或有機(jī)溶劑干燥不充分，還導(dǎo)致生物質(zhì)衍生材料碳化不充分。如果上述干燥工藝和碳化工藝在高于900°C下進(jìn)行多于10小時(shí)，則由于能源成本增大，因此在較高溫度下較長(zhǎng)的干燥工藝和碳化工藝效率變差。
[0071]此外，上述制備方法進(jìn)一步包括，在步驟ii)之前，在常溫和常壓的氣氛中使?jié){料熟化的步驟，從而改善生物質(zhì)衍生材料對(duì)煤的親水性表面的滲透。
[0072]熟化步驟的熟化時(shí)間為5?240小時(shí)。
[0073]同時(shí)，用于將煤的親水性表面變成疏水性表面的生物質(zhì)衍生材料還起到形成混合煤的粘結(jié)劑的作用。這導(dǎo)致成型性和可加工性增強(qiáng)。
[0074]此外，在本發(fā)明的另一方面中，為了將高發(fā)熱混合煤的水分再吸收率控制至低很多的水平，包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤通過兩步干燥工藝制備，包括如下步驟:i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與煤混合形成漿料；ii)將所述漿料在常溫和常壓的氣氛下熟化5?240小時(shí)；iii)預(yù)干燥熟化后的漿料；以及iv)將預(yù)干燥后的漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
[0075]本發(fā)明的此方面的特征在于:將漿料在常溫和常壓的氣氛下熟化5?240小時(shí)，以促進(jìn)生物質(zhì)衍生材料滲入煤的親水性表面，然后預(yù)干燥熟化后的漿料。[0076]在常規(guī)技術(shù)中，生物質(zhì)和煤簡(jiǎn)單地物理結(jié)合在一起。不利地，這導(dǎo)致燃燒不均勻的特性。然而，在本發(fā)明中，生物質(zhì)衍生材料滲入煤的孔中，并與煤進(jìn)行物理化學(xué)結(jié)合。這導(dǎo)致燃燒均勻的特性，同時(shí)煤的孔填充降低了干燥后的水分再吸收程度。因此，隨著煤的孔被更有效地填充，水分的再吸收率降低更多。
[0077]在本發(fā)明的此方面，生物質(zhì)衍生材料和煤的漿料的預(yù)干燥步驟能使?jié){料更有效地填充煤的孔。因此，孔的體積降低更多，且經(jīng)過后續(xù)的干燥和碳化步驟后，混合煤中的水分再吸收率顯著降低。
[0078]優(yōu)選地，在50°C?150°C下進(jìn)行預(yù)干燥步驟0.1?24小時(shí)。如果預(yù)干燥步驟在低于50°C下進(jìn)行少于0.1小時(shí)，則不僅導(dǎo)致水或有機(jī)溶劑干燥不充分，還導(dǎo)致煤的孔填充微不足道。如果預(yù)干燥步驟在高于150°C下進(jìn)行多于24小時(shí)，則由于能源成本增大，因此在較高溫度下的較長(zhǎng)的預(yù)干燥步驟效率變差。
[0079]在本發(fā)明的此方面，通過兩步干燥法制備高發(fā)熱混合煤的方法具有與上文所述的前述方面的工藝條件相同的工藝條件，區(qū)別在于預(yù)干燥步驟。
[0080]通過兩步干燥法制備的高發(fā)熱混合煤具有作為接受基準(zhǔn)的4000kcal/kg或更高的熱值。
[0081]此外，如圖1所示，本發(fā)明提供一種通過將上述混合煤加入至選自水/醇、水/表面活性劑以及水/醇/表面活性劑中的一種分散介質(zhì)中來制備高濃度的混合煤漿體的方法。在使用水/醇作為分散介質(zhì)的情況下，醇與水的重量比為0.01?0.99。
[0082]如果醇與水的重量比小于0.01，分散性差使得其難以形成漿體。如果醇與水的重量比大于0.99，則不發(fā)生濕式氣化反應(yīng)。因此，理想的是使醇與水的重量比保持在0.01?0.99的范圍內(nèi)。`
[0083]或者，為了提高分散性，可通過用表面活性劑代替醇來將水/表面活性劑用作分散介質(zhì)。盡管通常用于漿體制備中提高分散性的任何類型的表面活性劑均為可用的，但理想地，將以下物質(zhì)用作表面活性劑:CWM1002(萘磺酸鈉的甲醛縮合物)、CWM1001 (磺酸鹽聚合物)、Na-CMC (羧甲基纖維素)、Na-DBS (烷基苯硫酸鹽)、Na-LS (烷基硫酸鈉鹽)、NP1020(烷基苯酚環(huán)氧乙烷(10))、NP1060(烷基苯酚環(huán)氧乙烷(50))、CA1053 (蓖麻油環(huán)氧乙烷(50))、ATL0X4913(甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物)、十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。所添加的此類表面活性劑的量可在能良好地形成漿體的范圍內(nèi)根據(jù)表面活性劑類型適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
[0084]此外，為了大幅提高分散性，或者可將水/醇/表面活性劑用作分散介質(zhì)。
[0085]在水/醇分散介質(zhì)中，醇選自甲醇、乙醇和丙醇。
[0086]本發(fā)明的實(shí)施方式
[0087]現(xiàn)將詳細(xì)描述本發(fā)明的各實(shí)施方案。
[0088](混合煤的制備例)
[0089]將由蒙古希歐夫獲得的原煤在110°C的爐中干燥12小時(shí)，以制得干燥煤100g。此夕卜，將25g蔗糖溶于IOOg水中，以制備蔗糖溶液。然后，通過將干燥的希歐夫煤與蔗糖溶液混合，得到漿料形式的希歐夫煤和蔗糖溶液的復(fù)合物。
[0090]將上述漿料放入氮?dú)鈿夥罩械?50°C的反應(yīng)器中，然后進(jìn)行干燥和碳化工藝5小時(shí)。由此制得混合煤。[0091]以下提供的表I示出了希歐夫原煤和該制備例中的混合煤的技術(shù)分析結(jié)果和熱值。
[0092][表I]
[0093]
【權(quán)利要求】
1.一種高發(fā)熱混合煤，其包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生材料的碳成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述親水性表面為所述煤的灰的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述親水性表面為所述煤的固定碳和揮發(fā)性物質(zhì)的表面，所述表面具有-COOH(羧基)、-NH2 (氨基)和-OH(羥基)官能團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述煤為選自泥煤、褐煤、次煙煤、煙煤和無煙煤中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述煤為具有5wt%?70wt%的固有水分含量的原煤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述煤為具有低于5被％的固有水分含量的干燥煤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述生物質(zhì)衍生材料為甘蔗或糖蜜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤,其中所述生物質(zhì)衍生材料為由木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化的糖類或由淀粉的酶分解獲得的糖類。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述生物質(zhì)衍生材料為選自單糖、二糖和多糖中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合煤，其中所述單糖為選自葡萄糖、果糖和半乳糖中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合煤，其中所述二糖為選自蔗糖、麥芽糖和乳糖中的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合煤，其中所述多糖為選自淀粉和木質(zhì)纖維素中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合煤，其中所述混合煤的較高熱值為4000kcal/kg或更聞。
14.一種制備包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤的方法，所述方法包括以下步驟: i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與所述煤混合形成漿料；以及 i i )將所述漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行所述生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，相對(duì)于煤的重量,加入0.lwt%?50wt%的所述生物質(zhì)衍生材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述生物質(zhì)衍生材料的溶液使用水或有機(jī)溶劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述有機(jī)溶劑為選自甲醇、乙醇和丙醇中的一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中水與煤的重量比或者有機(jī)溶劑與煤的重量比為0.1 ?5。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括如下步驟: 在所述步驟ii)之前，在常溫和常壓的氣氛下熟化所述漿料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述熟化步驟的熟化時(shí)間為5?240小時(shí)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化在150°C?900°C下進(jìn)行0.1?10小時(shí)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述生物質(zhì)衍生材料起到用于形成所述混合煤的粘結(jié)劑的作用。
23.一種制備包含涂覆在煤的親水性表面上的生物質(zhì)衍生的碳成分的高發(fā)熱混合煤的方法，所述方法包括以下步驟: i)通過將生物質(zhì)衍生材料的溶液與所述煤混合形成漿料； ii)在常溫和常壓的氣氛下熟化所述漿料5?240小時(shí)； iii)預(yù)干燥熟化后的所述漿料，以及 iv)將預(yù)干燥后的所述漿料放入碳化爐中，然后同時(shí)進(jìn)行所述生物質(zhì)衍生材料的干燥和碳化。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述混合煤的熱值是作為接受基準(zhǔn)的4000kcal/kg。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述步驟iii)的預(yù)干燥在50°C?150°C下進(jìn)行0.1?24小時(shí)。
26.一種制備高濃度的混合煤漿體的方法，所述方法包括以下步驟: 將混合煤加入至選自水/醇、水/表面活性劑和水/醇/表面活性劑中的一種分散介質(zhì)中形成所述混合煤漿 體； 其中所述混合煤用權(quán)利要求14或23的方法制備。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述水/醇分散介質(zhì)具有0.01?0.99的醇與水的重量比。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述水/醇分散介質(zhì)中所用的醇為選自甲醇、乙醇和丙醇中的一種。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述表面活性劑為選自CWM1002(萘磺酸鈉的甲醛縮合物)、CWM1001 (磺酸鹽聚合物)、Na-CMC(羧甲基纖維素)、Na-DBS(烷基苯硫酸鹽)、Na-LS (烷基硫酸鈉鹽)、NP1020(烷基苯酚環(huán)氧乙烷(10))、NP1060 (烷基苯酚環(huán)氧乙烷(50))，CA1053(蓖麻油環(huán)氧乙烷(50))、ATL0X4913(甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物)、十六烷基三甲基溴化銨和十六烷基三甲基氯化銨中的一種。
30.用權(quán)利要求26所述的方法制備的高濃度的混合煤漿體。
【文檔編號(hào)】C10J3/00GK103429718SQ201280004466
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】李東星, 崔榮燦 申請(qǐng)人:韓國energy技術(shù)研究院