離子交換對(duì)低階煤提質(zhì)工藝
煤炭是一種既可用作燃料又可用作化工原料、碳材料等的寶貴資源。然而,由于全球煤炭消費(fèi)量的迅速增長,可開采的高階煤(如煙煤)正在被快速消耗。所以,利用儲(chǔ)量同樣巨大的褐煤和次煙煤等低階煤來代替高階煤迫在眉睫。然而,現(xiàn)在的低階煤(特別是褐煤)主要用于煤礦附近的電廠發(fā)電,經(jīng)濟(jì)效益極低。
低階煤提質(zhì)方面的研究雖然較多,但是大多數(shù)方法均以生產(chǎn)高發(fā)熱量固體燃料為主,溫和條件下煤的分離手段非常有限,較為可行的方法為溶劑萃取法。
低階煤的酸洗脫灰可以提高有機(jī)溶劑對(duì)煤的萃取收率,低階煤的陽離子交換也會(huì)影響其低溫液化和熱解反應(yīng)。研究以促進(jìn)低階煤的熱溶劑提質(zhì)分離及對(duì)此過程機(jī)理做較深入的研究為目的,考察了酸洗脫灰和陽離子交換對(duì)低階煤熱溶劑提質(zhì)分離產(chǎn)物收率及性質(zhì)的影響。
采用酸洗脫灰、酸洗和Na/Co離子交換對(duì)兩種低階煤(MM和LY)進(jìn)行預(yù)處理,然后以1-甲基萘為溶劑對(duì)預(yù)處理煤進(jìn)行熱溶劑提質(zhì)萃取,把煤分成提質(zhì)煤(UC)、高分子量萃取物(deposit)和低分子量萃取物(soluble)3種主要固體組分,以及少量水和氣體產(chǎn)物。結(jié)果表明,通過脫灰和離子交換均提高了兩種萃取物的收率及碳含量,并明顯促進(jìn)了煤中含氧官能團(tuán)的脫除。脫灰后MM煤的高分子量萃取物收率從3.5%增加到9.5%,Na離子交換LY的低分子量萃取物的碳含量高達(dá)85.3%、氧含量低于6.4%。離子交換對(duì)兩種萃取物的物理化學(xué)性質(zhì)有明顯的影響,Na+的影響尤為顯著。
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