添加剂对煤电化学氧化工艺的影响

第36卷第8期煤炭科学技术Vol. 36 No. 82008年8月COAL SCIENCE AND TECHNOL0CYAug.2008， 煤炭加工与环保添加剂对煤电化学氧化工艺的影响邵群(安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001)摘要:研究了添加剂对煤的电化学氧化工艺的影响，通过对不同系列的添加剂进行比较，根据相似相溶原理，最优的添加剂为蔡系NF。并针对黄县褐煤以萘系NF为添加剂，得出添加剂的最佳.用量为0.3g/L。.关键词:煤;电化学氧化;添加剂中图分类号: TQ531文献标志码: A文章编号: 0253 -2336 (2008) 08 -0101 -02Additive influenced to coal electrochemical oxidized technologySHAO Qun(School of Chemical Enginering, Anhui University of Science and Tecnology, Huainan 232001 , China)Abstract: The paper studied the aditive influenced to the coal electrochemical oxidized technology. In comparison with the diferent世ries of the additives and based on the similar and phase dissolvable principle, a naphthalene sernes NF was the optimum additive. Accord-ing to the Huangian lignite taking the naphthalene series NF as the aditve, the best consumption of the addtive was0.3 g/L.Key words: coal; electrochemical oxidization; additive煤的电化学转化是煤炭深加工I的新技术1-4)，少或阻止电解产物在电极及煤粒表面的附着,从而其操作条件温和，一般在70C左右，常压下进行，大幅度提高煤的电化学转化速率。工艺简单，设备投资少。但迄今为止，煤的电化学1验气化工艺存在的主要问题是煤的转化速率随电解时间的延长而下降，达稳态后转化速率太低，难以满1.1试验煤样及装置足实际生产要求，限制了新气化工艺的发展。煤样采自反应活性较高且变质程度较低的云南转化速率下降的原因是电解产物在电解液中溶褐煤、黄县褐煤(精)和新疆长焰煤。原煤经破解度小，附着在电极和煤粒表面，妨碍煤的电化学碎、筛分、掺合和缩分，制备出粒度小于74 μm转化。该研究是通过在电解液中分散- -定 量的有机的实验室分析煤样。该煤样的工业分析和元素分析溶剂来增大电解液对电解产物的溶解分散能力，减数据见表1。.表1煤样的工业分析和元素分析 (质量分数)%工业分析元索分析(daf基)煤种M.AVadw(C)w(H)w(N)w(S)w(O)云南褐煤17. 342.9843. 6472. 825.321.800. 5619.50黄县褐煤13. 4418. 33.42. 5174. 645.091. 860. 7917. 62新疆长焰煤6.922.9239. 0778. 865.731. 080.4513. 88注: M为煤样收到基水分; A。为煤样十基灰分; Var 为煤样「燥尤灰基挥发分。电解槽采用隔离式电解槽,为玻璃圆柱形装解在中国煤化工极为简状石墨电置，用由玻璃砂芯制作的多孔隔膜将阴极室与阳极极，YHCNMHG径为0.1mm的室隔开，多孔隔膜阻止煤粉与阴极接触,但允许溶铂丝织成0.37 mm、面积为53.96 cm2的网。试验1012008年第8期煤炭科学技术第36卷装置如图1所示。.色，由不加添加剂的浅棕褐色变成了深棕褐色。可见由于添加剂的引入加深了煤的电解氧化强度,改1点7_善了电解氧化工艺状况，提高了煤电化学转化率。2.2不同添 加剂的比较试验9为考察该工艺对不同添加剂的适应性，选择了其他几种添加剂进行重复性试验，添加剂的用量为0.6g/L,试验结果见表3。.~10表3不同添 加剂的比较试验1-气体计量器; 2- -水槽; 3一氢气输出管; 4 -Pr电极;煤样煤样质量/g添加剂 氧化时间/h 产气量/ml5一电触点温度计; 6- -二氧化碳输出管; 7-石墨电极;云南褐煤12. 001焦油10. 7333. 908-磁搅拌; 9一玻璃保温橢; 10一电磁加热云南褐煤12. 004NF11. 6440.60图1煤氧化电解槽云南禍煤12. 002MG11.8934.801.2试验方法黄县褐煤11. 99913. 6941.70首先在电解槽中配制煤粉浓度为0.06 g/mL的黄县櫛煤11. 998.14.61 .54.30黄县祸煤12. 0004C6.7947. 40电解液体系，电解液质量分数为30%的硫酸溶液200 mL,将电解槽置于恒温槽中,加热升温，温由表3可知，添加剂的种类不同，电解氧化时度控制在70心，并进行磁力搅拌,使煤的颗粒在间及产气量都有一定的差别。煤的电解产物多为分电解液中处于悬浮状态。当恒温槽达到预定温度且子量为600~800的有机物分子，根据相似相溶原阴极导出口不再冒气泡时，将导出弯管插入集气测理，电解产物较易溶解于分散着添加剂的电解液量管，调节稳压电源，控制电解电压为1.0 V,电中。从而使电解产物具有较高的分散程度，进而减解体系开始工作，并记录电流-时间曲线。当体系少了电解产物在电极、煤表面的吸附，减轻了对电不再产生气泡，电流基本稳定时，停止电解，记录化学反应的妨碍作用，一定程度上消除了钝化现.产气量。象。因此，采用萘系NF作为电解添加剂作用效果优于焦油和木质素MC系列。2试验结果与分析2.3添加剂量的影响2.1有无添加剂的比较试验为了更经济有效地优化煤的电化学氧化工艺，在上述电解装置中，用3种不同的煤样分别进使添加剂的用量既能最大限度地改善煤电化学氧化行有无添加剂的比较试验，添加剂用量为0.6 g/L,的钝化现象，又能尽量减少由于添加剂本身电解电试验结果见表2。流的消耗，对添加剂的用量进行了考察，电解系统表2有无添加剂的比较试验仍与前面相同，选择黄县褐煤与NF添加剂作为研究对象，试验结果见表4。煤样质量/g添加剂 氧化时间/h 产气量/mlL云南褐煤12.0013.5616.40表4添加剂用量对黄县褐煤的影响试验结果云南褐煤12. 004媒样质量/g謚加剂用量/ (g.鬥)氧化时间/b产气量/ mL黄县褐煤1.99995.7830. 4012. 0050.213. 83 .50.2黄县褐煤11. 99814.6154. 3012. 0070.316. 1962.1新疆长焰煤12.0004.0620. 401.980.654. 3新疆长焰煤11. 99710. 29.45.0012.0010.814. 6653.11.014. 42.52.3由表2可知，加入添加剂后，电解体系的工艺中国煤化工状况发生了很大的变化，煤电解氧化时间分别增加;对煤电化学氧化工70%，60%和60%，产气量分别增加60%，44%艺達. CNMHG面理论，加入一定和55%，电解过程结束后固液分离出的电解液颜(下转第105页)102张伟林:炼焦煤与焦炭含硫转化关系的研究2008年第8期在，有机硫又称可燃硫，在高温时随煤中挥发物排~1.14倍，这又是疆内煤除塑性、热性能、灰成出，脱硫程度较高。新疆煤含硫大部分都很低，应.分等指标不同于疆外煤的又一个特殊煤质特性。该以有机硫存在形态为主，但在焦炭中的残留程度2)试验得出了6组八一钢铁公司焦炉常用炼远高于疆外高硫煤，与一 .般转化规律不符。若主要焦煤与焦炭含硫转化的线性关系式。试验表明,煤以无机硫中硫酸盐硫形态存在，洗选后硫含量应明的脱硫程度受不同炼焦加热制度的影响较小，主要显降低，而实际上目前八一钢铁公司焦炉所用的疆取决于煤中硫的存在形态和含量。内炼煤洗选前后煤料含硫变化很小，有时反而比原3)提出了利用单种煤、焦含硫转化关系，预煤稍有增高，也与一般规律不相符。测炼焦生产中焦炭含硫的新方法。验证试验表明，通过对煤灰成分研究，疆内煤残留在煤灰中的该方法能够比较精确地预测焦炭含硫量，更为科学硫分比疆外煤平均高出5倍，各种煤基本上随着煤地指导炼焦生产。灰中起正催化作用的碱性氧化物的增高(综合表.4)理论上疆内炼焦煤含硫形态与实际生产中达为修止碱度指数MBI)而增高(图lb)"。出现的现象不相--致，初步研究焦炭中硫的残留程根据宝钢比较成熟的灰催化指数数学模型分析度与煤灰成分关系密切，也是影响焦炭热性能的不认为，煤灰中起正催化作用的碱性氧化物的含量越可忽略的因素之一。基于此问题，在今后的试验工高，则生成焦炭的热性能越差，通过以往对疆内、作中有必要对煤中硫存在的形态进行深人研究。外炼焦煤焦炭热性能的试验测定比较，初步结果也参考文献:基本符合宝钢集团这一论点。由此可以看出，疆内煤脱硫程度低与煤庆成分有很大关系，而且较高比[1] 胡德生。灰成分对熊炭热性能影响的研究[J]. 钢铁，例残留在煤灰中的硫，也必是影响焦炭热性能的一2002 (8).[2] 钟蕴英，煤化学[M]. 徐州:中国矿业大学出版社杜, .个不可忽略的因素。1989..4结论作者简介:张伟林(1976-). 男,新疆奇台人，工程师，现1)八一钢铁公司所用炼焦煤中，疆外煤符合在宝钢集团八一钢铁有限公司技术开发中心从事配煤炼焦技术研究焦炭硫分为配煤硫分85% ~87%的一般规律，而工作。Tel: 0991 - 3891476, E - mail: zhangw1@ bygL. com cn疆内煤炼焦过程中脱硫程度低，残留在焦炭中的硫分高，煤种不同残留程度也不同, -般为煤的1.0收稿日期: 2008-04-18;责任编辑:刘军娥(. 上接第102页)料化学学报，2002 (2).量的添加剂后,在两相间的界面上产生正吸附，改[2] 刘旭光，李静,巩志坚，等.孝义煤电化学脱硫研究[J].燃料化学学报，1997 (3).变界面张力大小。当添加剂量太少时，界面张力降[3] Kye C, Kochanek W. Kineir iveligation of the primary step of低不明显，系统的分散度和稳定性都不是很好;当electrochemical roal oxidation [J]. Journal of the Electrochemi-添加剂用量太多时，其在溶液中的浓度大于其临界eal Soriety, 1985 (10).胶束浓度，反而更不利于煤的电化学氧化。对于黄4]. Dhooge P M. Park s M. Electochemisty of coul suries u县褐煤，更好地发生电解氧化时，添加剂的最佳用Sudies on various experimental parameler arrting oxidation ofcoal surries [J]. Joumal of the Electrochemical Society, 1983量为0.3 g/L。(9).因此，添加剂能够大幅度改善煤的电解体系的钝化现象，萘系NF系列对煤电解氧化作用较好，作者简介:邵群(1957-)， 女.安徽寿县人，高级工程添加剂的用量对煤电解氧化体系影响较显著。师。中国煤化工艺教学与研究工作。Te:132YHC NMH G°[1] 刘欢，王志忠。煤电解氧化的伏安特性的研究[J]燃收稿日期: 2008-03-15;责任编辑:刘军娥105