一种提高富油煤萃取率的方法

本发明属于煤化工，尤其涉及一种提高富油煤萃取率的方法。

背景技术：

1、富油煤作为一种特殊的煤基非常规油气资源，其显著特征是原位赋存大量可被有机溶剂溶解抽提的有机质，被视为“煤中的油田”。其有机质组成复杂，包含大量脂肪烃、芳烃及含氮、氧、硫的极性化合物，这种复杂的组成与结构特征，决定了富油煤不仅是优质的动力燃料，更是制备清洁液体燃料、特种沥青、碳纤维前驱体以及医药、染料中间体等高附加值化学品的碳源。

2、在现有的分离提质技术中，溶剂萃取技术因反应条件温和、工艺简单、易于规模化，能够有效避免有机质的热缩聚与过度裂解，最大程度地保留目标产物的化学活性与液态产率等特点，已成为富油煤有机质分离与提质的重要手段。现有萃取工艺多采用单一溶剂或简单混合溶剂，如苯、甲苯、乙醇等，其萃取选择性有限，仅能溶出部分特定极性组分，难以兼顾非极性、弱极性、中极性与强极性有机质的同步分离，导致整体萃取率偏低，通常不足30%。同时，常规萃取难以破坏有机质与煤骨架之间的氢键及弱共价键，大量束缚态有机质残留在煤体中，资源利用率偏低。

3、现有的富油煤萃取技术尚处于初级阶段，逐级萃取虽可依据溶剂极性差异分步溶出有机质，但现有体系溶剂搭配不合理、萃取参数缺乏针对性，难以有效疏通煤体孔隙并解离表层有机质；常压条件下的深度萃取对束缚态有机质解离能力有限，萃取效率提升不明显。因此，亟需开发一种溶剂体系合理、工艺条件可控、萃取效率显著提升的富油煤萃取方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高富油煤萃取率的方法，解决现有工艺萃取率低、有机质解离不充分、工艺针对性不强等问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种提高富油煤萃取率的方法，其通过构建极性梯度逐级萃取与高压惰性气氛强化萃取相耦合的工艺体系进行富油煤萃取，获得最高累计萃取率不低于50%的富油煤萃取产物；

4、所述极性梯度逐级萃取采用正己烷、二硫化碳、二氯甲烷、丙酮和四氢呋喃五种极性依次递增的有机溶剂对富油煤进行逐级萃取；

5、所述高压惰性气氛强化萃取以n,n-二甲基甲酰胺为萃取溶剂，在1 mpa的惰性气氛下对极性梯度逐级萃取的萃余煤进行深度萃取。

6、其中，该方法具体包括如下步骤：

7、s1：极性梯度逐级萃取：对富油煤依次采用正己烷、二硫化碳、二氯甲烷、丙酮和四氢呋喃五种有机溶剂进行逐级萃取，分离各级萃取液，得到各级萃余煤；

8、s2：高压惰性气氛强化萃取：以n,n-二甲基甲酰胺为萃取溶剂，以步骤s1得到的各级萃余煤为萃取对象，将各级萃余煤置于高压萃取釜中，在1 mpa的惰性气氛下升温至目标温度，保温萃取一定时间后，冷却至室温，分离萃取液，获得萃取产物。

9、其中，步骤s1中各有机溶剂的萃取温度为对应溶剂沸点±10 ℃。该温度区间既能保证溶剂具有良好流动性与溶解能力，又可减少低沸点溶剂挥发损失，保障各级有机质稳定溶出。

10、其中，步骤s2中所述惰性气氛为氮气或氩气。惰性气氛可避免高温条件下有机质发生氧化、裂解或聚合，保证萃取产物结构稳定，同时提高操作安全性。

11、其中，步骤s2中所述目标温度为150~250 ℃。

12、优选的，步骤s2中所述目标温度为150 ℃、200 ℃或250 ℃。

13、其中，步骤s2中所述萃取时间不小于3h。

14、优选的，步骤s2中所述萃取时间为10 h。

15、其中，步骤s2中所述n,n-二甲基甲酰胺与各级萃余煤的质量比为3:1~5:1。该配比可保证溶剂充分浸润煤颗粒，形成良好传质环境，兼顾萃取效率与溶剂用量。

16、其中，所述极性梯度逐级萃取的累计萃取率为2%~13.22%，所述高压惰性气氛强化萃取的累计萃取率为13.75%~53.01%。

17、本发明的核心原理：正己烷、二硫化碳、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃的极性依次增强，逐级萃取时可依次脱除富油煤中非极性、弱极性、中极性、强极性有机质，实现有机质的分步高效分离，总逐级萃取率达2%~13.22%；n,n-二甲基甲酰胺为强极性非质子溶剂，可破坏萃余煤中有机质与煤骨架的氢键、范德华力及弱共价键，在1 mpa的惰性气氛下，高温环境可进一步弱化有机质与煤骨架间的相互作用，促使残留有机质充分溶出，显著提升累计萃取率。与现有的萃取工艺相比，累计萃取率显著提升，最高可达50%以上，同时工艺操作简单、反应条件温和、适于推广与应用。

18、本发明的有益效果如下：

19、（1）溶剂组合科学，逐级萃取针对性强：本发明采用极性递增的正己烷、二硫化碳、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃进行逐级萃取，可脱除不同极性有机质，萃取选择性好、分离效果高，逐级萃取率可达2%~13.22%；

20、（2）高压惰性气氛萃取，萃取率显著提升：本发明以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂，在1mpa的惰性气氛下萃取萃余煤，最高累计萃取率达50%以上，较常规工艺提升显著；

21、（3）工艺简单、条件可控：本发明的方法的萃取温度、压力、时间及溶剂配比范围明确，操作稳定，重复性好；

22、（4）产物品质稳定：本发明采用惰性气氛保护避免有机质氧化变质，萃取产物杂质含量低，可直接用于后续深加工。

1.一种提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，该方法通过构建极性梯度逐级萃取与高压惰性气氛强化萃取相耦合的工艺体系进行富油煤萃取；

2.根据权利要求1所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s1中各有机溶剂萃取温度为对应溶剂沸点±10 ℃。

4.根据权利要求2所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中所述惰性气氛为氮气或氩气。

5.根据权利要求2所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中所述目标温度为150~250 ℃。

6.根据权利要求5所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中所述目标温度为150 ℃、200 ℃或250 ℃。

7.根据权利要求2所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中萃取时间不小于3h。

8.根据权利要求7所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中所述萃取时间为10 h。

9.根据权利要求2所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，步骤s2中所述n,n-二甲基甲酰胺与各级萃余煤的质量比为3:1~5:1。

10.根据权利要求1所述的提高富油煤萃取率的方法，其特征在于，所述极性梯度逐级萃取的累计萃取率为2%~13.22%，所述高压惰性气氛强化萃取的累计萃取率为13.75%~53.01%。