一种富油煤的分析方法与流程

本发明涉及富油煤资源评价与油品提取领域，尤其涉及一种富油煤的分析方法。
背景技术：
：富油煤是指焦油产率介于7％～12％的煤炭资源，根据煤的焦油产率分级分为高油煤(tar，d>12.00％)、富油煤(tar，d>7.00％～12.00％)和含油煤(tar，d≤7.00％)。煤炭作为主体能源，其中低阶煤占总煤炭资源的46％，对于丰富的富油低阶煤资源，对其进行资源评价及开发利用研究对保障能源安全具有重大意义。开展富油煤资源潜力调查和油品提取测试分析，拓展油气勘查开采的新领域，不断提升油气资源接续保障能力，为保障能源资源安全、优化能源结构做出新的贡献。通过加工富油煤，可以将相对丰富的煤炭资源转化为相对紧缺的油、气资源以及可替代无烟煤和部分焦煤的半焦，而目前的研究基础和技术制约了富油煤的规模化开发。现有技术中，根据低阶煤挥发分及氢含量高的特点，通过分级转化利用，可实现煤炭资源的分质利用；其过程为经过热解能形成焦油、煤荒气和半焦；焦油可先提取酚，然后再加氢制成轻质芳烃、石脑油等油品，荒煤气可转化得到ch4、co和h2，半焦作为清洁能源，可用于高炉喷吹和气化原料。低阶煤分质利用综合能效高于低阶煤直接发电，比直接发电更具有经济竞争力，实现煤炭资源高效综合利用，而且二氧化硫排放量也明显降低，减少燃煤造成的环境污染。然而，煤炭分级分质利用水平仍较低，仍然面临理念认识不足、系统性配套技术落后等问题，针对富油煤资源系统的测试分析方法缺少系统流程。鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种富油煤的分析方法，以实现对富油煤的煤岩煤质进行系统分析，并对富油煤的热解产物进行定性定量分析。具体地，本发明提供以下技术方案：本发明提供一种富油煤的分析方法，先将富油煤进行工业分析、全硫分析、碳氢分析、灰成分分析、氮分析、葛金低温干馏分析、镜质体反射率分析、显微组分分类分析、扫描电子显微镜分析、能谱定量分析、x射线衍射全岩分析后，再进行热解处理；所述热解处理的条件为：从室温开始加热，以15±0.5℃/min的速率，升温至550～650℃保持25～35min。本发明发现，将富油煤依次/分别进行工业分析、全硫分析、碳氢分析、灰成分分析、氮分析、葛金低温干馏分析、镜质体反射率分析、显微组分分类分析、扫描电子显微镜分析、能谱定量分析、x射线衍射全岩分析后，再进行热解处理，有利于精准确定热解条件。即，根据工业分析、全硫分析、碳氢分析、灰成分分析、氮分析、葛金低温干馏分析、镜质体反射率分析、显微组分分类分析、扫描电子显微镜分析、能谱定量分析、x射线衍射全岩分析，可系统掌握富油煤样品的煤岩煤质特征、煤地球化学特征、矿物学特征，为热解实验提供物质分析基础。另外，对于大部分煤而言，其热分解温度(td)在300℃左右；而从室温升温到热分解温度(td)的过程中，煤的表观形状和结构没有发生明显变化。具体而言，在120℃前主要进行脱水反应，并在200℃左右基本脱除吸附在煤表面和孔隙中的ch4、co2、n2等气体；烟煤和无烟煤的分子结构在此过程中并没有发生大量的热分解反应，只有少量的缩合作用，褐煤在温度上升200℃以上时，脱羧基反应会开始进行，并于300℃左右开始进行热分解反应。而本发明还发现，通过改变热解处理的实验条件，可以提高富油煤的热解效率；将热解效率提升了7.69％。作为优选，所述工业分析依据gb/t212-2008进行，以获得富油煤的水分、灰分、挥发分、焦渣特征、全水分及固定碳的数据。作为优选，所述全硫分析依据gb/t214-2007进行，以获得富油煤全硫数据。作为优选，所述碳氢分析依据gb/t476-2008进行，以分析富油煤中c、h元素含量。作为优选，所述灰成分分析依据gb/t1574-2007进行，以对富油煤煤灰中的氧化物含量进行分析。作为优选，所述氮分析依据gb/t19227-2008进行，分析富油煤中n元素含量；作为优选，所述葛金低温干馏分析依据gb/t1341-2007进行，以获得富油煤中半焦产率、焦油产率及总水分产率数据，具体条件为：从300℃，以5±0.5℃/min的速率，升温至550～650℃保持10～20min。作为优选，所述镜质体反射率分析依据gb/t6948-2008进行，以获得富油煤中镜质体反射率的数据。作为优选，所述显微组分分类分析依据gb/t15588-2013进行，对富油煤中有机组分和无机组分进行分析。作为优选，所述扫描电子显微镜分析依据sy/t5162-2014进行，以分析富油煤中组分的结构形态及所含矿物。作为优选，所述能谱定量分析依据sy/t6189-2018进行，以分析富油煤中所含矿物的含量。作为优选，所述x射线衍射全岩分析依据sy/t5163-2018进行，以确定富油煤中所含矿物的类型。本发明中，富油煤经热解处理后，产生热解焦、热解液和热解气；各热解产物可资源化再利用。具体而言，(1)热解焦煤炭热解产生的热解焦即焦炭，焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用；热解产生的热解焦也可以直接燃烧利用其热能；生物质热解产生的热解焦(生物炭)由于具有较高的比表面积，可以制备成吸附材料；另外，生物炭还可以作为土壤改良剂。(2)热解液热解液包括热解得到的热解油和部分冷凝水，油水分离是热解液应用的一大难题；热解油能够作为化石燃料的替代品产生热、电和化学物质，短期内可应用于烧锅炉和热电发电，长期考虑可应用于涡轮和柴油机。将热解油升级为交通油，技术上是可行的，但需进一步的研发。通过热解油提炼和衍生可获取大量更广泛的化学物质。热解油中含有相当一部分水，其热值比化石燃料低；然而，火焰燃烧实验表明快速热解油可以替代重油和轻油用于工业锅炉；用作锅炉/炉子的燃料是热解油的最直接应用；同时热解油可以适用于与煤共燃的锅炉发电。生物油还可作为柴油机的代用燃料。热解油还可以直接用于发电；过去的几年里，热解油在不同的柴油发动机以及改进的双油料发动机上的试验运行已达几百小时，发动机的运行及测试结果是令人鼓舞的。然而，热解油替代柴油的一些问题还有待解决，尤其是其酸性(ph＝3)油烟形成和再聚合的问题。只有生物质才能生产出“绿色”的碳氢化合物。以固体生物质为原料生产合成气和以热解油为原料生产合成气的对比表明以热解油气化大规模生产更受鼓舞。以纯氧气化热解油产生合成气，再经过费托合成生产碳氢化合物在技术和经济上是可行的。生物油用于提取化学品，可制取特殊化学品，还可制取多酚、化肥、农药和具有环保要求的化学品；生产高价值的化学品可以提高生物油利用的经济效益。(3)热解气①热解气直接燃烧，用于生产蒸汽和预热空气；②热解气通过净化、冷凝除尘、水、残油等杂质，生产出纯度较高的气体燃料。本申请的有益效果在于：本申请通过对富油煤的分析确定了其热解处理的条件，在该条件下对富油煤进行热解处理，可以得到高品质的热解焦、热解液和热解气。另外，本发明还提升了富油煤的热解效率，将焦油产率提升7.69％。附图说明图1富油煤的x射线谱图；图2富油煤的热解产物分析谱图。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。实施例1本实施例提供一种富油煤的分析方法，包括如下步骤：(1)将富油煤进行工业分析(依据gb/t212-2008进行)、全硫分析(依据gb/t214-2007进行)、碳氢分析(依据gb/t476-2008进行)、灰成分分析(依据gb/t1574-2007进行)、氮分析(依据gb/t19227-2008进行)、葛金低温干馏分析(依据gb/t1341-2007进行)、镜质体反射率分析(依据gb/t6948-2008进行)、显微组分分类分析(依据gb/t15588-2013进行)、扫描电子显微镜分析(依据sy/t5162-2014进行)、能谱定量分析(依据sy/t6189-2018进行)、x射线衍射全岩分析(依据sy/t5163-2018进行)；其中，各分析结果见表1、表2、表3、表4和表5；表1表2表3表4表5此外，显微组分测试结果如下：①有机组分镜质组：以基质镜质体(胶结半丝质体、丝质体碎片、碎屑惰质体、壳质组、粘土等)为主；偶见均质镜质体和团块镜质体；惰质组：以半丝质体为主，其次氧化丝质体，再次碎屑惰质体，偶见粗粒体和火焚丝质体；壳质组：偶见小孢子体。②无机组分粘土：充填半丝质体胞腔或裂隙；硫化物：黄铁矿，充填裂隙；碳酸盐：未见；氧化硅：未见；其它矿物：未见；扫描电镜测试结果如下：①石英可见较为明显的晶型(棱角状、次棱角状)；②大部可见不同角度的丝质体，可见明显的细胞腔、植物导管(近圆状、椭圆、扁状)，可见蠕虫状的横截面；③胞腔中充填惰质组碎屑及石英颗粒；④可见颗粒感较强的沥青质体(多具生油潜力的组分)；⑤镜质体以圆柱状充填于空腔内；⑥可见草莓状黄铁矿(非充填状)。x射线分析结果见图1所示；(2)对富油煤进行热解处理；热解实验仪器设备主要包括热解炉、热电偶、温控仪、石英热解管、冷凝器、流量计、气袋收集装置等组成。富油煤样品20g(可根据实际情况调整实验样品质量)。先将富油煤样品放入石英管中，使样品平铺开，保证样品受热均匀，然后将富油煤样品置于固定床反应器中，然后设定好炉子的升温速率加热至设定的热解终温(从室温开始加热，以15℃/min的速率，升温至600℃，并在此温度下保持30min)。热解反应后的残留在石英管中的固体残渣为热解固相产物热解焦；热解反应挥发物经冰水冷凝系统，冷凝在收集瓶中的为热解液相产物热解液；产生的不可冷凝气体，经过过滤器等净化装置，然后通过气体流量计，最后用气袋收集为热解气相产物热解气。热解与三相产率分析结果如表6；表6序号固相液相气相154.75％36.39％8.86％热解焦油含水率及ph值如表7；表7序号ph含水率焦油产率110.3169.2％11.2％由表2可知，葛金干馏的焦油产率为10.4％；由表7可知，热解处理的焦油产率为11.2％。富油煤的热解产物分析结果如图2和表8所示；表8由图2和表8可知，本发明在提升热解焦油产率的同时，定量测定了焦油的成分及含量。虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页12