專利名稱：一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取磺化煤的方法，具體地說是一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法。
背景技術(shù)：
磺化煤是濃硫酸與煙煤、褐煤發(fā)生磺化反應(yīng)，使煤結(jié)構(gòu)的芳香環(huán)上引入磺酸基 (-S03H)；同時，由于濃硫酸的氧化作用，還把芳香環(huán)側(cè)鏈上的烷基氧化為羧基(-C00H)和羥基(-0H)，這些基團(tuán)上的氫都能被一些金屬離子所置換。磺化煤外觀為黑色無光澤顆粒， 粒徑一般控制在2. 0 4. 0mm，呈疏松結(jié)構(gòu)，是一種多官能團(tuán)的強(qiáng)酸性陽離子交換吸附劑， 其化學(xué)結(jié)構(gòu)可表示為
^SO3H
R一OH \C00H磺化煤具有比表面積大，表面極性強(qiáng)、吸附能力大和具有良好的離子交換活性等特點，用作污水清潔劑、軟水劑、濕法冶金中回收金屬、制備活性炭和有機(jī)反應(yīng)的催化劑。磺化煤在水中兼有離子交換和表面吸附兩個作用，它對硝基化合物、胺基化合物、酚類、有機(jī)氯、有機(jī)磷等都有較好的吸收能力；在醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥等行業(yè)中用于處理含酚、含氟、含重金屬等離子的工業(yè)廢水和回收有機(jī)物。其中用磺化煤處理廢水，不僅脫除了深濃的顏色，使水變清，同時還使廢水的化學(xué)耗氧量、生化需氧量減少?；腔鹤鳛榄h(huán)保治理和回收廢水中有機(jī)物方面的應(yīng)用已逐步得到推廣。目前，有很多研究磺化煤制作方法的文獻(xiàn)和專利報道，即關(guān)于煤碳種類、煤粒大小、酸煤配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等方面研究磺化煤的制作方法，關(guān)于閉路循環(huán)制取磺化煤的方法未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保、節(jié)能的閉路循環(huán)制取磺化煤的方法。本發(fā)明的包括如下步驟第一步將原料煤破碎為粒徑2. O 4. Omm的顆粒狀，烘干水分，稱量后放入控溫攪拌反應(yīng)裝置內(nèi)，按酸煤重量份比(4 6) 1，加入硫酸混合液；第二步攪拌加熱至120°C 160°C，反應(yīng)進(jìn)行后停止加熱，反應(yīng)裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恒溫反應(yīng)9 11小時；第三步冷卻反應(yīng)物并過濾，得到濾液和固體物質(zhì)，濾液為殘余硫酸，送入硫酸混合器，固體為生成物，用此固體1倍量的蒸餾水洗滌此固體生成物，洗液為稀硫酸，送入硫酸混合器；第四步上述固體生成物中加入該固體0.3倍量的10% NaOH溶液中和至接近中
3性，不斷充分?jǐn)嚢?，放?-6小時后過濾，得到濾液和磺化煤，濾液主要含Na2SO4可回收利用，磺化煤自然風(fēng)干得到成品磺化煤。上述的原料煤是指山西平朔煤礦揮發(fā)分大于20%的中等變質(zhì)程度煙煤，主要化學(xué)組成如下平朔礦區(qū)原料煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于包括如下步驟第一步將原料煤破碎為粒徑2. 0 4. Omm的顆粒狀，烘干水分，稱量后放入控溫攪拌反應(yīng)裝置內(nèi)，按酸煤重量份比(4 6) 1，加入硫酸混合液；第二步攪拌加熱至120°C 160°C，反應(yīng)進(jìn)行后停止加熱，反應(yīng)裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恒溫反應(yīng)9 11小時；第三步冷卻反應(yīng)物并過濾，得到濾液和固體物質(zhì)，濾液為殘余硫酸，送入硫酸混合器， 固體為生成物，用此固 體1倍量的蒸餾水洗滌此固體生成物，洗液為稀硫酸，送入硫酸混合器；第四步上述固體生成物中加入該固體0. 3倍量的10% NaOH溶液中和至接近中性，不斷充分?jǐn)嚢?，放?-6小時后過濾，得到濾液和磺化煤，濾液主要含Na2SO4可回收利用，磺化煤自然風(fēng)干得到成品磺化煤。
2.如權(quán)利要求1所述的一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于所述的原料煤是指山西平朔煤礦揮發(fā)分大于20%的中等變質(zhì)程度煙煤，其主要化學(xué)成份如下水分Mad: 2. 26-3. 02，灰分 Aad 24. 34-28. 52，揮發(fā)份 Vad 26. 15-27. 24，固定碳 FCad 44. 62-50. 23， 硫 St, ad 0. 42-0. 56，有機(jī)總量 74. 60-76. 25，真密度 g/cm3 1. 52-1. 56，孔隙率 ％ 30. 26-32. 45。
3.如權(quán)利要求1所述的一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于所述的酸煤重量份比指首次磺化反應(yīng)濃硫酸與煤樣比為(4 5) 1，以后每次磺化反應(yīng)硫酸混合液與煤樣比為(5 6) 1。
4.如權(quán)利要求1所述的一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于所述的硫酸混合液為送入硫酸混合器內(nèi)的濃硫酸、反應(yīng)裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、過濾冷卻后的反應(yīng)物得到的殘余硫酸、用蒸餾水洗滌固體生成物得到的稀硫酸。
5.如權(quán)利要求1所述的一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于熱蒸汽為 SO3 (g)、H2O (g)蒸汽。
6.如權(quán)利要求1所述的一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法，其特征在于所述的硫酸混合器為帶有攪拌裝置的容器，每一輪反應(yīng)均在硫酸混合器中補充濃硫酸以達(dá)到酸煤比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制取磺化煤的方法，具體地說是一種閉路循環(huán)制取磺化煤的方法。本發(fā)明步驟如下將烘干后粒徑為2.0～4.0mm的原料煤，放入控溫攪拌反應(yīng)裝置內(nèi)，按酸煤重量份比(4～6)∶1，加入硫酸混合液；攪拌加熱至120℃～160℃，恒溫反應(yīng)9～11小時；冷卻并過濾，得到濾液和固體物質(zhì)，用適量的蒸餾水洗滌固體物質(zhì)后；加入10％NaOH溶液中和至接近中性，放置2-6小時后過濾，得到濾液和磺化煤。本發(fā)明通過硫酸混合器將濃硫酸、反應(yīng)裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、過濾冷卻后的反應(yīng)物得到的殘余硫酸和用蒸餾水洗滌固體生成物得到的稀硫酸全部閉路循環(huán)使用，不造成資源浪費；通過冷凝器使反應(yīng)裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)橄×蛩岵㈤]路循環(huán)使用，不產(chǎn)生環(huán)境污染。
文檔編號B01J20/22GK102430388SQ201110263070
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者張建旺, 張立航 申請人:張建旺, 張立航