[发明专利]一种闭路循环制取磺化煤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取磺化煤的方法，具体地说是一种闭路循环制取磺化煤的方法。

背景技术

磺化煤是浓硫酸与烟煤、褐煤发生磺化反应，使煤结构的芳香环上引入磺酸基(-SO3H)；同时，由于浓硫酸的氧化作用，还把芳香环侧链上的烷基氧化为羧基(-COOH)和羟基(-OH)，这些基团上的氢都能被一些金属离子所置换。磺化煤外观为黑色无光泽颗粒，粒径一般控制在2.0～4.0mm，呈疏松结构，是一种多官能团的强酸性阳离子交换吸附剂，其化学结构可表示为：

磺化煤具有比表面积大，表面极性强、吸附能力大和具有良好的离子交换活性等特点，用作污水清洁剂、软水剂、湿法冶金中回收金属、制备活性炭和有机反应的催化剂。磺化煤在水中兼有离子交换和表面吸附两个作用，它对硝基化合物、胺基化合物、酚类、有机氯、有机磷等都有较好的吸收能力；在医药、染料、农药等行业中用于处理含酚、含氟、含重金属等离子的工业废水和回收有机物。其中用磺化煤处理废水，不仅脱除了深浓的颜色，使水变清，同时还使废水的化学耗氧量、生化需氧量减少。磺化煤作为环保治理和回收废水中有机物方面的应用已逐步得到推广。

目前，有很多研究磺化煤制作方法的文献和专利报道，即关于煤碳种类、煤粒大小、酸煤配比、反应温度、反应时间等方面研究磺化煤的制作方法，关于闭路循环制取磺化煤的方法未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、节能的闭路循环制取磺化煤的方法。

本发明的包括如下步骤：

第一步：将原料煤破碎为粒径2.0～4.0mm的颗粒状，烘干水分，称量后放入控温搅拌反应装置内，按酸煤重量份比(4～6)∶1，加入硫酸混合液；

第二步：搅拌加热至120℃～160℃，反应进行后停止加热，反应装置内产生的热蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恒温反应9～11小时；

第三步：冷却反应物并过滤，得到滤液和固体物质，滤液为残余硫酸，送入硫酸混合器，固体为生成物，用此固体1倍量的蒸馏水洗涤此固体生成物，洗液为稀硫酸，送入硫酸混合器；

第四步：上述固体生成物中加入该固体0.3倍量的10％NaOH溶液中和至接近中性，不断充分搅拌，放置2-6小时后过滤，得到滤液和磺化煤，滤液主要含Na₂SO₄可回收利用，磺化煤自然风干得到成品磺化煤。

上述的原料煤是指山西平朔煤矿挥发分大于20％的中等变质程度烟煤，主要化学组成如下：

平朔矿区原料煤煤质分析数据

上述酸煤比指首次磺化反应浓硫酸与煤样比为(4～5)∶1，以后每次磺化反应硫酸混合液与煤样比为(5～6)∶1；

上述硫酸混合液为送入硫酸混合器内的浓硫酸、反应装置内产生的热蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、过滤冷却后的反应物得到的残余硫酸、用蒸馏水洗涤固体生成物得到的稀硫酸；

上述热蒸汽为SO₃(g)、H₂O(g)等；

上述硫酸混合器为带有搅拌装置的容器，每一轮反应均在硫酸混合器中补充浓硫酸以达到酸煤比。

本发明与现有的技术相比有如下优点：

本发明通过硫酸混合器将浓硫酸、反应装置内产生的热蒸汽通入冷凝器得到的稀硫酸、过滤冷却后的反应物得到的残余硫酸和用蒸馏水洗涤固体生成物得到的稀硫酸全部闭路循环使用，不造成资源浪费；通过冷凝器使反应装置内产生的热蒸汽转变为稀硫酸并闭路循环使用，不产生环境污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

第一步：将山西平朔煤矿挥发分大于20％的中等变质程度烟煤破碎为粒径2.0～4.0mm的颗粒状，烘干水分，称量后放入控温搅拌反应装置内，按酸煤重量份比(4～5)∶1，加入浓硫酸；

第二步：搅拌加热至120℃～160℃，反应进行后停止加热，反应装置内产生的热蒸汽通入冷凝器得到稀硫酸送入硫酸混合器，恒温反应9～11小时；

第三步：冷却反应物并过滤，得到滤液和固体物质，滤液为残余硫酸，送入硫酸混合器，固体为生成物，用此固体1倍量的蒸馏水洗涤此固体生成物，洗液为稀硫酸，送入硫酸混合器；