[發(fā)明專利]煤直接液化循環(huán)溶劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310452948.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103468315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪梅;李克健;章序文;高山松;李駿峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;中國(guó)神華煤制油化工有限公司;中國(guó)神華煤制油化工有限公司上海研究院
• 主分類號(hào): C10G67/02
• 分類號(hào): C10G67/02;C10G1/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤液化領(lǐng)域，具體而言，涉及一種煤直接液化循環(huán)溶劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

煤直接液化生產(chǎn)液體燃料是煤潔凈轉(zhuǎn)化和高效利用的重要途徑，也是彌補(bǔ)石油資源不足的有效方法之一。作為能源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)，煤直接液化一直受到發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視，已開(kāi)發(fā)成功了NEDOL、IGOR和HTI等先進(jìn)的煤炭直接液化工藝。國(guó)內(nèi)多家單位也開(kāi)展了煤直接液化工藝方面的研究。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司2004年申請(qǐng)了一種煤炭直接液化方法的中國(guó)專利CN200410070249，于2008年在鄂爾多斯建成100萬(wàn)噸/年規(guī)模的煤炭直接液化示范裝置，并成功投產(chǎn)。

在煤直接液化過(guò)程中，溶劑起了十分重要的作用：溶劑與煤配成煤漿，便于煤的輸送和加壓；能夠溶解煤、防止煤熱解產(chǎn)生的自由基碎片縮聚，從而提高煤液化油收率；能夠溶解氣相氫，使氫分子向煤或催化劑表面擴(kuò)散；能夠向自由基碎片直接供氫或傳遞氫。根據(jù)相似者相溶的原理，溶劑結(jié)構(gòu)與煤分子近似的多環(huán)芳烴對(duì)煤熱解的自由基碎片有較強(qiáng)的溶解能力，且溶劑具有直接向自由基碎片的供氫的特殊功能。研究發(fā)現(xiàn)部分氫化的多環(huán)芳烴（如四氫萘、二氫菲、二氫蒽、四氫蒽等）具有很強(qiáng)的供氫性能。

在目前實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的煤直接液化工藝中，溶劑來(lái)自煤直接液化工藝本身，即煤直接液化油經(jīng)過(guò)加氫穩(wěn)定制得，并在煤直接液化過(guò)程中循環(huán)使用，也稱作循環(huán)溶劑。目前循環(huán)溶劑的供氫性能成為煤直接液化技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)之一，進(jìn)一步提高循環(huán)溶劑的供氫性能或開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的溶劑是煤炭直接液化技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要方面。

循環(huán)溶劑的主要組成是2～4環(huán)的芳烴和氫化芳烴，在煤直接液化過(guò)程中，溶劑的循環(huán)量較大，循環(huán)溶劑中200～350℃餾分油在50%以上，這部分重質(zhì)油可用來(lái)生產(chǎn)高附加值的柴油。循環(huán)溶劑中部分較輕餾分油不能作為產(chǎn)品影響了煤直接液化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，而且在不斷循環(huán)使用過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步輕質(zhì)化，破壞油煤漿的穩(wěn)定性，其后果是在煤直接液化反應(yīng)器內(nèi)溶劑氣化嚴(yán)重，導(dǎo)致液固相濃度過(guò)高而發(fā)生沉積，影響煤直接液化的反應(yīng)效果，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞。Orchin等（Orchin?M,Srorch?M.Ind?Eng?Chem?IEC,1948,40(8):1385）將四氫萘與甲酚以不同比例混合作為溶劑進(jìn)行煤直接液化轉(zhuǎn)化研究表明，甲酚和四氫萘混合在一起，兩者有相互促進(jìn)作用，增大了供氫性能。

煤焦化過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品煤焦油的量為3～4%。以煤焦油為原料，通過(guò)加氫的方法生產(chǎn)輕質(zhì)燃料油的技術(shù)，近年來(lái)也得到快速發(fā)展。蒽油是煤焦油餾程為280～360℃的餾分，化學(xué)組成為90wt％以上的芳烴和少許膠質(zhì)組分，主要組成物有蒽、菲、芴、苊、咔唑。目前國(guó)內(nèi)主要用作炭黑原料油、燃料油和瀝青調(diào)合油或分離提取萘、蒽、苊、菲、咔唑等粗產(chǎn)品，這些方法存在產(chǎn)品純度低、能耗高、產(chǎn)品的附加值低，經(jīng)濟(jì)效益差等缺點(diǎn)。尤其是用作燃料油調(diào)和組分，由于蒽油的硫、氮、芳烴含量高，導(dǎo)致燃燒不完全而污染環(huán)境的巨大缺點(diǎn)，對(duì)資源造成極大浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，現(xiàn)有技術(shù)中一直沒(méi)有找到煤焦油蒽油合適的用途。

總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，目前仍然沒(méi)有一種既能夠提高煤液化經(jīng)濟(jì)性能，又能提高煤直接液化循環(huán)溶劑的供氫性能的煤直接液化循環(huán)溶劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種煤直接液化循環(huán)溶劑及其制備方法和應(yīng)用，既提高了煤液化經(jīng)濟(jì)性能，又提高了煤直接液化循環(huán)溶劑的供氫能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種煤直接液化循環(huán)溶劑的制備方法，制備方法包括：步驟S1，將煤焦油蒽油和煤直接液化油的混合物進(jìn)行加氫，得到加氫產(chǎn)物；步驟S2，將加氫產(chǎn)物進(jìn)行分餾，得到輕質(zhì)餾分油、中質(zhì)餾分油和重質(zhì)餾分油；步驟S3，將重質(zhì)餾分油和部分中質(zhì)餾分油混合，得到煤直接液化循環(huán)溶劑。

進(jìn)一步地，上述煤焦油蒽油的餾程為250～520℃，優(yōu)選煤焦油蒽油為餾程為300～500℃；上述煤焦油蒽油的比重為1.0～1.2g/cm³，優(yōu)選煤焦油蒽油的比重為1.0～1.15g/cm³；上述煤焦油蒽油中稠環(huán)芳烴含量大于80wt%。

進(jìn)一步地，上述混合物中煤焦油蒽油的重量含量為5～30%，優(yōu)選混合物中煤焦油蒽油的重量含量為5～20%。

進(jìn)一步地，上述步驟S1在沸騰床反應(yīng)器、漿態(tài)床反應(yīng)器或膨脹床反應(yīng)器、或沸騰床反應(yīng)器、漿態(tài)床反應(yīng)器、膨脹床反應(yīng)器中的一種與固定床反應(yīng)器組成的串聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行加氫。

進(jìn)一步地，上述步驟S1中的加氫在主催化劑和助催化劑的催化作用下進(jìn)行。