[發明專利]一種煤溫和液化的工藝方法

有效

• 申請號: 201310539685.2
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103555357A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 吳幼青;吳詩勇;高晉生;李良
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10G1/08
• 分類號: C10G1/08;C10G1/00
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明涉及一種煤溫和液化的工藝方法，屬于清潔能源技術和煤化工領域，指以煤生產碳氫燃料和化學品。

背景技術

煤炭液化是以煤為原料制取汽油、柴油、航空煤油和其他化學品的技術，一般可以分為直接液化和間接液化兩大類。發展科技含量高、經濟效益好、環境友好的煤炭轉化技術，將煤炭加工轉化成為液體燃料、氣體燃料等清潔、高效的二次能源，是立足國內能源優勢，保障能源可持續發展、增強能源戰略安全的一條重要途徑。

煤炭液化能得到各種不同形式的產品，例如無灰煤、燃料油、合成原油和清潔燃料。目前已有一些具有代表性的煤炭液化技術，如：1)費托合成，將煤氣化產生合成氣(一氧化碳和氫氣)，然后以合成氣為原料合成液體燃料和化學產品，但其工藝存在一些缺點，例如氫需求量高、成本高、相對產量低及熱效率低等；2)煤直接液化，煤炭在一定條件下通過加氫反應，生成物經分離后得到油、氣體、水和固體殘渣，油品再經加氫精制得到液體燃料，主要技術核心為煤的高壓加氫溶解過程，存在催化劑分離困難、煤漿熱交換器易堵塞和高溫高壓固液分離困難等缺點。中國專利CN1438294A和CN101987962A介紹了兩種煤液化工藝，工藝特點各有不同，但都具有壓力高、氫耗量高和原料適應性窄等缺點，導致其經濟性不高、實用性不強。

由于不同變質程度的煤種間性質差異很大，目前煤炭轉化技術研究的熱點在于：不同變質程度煤中不同組分如何實現分級轉化，從而將煤炭資源進行分級利用，達到提高能量轉化效率和實現可持續發展的目的。煤雖然宏觀上富碳，但含有相對富氫的結構，特別是低階煤(褐煤和次煙煤)，其揮發分甚至可達40％以上，其中包含簡單芳香結構、脂環結構和多種含氧官能團結構。這些富氫組分可在較低溫度下與煤大分子骨架結構發生“分離”，直接生成液/氣態產物和芳烴、酚類等重要化學品，這些化學品的附加值顯著高于燃料。此外，直接燃燒或氣化煤中揮發分，未能實現資源的梯級利用，不僅造成煤炭資源的浪費，而且導致環境的污染。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種條件溫和、氫氣消耗量低、過程簡易的煤的液化方法，將煤中有機質實現分級轉化利用，制備符合國家標準的高附加值化學品、液體燃料和各種碳素材料，同時具有設備簡單、投資少、運行成本低以及能量轉化效率高等優點。

本發明所述的一種煤溫和液化的工藝方法，采用如下技術方案：

一種煤溫和液化的工藝方法，主要通過熱溶萃取-催化加氫-裂解焦化耦合工藝將煤進行分級轉化，得到液體產物和固體焦炭，低沸點液體產物通過減壓閃蒸至分離塔，高沸點液體產物和固體殘渣通過裂解焦化轉化為低沸點產物和固體焦炭。簡而言之，本工藝由以下幾個步驟組成：煤樣粉碎制備煤漿步驟、熱溶萃取-催化加氫步驟、減壓閃蒸-裂解焦化步驟、汽提提油步驟、產物分離步驟、卸焦步驟和溶劑加氫步驟，

1.煤樣粉碎制備煤漿：試驗煤樣經干燥處理粉碎后，將粉碎煤樣與催化劑和供氫溶劑混合均勻制得料漿；其中，供氫溶劑:煤的質量比=（1～5）:1，初次操作時供氫溶劑為蒽油，催化劑：煤的質量比=1：（1～500）；

2.熱溶萃取-催化加氫：將步驟（1）所得料漿加熱至300-380℃，注入反應器Ⅰ，通入450-480℃的高溫不凝氣，維持反應器內溫度在400-430℃、壓力在0.2-5MPa，同時攪拌料漿；其中，初次操作時的高溫不凝氣采用加氫尾氣；

3.減壓閃蒸：熱料漿在反應器Ⅰ內停留15-60min后，注入反應器Ⅱ進行減壓閃蒸，降低反應器Ⅱ壓力至0.1-2MPa，同時通入450-480℃的高溫中油蒸汽，提高反應器溫度至430-480℃，閃蒸得到的產物進入分離塔；其中，初次操作時的中油蒸汽采用蒽油；

4.裂解焦化：減壓閃蒸結束后往反應器Ⅱ內通入450-480℃高溫不凝氣，提高反應器Ⅱ溫度至450-480℃，同時進一步降低反應器Ⅱ壓力至0.1-0.5MPa，反應器Ⅱ內的殘渣焦化后，得到液相產物和焦炭，輕質組分通入分離塔；

5.汽提提油：裂解焦化結束后，往反應器Ⅱ內通入過熱水蒸氣，吹掃出反應器Ⅱ內剩余的液相產物，通入分離塔；

6.卸焦：用高壓水轉移出反應器Ⅱ內的焦炭；