[發(fā)明專利]一種煤與生物質(zhì)的多級液化工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711429943.6
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108179019B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林科;李林;郭立新
• 申請（專利權(quán)）人: 北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司
• 主分類號: C10G1/06
• 分類號: C10G1/06;C10G1/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種煤與生物質(zhì)的多級液化工藝。通過先對煤與生物質(zhì)原料進(jìn)行“壓縮+粉碎+再次粉碎”處理，再配制漿液，成功得到了固含量高、且能夠用泵平穩(wěn)輸送的生物質(zhì)水煤漿。本發(fā)明提供的煤與生物質(zhì)的多級液化工藝，使煤與生物質(zhì)在高壓高溫下發(fā)生水解，并在臨氫及以第一催化劑、第二催化劑的作用下，使水解產(chǎn)物依次發(fā)生初級裂化、加氫反應(yīng)和深度裂化、加氫反應(yīng)，從而實現(xiàn)由煤與生物質(zhì)向生物油的轉(zhuǎn)化以及生物油的精制。在本發(fā)明所述的工藝中，生物質(zhì)與煤的轉(zhuǎn)化率可達(dá)97～99％，生物油的收率可達(dá)70～80％，且殘渣量不足3％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤與生物質(zhì)的共煉工藝。

背景技術(shù)

目前，我國以煤炭為主要能源，傳統(tǒng)的煤炭利用方式為燃燒，但是煤炭燃燒所導(dǎo)致的大氣污染問題已經(jīng)日益嚴(yán)重；并且，我國的煤炭品質(zhì)逐年下降使得原煤入洗比例連年提高，洗煤廢水帶來了嚴(yán)重的水污染。嚴(yán)峻的環(huán)境問題已使能源結(jié)構(gòu)調(diào)整成為我國能源發(fā)展的重要任務(wù)之一。然而，我國自身的能源資源儲存情況為貧油富煤，每年已經(jīng)需要依賴大量的石油進(jìn)口才能滿足生產(chǎn)發(fā)展需求，若通過減少對煤炭資源的利用來調(diào)整我國的能源結(jié)構(gòu)，不僅空置了儲量豐富的能源資源，還會大大增加石油的進(jìn)口量，這必將嚴(yán)重影響我國的能源安全。

更適合我國國情的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方式是實現(xiàn)煤炭資源的清潔高效利用。其中，就包括煤的液化技術(shù)。煤油共煉技術(shù)是近期發(fā)展起來的一種煤液化技術(shù)，已經(jīng)成為了煤清潔利用的研究熱點。例如，中國專利文獻(xiàn)CN102191072就公開了一種煤油共煉的煤液化技術(shù)，該技術(shù)首先將煤顆粒與油配制成懸浮液，使所述懸浮液先后通過兩個串聯(lián)的加有催化劑和氫氣的沸騰床從而發(fā)生液化反應(yīng)，再將所得到的較輕組分送入固定床反應(yīng)器進(jìn)一步進(jìn)行加氫反應(yīng)，最終得到石腦油、煤油和/或柴油，以及重質(zhì)組分。所述兩個沸騰床內(nèi)的反應(yīng)條件依次為325～420℃、16～20MPa，以及350～450℃、16～20MPa，并且第二個沸騰床的溫度始終高于第一個沸騰床10℃以上；所述固定床反應(yīng)器的反應(yīng)條件為250～480℃、2～25MPa。

然而，該技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)中絕大多數(shù)煤油混煉工藝共同存在以下問題：

1.液化效率有限

由煤粉和油配制得到的煤油漿需要由泵輸送入裂解加氫裝置，為了保證泵的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)和輸送，煤油漿的粘度不可太高，而油煤漿中作為分散劑的重油、渣油等均為較粘稠的液體，這就使得煤油共煉技術(shù)中煤油漿中煤粉的不可過高.從而導(dǎo)致反應(yīng)物料的濃度有限，造成液化效率較低。

2.耗氫量大

煤的加氫裂化機理如下：

第一階段，煤熱解生成前瀝青烯、瀝青烯，并伴隨生成一些氣體、液化油及大分子縮聚物。

第二階段，在富氫條件下，一部分前瀝青烯加氫生成液化油，也有部分大分子縮聚物再次加氫裂解生成低分子質(zhì)量的液化油。

當(dāng)溫度過高或供氫不足時，前瀝青烯和瀝青烯中的部分不溶有機物會生成炭或半焦。氫氣的高濃度和高分壓有利于煤的加氫裂化反應(yīng)向正向進(jìn)行，并降低生焦。所以煤油共煉技術(shù)往往耗氫量很高。

為了提高液化效率，研究人員致力于提高煤油漿中煤粉的含量，例如嘗試盡可能的減小煤粉粒度，以求通過增加煤粉在煤油漿中的分散性而提高煤粉的比例。然而，煤粉具有大量的孔隙結(jié)構(gòu)，減小煤粉粒度的操作使得這些微小孔隙進(jìn)一步暴露，從而吸附大量的水。結(jié)果，由更小粒度的煤粉配制得到的煤油漿，在相同煤粉重量比重下，黏度反而比較大顆粒的煤粉配制得到的煤油漿更高，根本無法實現(xiàn)泵的平穩(wěn)運輸。