[發明專利]一種煤與生物質的共同水解加氫工藝

有效

• 申請號: 201711431442.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108277038B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 林科;李林;郭立新
• 申請（專利權）人: 北京三聚環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權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發明涉及清潔能源技術領域，具體涉及一種煤與生物質的共煉工藝。本發明提供的煤與生物質的共同水解加氫工藝，通過先對煤與生物質原料進行“粉碎+壓縮+再粉碎”處理，再配制漿液，成功得到了固含量高、且能夠用泵平穩輸送的生物質水煤漿。通過向所述生物質水煤漿中通入氫氣并控制反應壓力為15～25MPa、反應溫度為300～420℃，最終制得生物油；本發明的工藝在水的亞臨界或超臨界狀態下使得煤與生物質發生高壓高溫水解，并進一步發生裂化、加氫反應，從而實現由煤與生物質向生物油的轉化。在本發明所述的工藝中，煤與生物質轉化率可達85～95％，生物油的收率可達60～80％，且殘渣量不足5％。

技術領域

本發明涉及清潔能源技術領域，具體涉及一種煤與生物質的共煉工藝。

背景技術

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

更適合我國國情的能源結構調整方式是實現煤炭資源的清潔高效利用。其中，就包括煤的液化技術。煤油共煉技術是近期發展起來的一種煤液化技術，已經成為了煤清潔利用的研究熱點。例如，中國專利文獻CN105647578就公開了一種煤油混合加氫煉制的技術，該技術首先將50～200μm的煤粉與渣油等制成油煤漿，再加入氫氣、催化劑和硫化劑，共同送入漿態床，在17-25MPa的壓力下進行裂化加氫反應；所得加氫產物進行分離后再送去加氫精制，最后得到輕烴、石腦油、柴油和蠟油。

然而，該技術與現有技術中絕大多數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，為了保證泵的平穩運轉和輸送，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中煤油漿中煤粉的不可過高.從而導致反應物料的濃度有限，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量的液化油。

當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向正向進行，并降低生焦。所以煤油共煉技術往往耗氫量很高。

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構，減小煤粉粒度的操作使得這些微小孔隙進一步暴露，從而吸附大量的水。結果，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，根本無法實現泵的平穩運輸。

研究人員還曾嘗試用水來代替油作為供氫溶劑來進行煤的液化，科技論文《水或四氫萘介質下勝利褐煤的直接加氫液化性能》中公開了以水為介質進行褐煤加氫液化的技術方案，該技術在高壓釜中380℃下進行褐煤的加氫液化反應，當采用FeS作催化劑，氫氣作為氣氛時，褐煤的總轉化率僅為40.6％，油氣產率和瀝青質產率分別為39.2％和1.4％。這是因為水自身的供氫和溶解H₂的能力都較弱，無法充分滿足煤熱解加氫的需求，所以導致褐煤的轉化率較低。