[發明專利]一種煤與生物質的多級液化工藝

有效

• 申請號: 201711431477.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108285808B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 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: 11250 北京三聚陽光知識產權代理有限公司
• 代理人: 李靜

本發明涉及清潔能源技術領域，具體提供了一種煤與生物質的多級液化工藝。通過先對煤與生物質原料進行“粉碎+壓縮+再次粉碎”處理，再配制槳液，成功得到了固含量高、且能夠用泵平穩輸送的生物質煤油漿，使得現有技術中不能作為煤與生物質液化溶劑的高粘廢油也能夠得到利用。本發明提供的煤與生物質的多級液化工藝，通過在適量水的存在下使得煤與生物質發生高壓高溫液化，并在臨氫及以第一催化劑、第二催化劑的作用下，液化產物依次發生初級裂化、加氫反應和深度裂化、加氫反應，從而實現由煤與生物質向生物油的轉化以及生物油的精制。在本發明所述的工藝中，生物質和煤轉化率可達95～99％，生物油的收率可達70～80％，且殘渣量不足2.5％。

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。煤油共煉技術是近期發展起來的一種煤與重油共同加工的技術，其克服了煤直接液化的苛刻條件，并且還能同時利用重油，已經成為了煤清潔利用的研究熱點。例如，中國專利文獻CN102191072就公開了一種煤油共煉的煤液化技術，該技術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的加有催化劑和氫氣的沸騰床從而發生液化反應，再將所得到的較輕組分送入固定床反應器進一步進行加氫反應，最終得到石腦油、煤油和/或柴油，以及重質組分。所述兩個沸騰床內的反應條件依次為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；所述固定床反應器的反應條件為250～480℃、2～25MPa。

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兩個問題：液化效率低和耗氫量大。

1.液化效率低

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含量不可過高，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，煤裂解生成前瀝青烯、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。

針對第一個問題，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，從而吸附大量的溶劑油。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。