[发明专利]一种用石油或石油炼制副产品替代循环溶剂的煤直接液化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭直接液化领域，特别是涉及用石油或石油炼制副产品 替代循环溶剂的煤直接液化方法。

技术背景

煤是世界上最丰富的固体矿物燃料，分布广，藏量大，可大量开采， 然而煤炭的利用一直以固体原煤形式用作燃料，很少进行加工炼制，这是 因为煤本身化学结构极其复杂，煤中分子是以单环、双环、三环等环状芳 烃，特别是稠环芳烃或杂环芳烃的大分子组成，这种环状大分子结构稳定， 很难裂解液化，例如美国专利5336395公开一种煤液化的方法，该方法分 两步进行，首先将煤与CO和水混合，在高温高压下进行预处理，然后在溶 剂和催化剂的存在下，将预处理过的煤在更高温度和氢气压力下进行液化 得液体产物，该方法技术复杂，条件苛刻，需要外部供应大量氢，投资大， 成本高。

进入二十一世纪以来，随着全世界石油资源和天然气不断被开采，资 源日趋减少，价格猛涨，能得到可代替石油的液体产品或可代替天然气的 气体燃料为主的煤液化技术受到世界各国，尤其受到石油资源比较贫乏而 煤资源丰富的国家的特别青睐。

目前现有的煤炭直接液化工艺，例如USP4048054所述的埃克森供氢溶 剂工艺，USP4842719所述的Catalytic two-stage coal hydrogenation and hydroconversion process，中国专利ZL 03102672.9所述的一种逆流、环流煤 液化反应器串联的煤直接液化工艺等等，这些煤直接液化工艺尽管工艺过 程不同，但它们的共同之处是：其煤直接液化工艺的煤浆制备所用溶剂均 采用煤直接液化过程自身产生的中、重质馏分作为循环溶剂。循环溶剂其 主要组成是2～4环的芳烃和氢化芳烃。在煤直接液化过程中，溶剂的循环 量较大，循环溶剂中200～320℃馏分油含量在50％以上，这部分中质油可用 来生产高附加值的柴油。循环溶剂中这部分较轻馏分油不能作为产品影响 了煤直接液化过程的经济性，而且在不断循环使用过程中会进一步轻质化， 破坏油煤浆的稳定性，其后果是在煤直接液化反应器内溶剂汽化严重，导 致液固相浓度过高而发生沉积，影响煤直接液化的反应效果，严重时还会 导致反应器堵塞。

目前，在石油加工过程中，催化裂化、焦化、润滑油芳烃抽提装置都 是炼油厂重要的操作单元。催化裂化装置中的重质循环油、澄清油、外甩 油浆、重质循环油的抽出芳烃、外甩油浆的抽出芳烃、焦化蜡油的抽出芳 烃、润滑油芳烃抽提装置的抽出芳烃等馏分油中，由于含有大量的芳烃而 难以继续深加工，通常作为燃料油或作为低档产品出售。另外，有些高金 属含量、高沥青质含量的低品质石油及其重油，由于含有较多的金属和沥 青质，常规的加工过程中容易出现明显的沉积和结焦倾向，对石油加工过 程中的催化剂使用寿命和产品质量造成不同程度的影响，增加了石油加工 过程的苛刻度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷与不足，经发明人多 年从事煤直接液化的开发研究及长期实践，开发提供一种用石油或石油炼 制副产品替代循环溶剂的煤直接液化方法。

本发明提供的一种用石油或石油炼制副产品替代循环溶剂的煤直接液 化方法，其特征在于包括下列步骤：

①煤浆的制备

将水含量为0.5至4.0质量％，粒度(或称粒径，即粒子直径)＜0.15mm 煤粉，水含量0.5～4.0质量％，直径为20-50纳米，长度为80-150纳米超细颗 粒的γ-水合氧化铁型高活性煤直接液化催化剂，助催化剂，石油或石油炼 制副产品与煤液化循环溶剂，充分混合制成煤浆，其中S/Fe摩尔比为1-4， Fe/干煤为0.5-2.0质量％，煤浆固体浓度20-55质量％。

②煤的直接液化

将步骤①煤浆在煤直接液化反应器内，在H₂气氛中进行液化反应，反应 温度430-465℃，反应压力15-19MPa，其中氢分压大于80％，停留时间为30 至120分钟，反应产物经高温、低温分离器分离后得到液固相高分油、液 相低分油和富氢气体，富氢气体用作循环氢，液固相高分油经常压分馏后， 得塔顶液化轻馏分油，塔底料进行减压分馏得液化残渣和液化重馏分油， 液化轻馏分油与液化重馏分油混合成混合液化生成油作为加氢反应的原料 油。

③加氢