[发明专利]一种煤温和液化的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤温和液化的工艺方法，属于清洁能源技术和煤化工领域，指以煤生产碳氢燃料和化学品。

背景技术

煤炭液化是以煤为原料制取汽油、柴油、航空煤油和其他化学品的技术，一般可以分为直接液化和间接液化两大类。发展科技含量高、经济效益好、环境友好的煤炭转化技术，将煤炭加工转化成为液体燃料、气体燃料等清洁、高效的二次能源，是立足国内能源优势，保障能源可持续发展、增强能源战略安全的一条重要途径。

煤炭液化能得到各种不同形式的产品，例如无灰煤、燃料油、合成原油和清洁燃料。目前已有一些具有代表性的煤炭液化技术，如：1)费托合成，将煤气化产生合成气(一氧化碳和氢气)，然后以合成气为原料合成液体燃料和化学产品，但其工艺存在一些缺点，例如氢需求量高、成本高、相对产量低及热效率低等；2)煤直接液化，煤炭在一定条件下通过加氢反应，生成物经分离后得到油、气体、水和固体残渣，油品再经加氢精制得到液体燃料，主要技术核心为煤的高压加氢溶解过程，存在催化剂分离困难、煤浆热交换器易堵塞和高温高压固液分离困难等缺点。中国专利CN1438294A和CN101987962A介绍了两种煤液化工艺，工艺特点各有不同，但都具有压力高、氢耗量高和原料适应性窄等缺点，导致其经济性不高、实用性不强。

由于不同变质程度的煤种间性质差异很大，目前煤炭转化技术研究的热点在于：不同变质程度煤中不同组分如何实现分级转化，从而将煤炭资源进行分级利用，达到提高能量转化效率和实现可持续发展的目的。煤虽然宏观上富碳，但含有相对富氢的结构，特别是低阶煤(褐煤和次烟煤)，其挥发分甚至可达40％以上，其中包含简单芳香结构、脂环结构和多种含氧官能团结构。这些富氢组分可在较低温度下与煤大分子骨架结构发生“分离”，直接生成液/气态产物和芳烃、酚类等重要化学品，这些化学品的附加值显著高于燃料。此外，直接燃烧或气化煤中挥发分，未能实现资源的梯级利用，不仅造成煤炭资源的浪费，而且导致环境的污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种条件温和、氢气消耗量低、过程简易的煤的液化方法，将煤中有机质实现分级转化利用，制备符合国家标准的高附加值化学品、液体燃料和各种碳素材料，同时具有设备简单、投资少、运行成本低以及能量转化效率高等优点。

本发明所述的一种煤温和液化的工艺方法，采用如下技术方案：

一种煤温和液化的工艺方法，主要通过热溶萃取-催化加氢-裂解焦化耦合工艺将煤进行分级转化，得到液体产物和固体焦炭，低沸点液体产物通过减压闪蒸至分离塔，高沸点液体产物和固体残渣通过裂解焦化转化为低沸点产物和固体焦炭。简而言之，本工艺由以下几个步骤组成：煤样粉碎制备煤浆步骤、热溶萃取-催化加氢步骤、减压闪蒸-裂解焦化步骤、汽提提油步骤、产物分离步骤、卸焦步骤和溶剂加氢步骤，

1.煤样粉碎制备煤浆：试验煤样经干燥处理粉碎后，将粉碎煤样与催化剂和供氢溶剂混合均匀制得料浆；其中，供氢溶剂:煤的质量比=（1～5）:1，初次操作时供氢溶剂为蒽油，催化剂：煤的质量比=1：（1～500）；

2.热溶萃取-催化加氢：将步骤（1）所得料浆加热至300-380℃，注入反应器Ⅰ，通入450-480℃的高温不凝气，维持反应器内温度在400-430℃、压力在0.2-5MPa，同时搅拌料浆；其中，初次操作时的高温不凝气采用加氢尾气；

3.减压闪蒸：热料浆在反应器Ⅰ内停留15-60min后，注入反应器Ⅱ进行减压闪蒸，降低反应器Ⅱ压力至0.1-2MPa，同时通入450-480℃的高温中油蒸汽，提高反应器温度至430-480℃，闪蒸得到的产物进入分离塔；其中，初次操作时的中油蒸汽采用蒽油；

4.裂解焦化：减压闪蒸结束后往反应器Ⅱ内通入450-480℃高温不凝气，提高反应器Ⅱ温度至450-480℃，同时进一步降低反应器Ⅱ压力至0.1-0.5MPa，反应器Ⅱ内的残渣焦化后，得到液相产物和焦炭，轻质组分通入分离塔；

5.汽提提油：裂解焦化结束后，往反应器Ⅱ内通入过热水蒸气，吹扫出反应器Ⅱ内剩余的液相产物，通入分离塔；

6.卸焦：用高压水转移出反应器Ⅱ内的焦炭；