[发明专利]一种通用型重质原料催化浆料加氢轻质化方法与装置

说明书

本发明涉及一种通用型重质原料催化浆料加氢轻质化的方法以及实施该方法的装置，此外还涉及适用于该方法的一种催化流体和由此制得的重质原料催化浆料。所述的重质原料可以是油基、煤基、生物基及其混合基重质原料。

发明领域

本发明涉及一种通用型重质原料催化浆料加氢轻质化的方法以及实施该方法的装置，此外还涉及一种催化流体和由此制得的重质原料催化浆料。所述的重质原料可以是油基、煤基、生物基及其混合基重质原料。

背景技术

重质原料按常规化石能源分类被划分为油基或石油基，即API重度≤25°的重质油品，通常含氢量≤11.0%；煤基，即成熟度R°≤0.75的腐泥煤与镜质组含量≥50%、如≥60%的腐植煤，并且煤基重质原料中有机相(daf)按石油API重度外推≥-30°且通常有机相中含氢量4.3-7.0%；生物基，即化石能源的母质前体（R°≈0），如生物油脂、蓝藻、松针等，其通常是含氧量在5wt%-30wt%与含氢量在≥6.5wt%的高燃值组分；以及还有它们的混合基的重质原料。

现有的重质原料轻质化工程，依据原料类型通常被划分为重油脱碳或加氢工艺，煤直接液化工艺，生物质的加氢液化工艺，以及它们的混合基的加氢共炼工艺。

中国为陆相沉积盆地为主的国家，煤炭占化石能源资源总量的99%，常规油气资源量仅占化石能源资源总量的1%左右，这也意味着重质原料(燃料)和非常规油气资源(煤岩油、页岩气、煤层气)丰富，因此，中国的化石能源资源特点，决定了重质原料轻质化、洁净化在中国能源工业中的重要地位。

目前重油加工主要有两个途径：脱碳或加氢。延迟焦化是典型的脱碳工艺，可以加工各种劣质重油与渣油，但其液体产品收率低、质量差，在石油焦应用方面也受到限制。因此，为提高炼厂轻质馏分油的收率，目前普遍采用加氢技术处理渣油或重油。这种加氢技术主要包括固定床、移动床、沸腾床(浆态床)以及悬浮床加氢技术。其中，重油固定床加氢技术的缺点是加工高金属、高沥青质含量的劣质重油时，操作周期过短。移动床、沸腾床重油加氢技术可以处理相对劣质的原料，但该技术复杂、操作费用较高。

煤焦化工艺是煤炭工业中煤加工的固碳脱液工艺。煤焦油作为工艺中的副产品，是一种十分劣质的液体含烃产品，被广泛的作为初级化工原料或燃料。

煤与生物质的直接液化工艺是在温度(400-500℃)和压力(15-30MPa)条件下将煤或生物质、溶剂与催化剂的混合物与氢气反应而生成液体产物，所用的催化剂有钴、钼、钨、锡、铁及铅等的氧化物或卤化物。煤直接液化工艺主要有美国H-coal工艺、日本NEDOL工艺、德国IGOR工艺和我国的神华工艺等，但现有的煤直接加氢液化技术，均存在工艺流程复杂，转化成本高，阻碍了该工艺的工业化发展。

加拿大专利CA1073389与美国专利US4214977中提出了重油加工中添加煤或煤基添加剂的方法，减少重油加氢裂化工艺中的焦炭沉降量。但在这种技术中，原料油转化后固体粉末会留在未转化残渣中，分离难度较大，降低了未转化渣油的用途，以及还带来环保问题。

上世纪40年代，加拿大开始了焦油沥青与次烟煤临氢制取液体产品的研究，加拿大专利CA1160586中提出了煤-焦油沥青共炼的Canmet工艺，以及美国烃化物公司在H-Coal和H-Oil工艺基础上提出了煤油共炼的HRI工艺，日本专利8045703、8023407提出了溶剂分解工艺。中国辽河油田和山西煤化所在上世纪八、九十年代中期分别与加拿大和美国HRT公司合作进行了稠油、超稠油、减压渣油的煤油共炼工业试验技术引进，但均未能实现工业装置的运行。

上世纪80年代后期，世界各大石油公司竞相研究开发均相催化剂。代表性的技术有加拿大的(HC)3技术(使用油溶性有机金属催化剂)，水溶性均相催化剂则有Exxon公司的磷钼酸催化剂和Chevron公司的钼酸铵催化剂等。均相催化剂由于在反应过程中都是以金属微粒及其硫化物的形态存在，所以其活性高，添加量少，对反应系统磨损小，但是它们价格昂贵且催化剂回收方式复杂。