[发明专利]一种加氢液化固体残渣中重质油和沥青组成的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算加氢液化产物中重质油品收率及沥青类物质收率的分析方法，特别是一种煤及生物质加氢液化产物固体残渣组成中重质油和沥青组成的分析方法的分析方法。

背景技术

煤炭是世界上储量最多，分布最广的常规能源，也是一种非常重要的战略资源。然而，由于煤炭消费方式落后、转化程度低、利用效率低等现状造成严重环境污染。发展煤炭清洁利用技术，是社会、经济、能源、环境可持续协调发展的必然要求。在煤炭多种综合利用技术中，煤炭加氢液化技术可通过化学手段将煤转化成液体燃料而备受关注。该技术在获得燃料油、化学品及化工原料同时，可以减轻燃煤型污染，并得到许多人工方法难以合成的化工产品。然而，同石油化工产品相比，煤直接液化产品经济效益并不显著。由于煤的贫氢特性，煤液化需要消耗更多氢气。同时由于煤液化反应条件更为苛刻，使得煤加氢液化增加操作成本显著增加。

与此同时，生物质液化以及生物质与煤共液化研究也引起国际上广泛关注。一方面，生物质资源是位于煤、石油、天然气三大化石能源之后的第四大能源。此外，生物质是惟一可以转化为液体燃料的可再生能源。将生物质转化为液体燃料不仅能够弥补化石燃料的不足，而且有助于保护生态环境。

上述煤加氢液化、生物质加氢液化以及煤和生物质共加氢液化反应后，可以生产汽油、柴油、航空煤油和石脑油等油品，同时还可以生产苯、甲苯、二甲苯（统称BTX）以及乙稀、丙烯等化工生产原料。此外，煤及生物质加氢液化残渣中还包括部分液化残渣，通过进一步深加工可获得沥青产品及重质油，可用来制备道路沥青改进剂、中间沥青相等、碳纤维等。进行煤及生物质加氢液化的探索研究，明晰加氢液化产品产物分布对加氢液化反应中加氢催化剂研发、工艺改进以及加氢液化工业生产及工业应用均具有直接的知道作用，意义重大。

煤及生物质加氢液化残渣中产物分析通常包括以下几项：残渣率、油品收率及沥青质收率。进行产物分析的关键是实现固体残渣、沥青质和油品的分离，注意包括如下两种方式，第一种是顺序分离，即利用油类可溶、沥青质不溶的溶剂先溶解重质油、再用溶解性更高的溶剂溶解沥青质并进行顺序萃取；第二种方式为非顺序萃取分离。该方法可利用溶解性高的第一种溶剂同时溶解重质油和沥青质。将溶剂蒸干后加入第二溶剂萃取。过滤、分离出非溶性沥青质和可溶性的含重质油溶液，通过蒸馏除去溶剂得到重质油。根据需要，沥青质还可通过甲苯萃取进一步被划分为沥青烯和前沥青烯。

煤及生物质加氢液化残渣产物分析多见于第二种方法但相关专利报道不多。专利CN1948148A公开了一种采用甲苯和四氢呋喃作为萃取剂萃取沥青烯和前沥青烯的方法。但专利中对沥青烯直接进行利用而不是进行产品分离。加氢液化产物第二种方法及技术相关报道研究多见于文献，较为典型例子的包括：Fuel109(2013)pp.9–13;Fuel Processing Technology92(2011)pp.119–125；燃料化学学报39（10）pp.721-727。这些文献均采用了近乎相同的分离方法。即加氢液化残渣依次以四氢呋喃、正己烷或甲苯为溶剂进行索式抽提萃取。其具体步骤为：（1）以四氢呋喃为溶剂进行索式抽提萃取以去除固体残渣产物中的重质油和沥青质。（2）四氢呋喃萃余物干燥后为固体残渣，萃取液通过溶剂蒸发得到固体沉淀。（3）将上述沉淀以正己烷为萃取剂进行第二级索式抽提。萃余物为沥青及前沥青、萃余物为油。当需要沥青及前沥青分离时，还需进行（4）以甲苯为萃取剂萃取沥青质，萃余物为前沥青、萃取液通过溶剂蒸发得到固体沉淀为沥青。

在上述分离分析过程中，如果不考虑甲苯萃取，至少需要进行二次索式抽提萃取（四氢呋喃、正己烷）、三次固液分离（四氢呋喃萃取液与固体残渣、四氢呋喃蒸馏回收液与残余固体物、四氢呋喃、正己烷可溶物与四氢呋喃可溶但正己烷不溶物）。由于萃取条件苛刻而难以高效、快速地分离直接液化残渣中的沥青（包括前沥青）。同时，由于四氢呋喃蒸馏回收必须在正己烷萃取溶解之前进行，也导致分离步骤繁琐，分离时间长、大大降低了产品分析的可靠性和准确性。因此，需要寻找一种更为高效、快速分析方法得到煤及生物质加氢液化产物中油及沥青质收率，并使之达到实用和工业化要求。

发明内容

本发明旨在提供一种煤及生物质加氢液化残渣组成的分析方法，解决现有技术中分离液化重质油和沥青类物质时步骤繁琐、时间长、效率低等问题。

一种煤及生物质加氢液化产物组成的分析方法包括以下步骤：