[发明专利]直接煤液化工艺和系统

说明书

本发明提供一种直接煤液化工艺和系统，其利用分散催化剂以及常压和真空分馏器底部残留物的再循环产生最大产出的喷气燃料/柴油或化学厂原料，同时消除所有浆料热交换器和浆料预热炉。在热交换器中并且必要时在氢气炉中预加热工艺氢气，使所述工艺氢气与正馈送到直接液化反应器的输入端的再循环的常压和真空分馏器底部残留物混合。通过来自热分离器的额外负荷提供用于氢气热交换器的热量，所述热分离器从所述直接液化反应器接收流出物。通过操作条件控制产品选择性。

技术领域

本发明涉及直接煤液化(direct coal liquefaction，DCL)工艺和系统，通过氢化将煤转换成燃料和化学产品。煤液化反应在100到1000巴和400到520℃下发生。

背景技术

在DCL方法中，通常用工艺衍生溶剂将煤制成浆料并且泵加压到操作压力。通常，通过热交换器或烧制炉将浆料加热到操作条件。用于热交换的热量通常由在煤液化期间的反应热量提供。在一些工艺中，在所述工艺内通过制备部分氢化溶剂(给予体溶剂)和/或在液化产品提级期间释放额外热量，以移除硫、氮气和氧气。

历史上，在已知DCL工艺中，最大化煤和浆料之间的比率。例如，U.S.4,944,866陈述到“在仅使用工艺衍生产品作为浆料的工艺中，一个目标是尽可能地增加煤和浆料之间的比率，以便使液相氢化的昂贵反应空间保持较小”。

在多数专利工艺中使用浆料预热炉。因为混合浆料的温度由于热工艺衍生溶剂相对于环境温度煤的数量的低比例而受到限制，所以需要浆料预热炉。另外，使用给予体溶剂和/或低活性催化剂的工艺需要预热到接近液化条件的温度，以便开始液化反应。这些因素的组合造成需要昂贵的大预热炉。

使用浆料预热炉的另一问题在Graeser等人的“通过加氢处理集成到主液化步骤提级煤衍生油(Upgrading of Coal Derived Oil by Integrating Hydrotreatment tothe Primary Liquefaction Step)”中论述，其中陈述到烧制浆料预处理器系统“对于沉积和焦炭形成非常敏感，尤其是在预热器管中存在的高温下”。

类似地，在U.S.4,666,589中，作者陈述到“还已知细粉状煤和浆料油的煤-油浆料是来自煤液化工艺的操作的再循环馏出物流，其在加热期间经历溶胀级”。

并且另外，“在所述区段由于用于浆料和氢气混合物的初始热交换器和预热器之间的溶胀工艺造成黏度显著增加。黏度增加可在不存在特殊防护措施的情况下致使显著压降”。另外，作者陈述到“当在存在含氢气体的情况下加热煤/油浆料的三相混合物时，可在预热器的热交换器管道中发生固体组分的沉淀”。在此专利中，发明人提出使用热交换器和炉的组合同时预加热氢化气体和浆料。

在U.S.4,473,460中，描述在正常操作期间使用多个热交换器预加热浆料和氢气，无需浆料预热炉将反应物预加热到煤液化反应器温度。在此特定方案中，从液化和提级两者产生热量。

发明内容

本发明是美国申请案14/147,542(WO 2014/110085Al)中描述的工艺的改进，其内容以全文引用的方式并入本文中。

根据本发明，来自常压管式蒸馏釜(Atmospheric Pipestill，APS)的足够量的600到700℉+(316到371℃+)(标称地650℉+)馏分以及来自真空管式蒸馏釜(VacuumPipestill，VPS)的650到950/1100℉(343到510/593℃-)(标称地650到1000℉)馏分在浆料混合槽中与进料煤混合，使得浆料的温度为至少600℉(316℃)。来自VPS的标称650到1000℉馏分常称为真空气体油(vacuum gas oil，VGO)。