[发明专利]煤加氢直接液化反应过程的不同浓度油煤浆的进料方法有效

专利信息
申请号: 201710982894.2 申请日: 2017-10-13
公开(公告)号: CN109666502B 公开(公告)日: 2022-05-10
发明(设计)人: 何巨堂 申请(专利权)人: 洛阳瑞华新能源技术发展有限公司
主分类号: C10G1/06 分类号: C10G1/06
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 中国(河南)自由贸易试验区洛阳片区*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 加氢 直接 液化 反应 过程 不同 浓度 油煤浆 进料 方法
【说明书】:

煤加氢直接液化反应过程的不同浓度油煤浆的进料方法,可降低配煤浆用溶剂油的剂煤比,完成溶胀过程的低粘度的通常含有供氢剂的加热后稀煤浆LCF‑LT1,在第一稠煤浆混合过程M1,充当稀释剂和热载体,直接加热高压第一稠煤浆HCF1‑PF为温度为M1TK的第一混合煤浆料M1P,最好使HCF1‑PF的温度快速越过升温导致的粘温山峰区域;然后在第一混合煤浆加热过程M1P‑HX,M1P升温至接近反应过程AR反应温度的温度如330~450℃后,进入煤加氢直接液化反应过程AR进行煤加氢直接液化反应;串联重复使用本发明概念,向热态稀煤浆中分步加入2路或多路稠煤浆,即可形成多路高煤浓度油煤浆的组合升温输送过程。

技术领域

本发明涉及煤加氢直接液化反应过程的不同浓度油煤浆的进料方法,可降低配煤浆用溶剂油的剂煤比,完成溶胀过程的低粘度的通常含有供氢剂的加热后稀煤浆LCF-LT1,在第一稠煤浆混合过程M1,充当稀释剂和热载体,直接加热高压第一稠煤浆HCF1-PF为温度为M1TK 的第一混合煤浆料M1P,最好使HCF1-PF的温度快速越过升温导致的粘温山峰区域;然后在第一混合煤浆加热过程M1P-HX,M1P升温至接近反应过程AR反应温度的温度如330~450℃后,进入煤加氢直接液化反应过程AR进行煤加氢直接液化反应;串联重复使用本发明概念,向热态稀煤浆中分步加入2路或多路稠煤浆,即可形成多路高煤浓度油煤浆的组合升温输送过程。

背景技术

以下分析煤加氢直接液化反应过程的不同位置对供氢剂的需求。

众所周知,煤的加氢直接液化反应过程,一般要经历煤的热解、加氢和进一步分解等过程,最终成为稳定的可蒸馏的液体分子。煤的热解过程,要将煤转化为液体,必须破坏煤的大分子结构,使其分解为适合进一步加工的尺寸。所以,煤直接液化的第一步就是破坏煤的大分子结构。由于直接液化原料煤的大分子结构中,连接基本结构单元的桥键强度较弱,当施加外作用力超过桥键的强度时,连接基本结构单元的桥键会发生断裂,分解为自由基碎片,由于这一过程一般是通过提高温度来实现,通常称之为热解。在热解过程中,煤是被加在循环溶剂中制成煤浆后来参与反应的,所以煤在热解的同时,也会发生溶解等物理反应。不同的工艺可能将氢气与溶剂一起使用,有的可能使用催化剂。这一步的工艺条件相差很大,温度在370~470℃,压力在15~30MPa变动。

煤热解产生的自由基,易发生聚合反应。溶剂在该步骤中的作用相当重要,它以两种途径减少聚合反应。第一种途径是它在物理上将反应产生的自由基碎片在溶剂中分开。因此,这种溶剂对重质芳香物的溶解性能要好。第二个途径是释放氢给自由基,使其成为稳定分子。该途径适合溶剂中含有稠环芳香烃结构的分子。溶剂中部分加氢的芳香烃可以向反应性高的自由基碎片转移和提供氢,氢化溶剂中提供的氢的反应活性比气态氢要高许多。在高压催化体系中,一般认为气相氢是通过与溶剂反应再转移至煤的。加氢程度合适的溶剂中的氢反应活性很高,因此始终保证溶剂中含有活性氢非常重要。

煤的热解过程虽然伴随着煤的溶解,但是煤的热解还是该阶段的主要反应。煤与溶剂加热到250℃附近时,煤中就有一些弱键发生断裂,可产生小分子产物。当加热温度超过250℃进入到煤液化温度范围时,发生多种形式的热解反应,煤中的不稳定的键开始断裂,如羰基键、羧基键、醚键、硫醚键、亚甲基键、低键能的氢碳键。

煤在热解过程中,煤的溶解现象同时发生,这里所指的煤的溶解现象是不包括热解自由基碎片的溶解,是煤本身的物理溶解现象。煤的溶解现象可用煤的两相结构模型解释,大分子网络为固定相,镶嵌在其中的小分子则为流动相。

煤加氢直接液化反应过程中的加氢裂化过程,包含两个含义,一个是热解产生的亚稳定自由基碎片通过加氢变成稳定分子,二是将裂化产生的大分子产物进一步加氢裂化成小分子。热解反应过程中产生的物质仍含有大分子。如果把可蒸馏液体作为最终产品,这些分子必须通过加氢裂化来降低分子尺寸。加氢裂化还有另外一个作用,即脱出不成比例的硫和氮。

加氢裂化反应可以与煤的热解反应在同一反应器中进行,或者作为独立的操作步骤。在第一种情况下,可以使用价廉的可弃性铁系催化剂或载体金属催化剂。第二种情况通常使用载在氧化铝上的金属催化剂。

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