[发明专利]用强制循环热壁反应器与鼓泡床冷壁反应器的煤液化系统

说明书

用强制循环热壁反应器与鼓泡床冷壁反应器的煤液化系统，在煤加氢直接液化反应过程，操作温度较低的浅度煤液化反应过程采用强制循环热壁反应器以充分利用现有热壁反应器制造技术的优点实现设备大型化、提高反应空间液相分率，操作温度较高的深度煤液化反应过程采用鼓泡床冷壁反应器以合理提高深度热裂化过程反应温度、提高煤的液化率；当后部鼓泡床冷壁反应器产物返回相邻上游强制循环热壁反应器时组成耦合并联反应系统时，构成了理想化的液料循环式高温操作的鼓泡床冷壁反应器，利于抑制鼓泡床冷壁反应器产物超温导致的后续流程温度增长幅度，可共用循环泵，2台或多台并联式鼓泡床冷壁反应器可形成不停车在线切换操作模式以延长操作周期。

技术领域

本发明涉及用强制循环热壁反应器与鼓泡床冷壁反应器的煤液化系统，在煤加氢直接液化反应过程，操作温度较低的浅度煤液化反应过程采用强制循环热壁反应器以充分利用现有热壁反应器制造技术的优点实现设备大型化、提高反应空间液相分率，操作温度较高的深度煤液化反应过程采用鼓泡床冷壁反应器以合理提高深度热裂化过程反应温度、提高煤的液化率；当后部鼓泡床冷壁反应器产物返回相邻上游强制循环热壁反应器时组成耦合并联反应系统时，构成了理想化的液料循环式高温操作的鼓泡床冷壁反应器，利于抑制鼓泡床冷壁反应器产物超温导致的后续流程温度增长幅度，可共用循环泵，2台或多台并联式鼓泡床冷壁反应器可形成不停车在线切换操作模式以延长操作周期。

背景技术

关于煤加氢直接液化反应器的结构形式，典型的煤加氢直接液化反应系统的技术，有全部使用鼓泡床冷壁反应器的煤液化反应系统，如德国的IG工艺、德国的IGOR⁺工艺、日本的NEDOL工艺、日本的NEDOL的改进BCL法；有全部使用强制循环热壁反应器的煤液化反应系统，如美国HRI烃研究公司的H-COAL法和CTSL两级液化法、美国HTI公司的两级液化法；有使用逆流反应器的德国的Pyrosol工艺，在现有的煤加氢直接液化反应系统的技术类别中，尚无用强制循环热壁反应器与鼓泡床冷壁反应器的组合煤液化反应系统。

煤加氢直接液化反应过程使用的强制循环热壁反应器，使用液体收集杯、收集液导流管、液料循环泵，其工艺优点之一是能够实现液料产物强制循环，可以把反应热带给原料料浆，从而实现直接利用反应热，并可大幅度降低煤浆预热温度；其工艺优点之二是能够提高反应器内的液体比率，提高反应器液相反应效率；其工艺优点之三是循环液料推动力大，利于防止热缩合固体沉积积累；其工艺优点之四是基于液料循环，能够控制整个主反应区的温升在很小范围，利于平稳操作和温度控制；其工艺缺点之一是，基于液料循环，密度大的液相组分和密度小的液相组分具有近视等同的时间分布规律，同时部分原料以单程通过方式，仅经过较短时间的一次反应即排出了反应器，成为低转化率产物料浆，降低了煤液化率。

煤加氢直接液化反应过程使用的强制循环热壁反应器，其设备结构优点是，可以充分利用现有热壁反应器制造技术的优点实现设备大型化；其设备结构缺点是，需要使用顶部集液杯、收集液导管系统以及设备支撑件，因此，难以采用冷壁结构，由于现有加氢反应器钢材机械性能的适用温度范围的限制，即使是最优良的加钒钢制作的强制循环热壁反应器的设计温度，通常也严格限制在482℃以下，这样其操作温度也必然严格限制在465～467℃以下；由于煤加氢直接液化反应过程的反应速度、极限液化率受到反应温度的强烈影响，而如果煤加氢直接液化反应温度在465～475℃范围内操作则可以大幅度提高热裂化反应速度、缩短反应时间、有效提高煤液化率比如提高2～3％(对原料煤)，这对后部液化产物分馏系统而言，影响是巨大的，因为煤液化残渣通常由50％的固体和50％的液体组成，煤液化率提高2～3％意味着煤液化蒸馏油收率可望提高4～6％，同时残渣数量将由常规的约30％降低到24～26％，降低幅度约13～20％，效果是惊人的。这说明，强制循环热壁反应器适合于操作温度较低的浅度煤液化反应过程，但是不是操作温度较高的深度煤液化反应过程的优选。