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技术方案

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。

Coal liquefaction system using forced circulation hot wall reactor and bubbling bed cold wall reactor

The coal liquefaction system of forced circulation hot wall reactor and bubbling bed cold wall reactor is used in the direct coal liquefaction reaction process of hydrogenation and shallow coal liquefaction reaction process with lower operating temperature. The forced circulation hot wall reactor is used to make full use of the advantages of existing manufacturing technology of hot wall reactor to realize large-scale equipment, increase liquid fraction in reaction space, and deep coal liquefaction with higher operating temperature. The bubble bed cold wall reactor is used in the reaction process to reasonably increase the reaction temperature and liquefaction rate of coal in the deep thermal cracking process. When the products of the rear bubble bed cold wall reactor return to the adjacent upstream forced circulation hot wall reactor to form a coupled parallel reaction system, an ideal liquid-material circulating high-temperature operation bubble bed cold wall reactor is formed, which is conducive to restraining the cold wall reaction of the bubble bed. The following process temperature increase caused by overheating of reactor products can share circulating pumps. Two or more parallel bubble bed cold wall reactors can form on-line switching operation mode without shutdown to prolong operation cycle.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。煤加氢直接液化反应过程使用的鼓泡床冷壁反应器，其缺点之一是不能独立地实现气液产物分离，进而不能简单地实现液料产物强制循环，因此不能把反应热带给原料料浆，无法直接利用反应热，因此要求煤浆预热到较高的温度如430～460℃温度，煤浆加热炉易于结焦；其缺点之二是为了保持气液均匀分布，需要相当数量的伴随氢气充当搅拌动力介质，这样反应空间气含率上升、液含率降低，因此反应空间液相反应效率低；其缺点之三是推动料浆上行的动力相当部分由氢气提供，而气相密度低，易于导致热缩合颗粒沉积长大，因此需要定期排固体操作；其工艺缺点之四是整个主反应区的温升范围很大，为了控制温度需要多路注入冷氢气或冷油利于平稳操作和温度控制，结构导致气含率进一步上升或导致冷却油过度热裂化；其工艺优点之一是，鼓泡床反应器在器内形成了一定的内回流，通常密度较大的组分的停留时间长于密度较小的组分，也就是说，重组分的停留时间更长，与强制循环反应器相比，原料的单程通过时间要长得多，即排出反应器的产物中低转化率产物料浆比率很低。煤加氢直接液化反应过程使用的鼓泡床冷壁反应器，其设备结构优点是，对于中小型鼓泡床冷壁反应器，设备制造技术成熟，其操作温度不受承压钢材的限制，反应器可以安全的在465～480℃的温度范围内操作，从而可以大幅度提高热裂化反应速度、有效提高煤液化率比如提高2～3％，这对后部液化产物分馏系统而言，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；然而其设备结构缺点是，冷壁结构存在内衬损坏、脱落的风险，一旦损坏则检修工作量大，不易在大型化反应器中实施，或者说大型化反应器一旦需要检修，其对生产造成的影响太大而难以承受；这说明，鼓泡床冷壁反应器不是操作温度较低的浅度煤液化反应过程的优选，而是操作温度较高的深度煤液化反应过程的潜在优选项，但是其操作方式需要改进。本专利技术的构想是：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。当然，可以将煤加氢直接液化反应过程RU(中间或最终反应过程)生成油的蒸馏油，引入煤加氢直接液化反应过程RU二次循环使用，可以用作配煤浆用溶剂油，可以进行循环热裂化。比如，可以将煤加氢直接液化反应过程RU的生成油中的柴油(常规沸点介于260～330℃的馏分油)和或蜡油(常规沸点介于330～530℃的馏分油)返回煤加氢直接液化反应过程RU循环裂化，以多产石脑油。当然，可以将煤加氢直接液化反应过程RU(中间或最终反应过程)生成油的蒸馏油，引入加氢稳定反应过程MR生产供氢溶剂，然后引入煤加氢直接液化反应过程RU循环使用。本专利技术，用于煤油共炼过程时，可用非煤衍生油配制煤浆从而进入煤加氢直接液化反应过程RU的起始步骤同步反应，也可加入到煤加氢直接液化反应过程RU的中间反应步骤进行后半程联合反应。与本专利技术类似的技术方案未见报道。本专利技术的目的在于提出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，适用于煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼过程。
技术实现思路
本专利技术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，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，在存在氢气、常规液态烃和可能存在催化剂的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，在存在氢气、常规液态烃和可能存在催化剂的条件下，煤料进行至少一部分煤加氢直接液化反应RUR转化为煤加氢直接液化反应产物RUP，回收反应产物RUP；在煤加氢直接液化反应过程RU，使用的煤加氢直接液化反应器包括液相产物强制循环的热壁反应器JRE和鼓泡床冷壁反应器KRE；液相产物强制循环的热壁反应器JRE排出的含固体、含液料的物流进入至少1台鼓泡床冷壁反应器KRE中进行深度煤加氢直接液化反应；所述强制循环的热壁反应器JRE，指的是在反应器JRE内的顶部空间设置液体收集杯JRE‑DL；反应器JRE的顶部壳体与液体收集杯JRE‑DL，共同组成反应器JRE内的顶部气液分离脱液空间JRE‑DL‑S；反应器JRE自产的物料进入顶部气液分离脱液空间JRE‑DL‑SL，完成至少部分脱液后得到液体收集杯JRE‑DL排出的收集液液体JRE‑DL‑L和其它产物；至少一部分收集液JRE‑DL‑L经液料循环泵JRE‑PUMP加压后向热壁反应器JRE提供循环液料；所述强制循环的热壁反应器JRE，其操作方式，选自下列中的1种：①悬浮床反应器；②沸腾床反应器；③悬浮床与沸腾床组合反应器；所述鼓泡床冷壁反应器KRE，指的是反应器KRE内部不设置液体强制循环设施的内壁设置隔热衬里的悬浮床煤加氢直接液化反应器。...

【技术特征摘要】
1.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，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，在存在氢气、常规液态烃和可能存在催化剂的条件下，煤料进行至少一部分煤加氢直接液化反应RUR转化为煤加氢直接液化反应产物RUP，回收反应产物RUP；在煤加氢直接液化反应过程RU，使用的煤加氢直接液化反应器包括液相产物强制循环的热壁反应器JRE和鼓泡床冷壁反应器KRE；液相产物强制循环的热壁反应器JRE排出的含固体、含液料的物流进入至少1台鼓泡床冷壁反应器KRE中进行深度煤加氢直接液化反应；所述强制循环的热壁反应器JRE，指的是在反应器JRE内的顶部空间设置液体收集杯JRE-DL；反应器JRE的顶部壳体与液体收集杯JRE-DL，共同组成反应器JRE内的顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S；反应器JRE自产的物料进入顶部气液分离脱液空间JRE-DL-SL，完成至少部分脱液后得到液体收集杯JRE-DL排出的收集液液体JRE-DL-L和其它产物；至少一部分收集液JRE-DL-L经液料循环泵JRE-PUMP加压后向热壁反应器JRE提供循环液料；所述强制循环的热壁反应器JRE，其操作方式，选自下列中的1种：①悬浮床反应器；②沸腾床反应器；③悬浮床与沸腾床组合反应器；所述鼓泡床冷壁反应器KRE，指的是反应器KRE内部不设置液体强制循环设施的内壁设置隔热衬里的悬浮床煤加氢直接液化反应器。2.根据权利要求1所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，鼓泡床冷壁反应器KRE的平均反应温度高于上游相邻强制循环的热壁反应器JRE的平均反应温度。3.根据权利要求1所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，鼓泡床冷壁反应器KRE的平均反应温度高于上游相邻强制循环的热壁反应器JRE的平均反应温度5～55℃。4.根据权利要求1所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，鼓泡床冷壁反应器KRE的平均反应温度高于上游相邻强制循环的热壁反应器JRE的平均反应温度10～25℃。5.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的含气液物料，串联进入鼓泡床冷壁反应器中进行深度煤加氢直接液化反应。6.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少1台鼓泡床冷壁反应器中进行深度煤加氢直接液化反应；鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统。7.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统。8.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物降温后，返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统；至少一部分收集液JRE-DL-L，经液料循环泵加压后，向热壁反应器JRE供循环液料，同时向鼓泡床冷壁反应器XKRE中的至少1台鼓泡床冷壁反应器提供循环液料。9.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物，返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统；至少一部分收集液JRE-DL-L，经共用的液料循环泵JRE-PUMP加压后，向热壁反应器JRE供循环液料，同时向鼓泡床冷壁反应器XKRE中的至少1台鼓泡床冷壁反应器提供循环液料。10.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物，返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统；至少一部分收集液JRE-DL-L，经共用的1台液料循环泵JRE-PUMP加压后，向热壁反应器JRE供循环液料，同时向全部泡床冷壁反应器XKRE提供循环液料。11.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；2台或多台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE，其操作方式是一些反应器处于正产生产状态，一些反应器处于备用状态，即设置备用反应器。12.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应过程RU，强制循环的热壁反应器JRE排出的液料，进入至少2台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE中进行深度煤加氢直接液化反应；2台或多台并联操作的鼓泡床冷壁反应器XKRE，其操作方式是1台反应器处于备用状态，其余反应器处于正产生产状态。13.根据权利要求12所述的煤液化系统，其特征在于：在线切换备用反应器的操作方案是，先进行备用反应器的切入操作后进行待下线反应器的切出操作；当1台生产状态的鼓泡床冷壁反应器NXKRE需要切出生产系统时，在煤加氢直接液化反应过程RU持续加工煤料进行煤加氢直接液化反应的条件下，用在线切换的方式，将备用反应器SXKRE接入生产系统投入正常生产，然后将待切出鼓泡床冷壁反应器NXKRE切出生产系统。14.根据权利要求12所述的煤液化系统，其特征在于：在线切换备用反应器的操作方案是，先进行待下线反应器的切出操作后进行备用反应器的切入操作；当1台生产状态的鼓泡床冷壁反应器NXKRE需要切出生产系统时，在煤加氢直接液化反应过程RU持续加工煤料进行煤加氢直接液化反应的条件下，用在线切换的方式，先将鼓泡床冷壁反应器NXKRE切出生产系统，然后将备用反应器SXKRE接入生产系统投入正常生产。15.根据权利要求12所述的煤液化系统，其特征在于：在线切换备用反应器的操作方案是，同时进行待下线反应器的切出操作和备用反应器的切入操作；当1台生产状态的鼓泡床冷壁反应器NXKRE需要切出生产系统时，在煤加氢直接液化反应过程RU持续加工煤料进行煤加氢直接液化反应的条件下，用在线切换的方式，将备用反应器SXKRE接入生产系统投入正常生产，在相同的时间段内，将待切出鼓泡床冷壁反应器NXKRE切出生产系统。16.根据权利要求11或12或13或14或15所述的煤液化系统，其特征在于：鼓泡床冷壁反应器XKRE的产物，返回相邻强制循环的热壁反应器JRE中，与热壁反应器JRE的自产物料混合后，在反应器JRE内顶部气液分离脱液空间JRE-DL-S完成至少部分脱液后得到JRE-DL排出的收集液JRE-DL-L和其它产物，组成耦合并联反应系统；至少一部分收集液JRE-DL-L，经液料循环泵加压后，向热壁反应器JRE供循环液料，向泡床冷壁反应器XKRE提供循环液料。17.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：强制循环的热壁反应器JRE加工的含固液料，选自下列中的1种或几种：①油煤浆或煤液化中间产物液料，在煤加氢直接液化反应过程RU进行煤加氢直接液化反应；②基于煤加氢直接液化反应过程的中间产物的分离过程所得含固液料；③基于煤加氢直接液化反应过程产生的其它含固液料。18.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15所述的煤液化系统，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，煤浆经过前部煤加氢直接液化反应过程后得到前部前部煤加氢直接液化反应产物，基于前部煤加氢直接液化反应产物的含固体、含液体物料进入热壁反应器JRE进行后续煤加氢直接液化反应。19.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15所述的煤液化系统，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，热壁反应器JRE或和鼓泡床冷壁反应器KRE排出的含固体、含液体物料，进入后部前部煤加氢直接液化反应过程进行后部煤加氢直接液化反应。20.根据权利要求2所述的煤液化系统，其特征在于：煤加氢直接液化反应系统RU，还包含煤加氢直接液化反应过程的前置加氢反应过程，煤加氢直接液化反应系统RU的流程方式，选自下列中的1种或几种：①煤加氢直接液化反应系统RU，设置预加氢反应过程OPR；在预加氢反应段OPR，使用1台液体产物强制循环式热壁预加氢反应器OPRE，煤浆物料F1进行煤液化预加氢反应转化为煤液化预加氢反应产物OPRE-RP，至少一部分预加氢反应产物OPRE-RP进入热壁反应器JRE中；②煤加氢直接液化反应系统RU，包含1个预加氢反应段OPRE；在预加氢反应段OPR，使用1台液体产物强制循环式热壁预加氢反应器OPRE，煤浆物料F1进行煤液化预加氢反应转化为煤液化预加氢反应产物OPRE-RP，基于预加氢反应产物OPRE-RP得到重量上主要由含固液料组成的液料产物OPLPX，至少一部分液料产...

【专利技术属性】
技术研发人员：何巨堂，
申请(专利权)人：何巨堂，
类型：发明
国别省市：河南,41