用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法技术

用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法，用于灵活调节或降低煤加氢直接液化反应过程RU的液相剂煤比，含低沸点烃KC的配浆溶剂油KL配制出的煤浆KMJ，在RU初期反应过程即完成大部分低沸点组分KC的汽化并随气相快速穿过反应空间，与配浆溶剂油中的不汽化的高沸点组分HC相比，在反应过程的停留时间可缩短30～60％甚至更多，从而显著降低部分溶剂油组分的总体裂解率，相应提高热裂化反应选择性、提高总体液体收率、降低氢气消耗，提高过程经济性；回收煤加氢直接液化反应产物过程得到含有低沸点组分KC的烃油物料可以循环使用。

Direct coal liquefaction by hydrogenation of coal slurry with hydrocarbon liquid containing low boiling point hydrocarbons

The coal slurry KMJ prepared from slurry solvent oil KL containing low boiling hydrocarbon is used to flexibly adjust or reduce the liquid-phase agent-coal ratio of RU in the direct coal liquefaction reaction process. The slurry KMJ prepared from slurry solvent oil KL containing low boiling hydrocarbon KC completes most of the vaporization of low boiling component KC in the initial reaction process of RU and passes through the reaction space quickly with the gas phase, and is not used in slurry solvent oil. Compared with the high boiling point component HC, the residence time of HC in the reaction process can be shortened by 30-60% or more, which can significantly reduce the overall cracking rate of some solvent oil components, correspondingly improve the selectivity of thermal cracking reaction, increase the overall liquid yield, reduce the consumption of hydrogen, and improve the process economy. The low boiling point component KC can be obtained in the process of recovering the products of direct coal hydroliquefaction. Hydrocarbon oil materials can be recycled.

【技术实现步骤摘要】
用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法
本专利技术涉及用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法，用于灵活调节或降低煤加氢直接液化反应过程RU的液相剂煤比，含低沸点烃KC的配浆溶剂油KL配制出的煤浆KMJ，在RU初期反应过程即完成大部分低沸点组分KC的汽化并随气相快速穿过反应空间，与配浆溶剂油中的不汽化的高沸点组分HC相比，在反应过程的停留时间可缩短30～60％甚至更多，从而显著降低部分溶剂油组分的总体裂解率，相应提高热裂化反应选择性、提高总体液体收率、降低氢气消耗，提高过程经济性；回收煤加氢直接液化反应产物过程得到含有低沸点组分KC的烃油物料可以循环使用。
技术介绍
现有的煤加氢直接液化工艺即气液并流反应式煤加氢直接液化工艺，之所以不能大规模商业化推广，一个重要的因素是大量使用溶剂油，形成包含如下所述无法避免的缺陷：①过量的溶剂油伴随煤粉通过煤加氢直接液化反应过程，将发生大量的非目标性热裂化负反应，损失液体烃，降低总体煤加氢直接液化过程的液体烃收率；②由于过量的溶剂油伴随煤粉通过煤加氢直接液化反应过程，为了抑制过度热裂化反应则必然导致煤液化转化率降低；为了保证合理高的煤液化转化率，必然导致溶剂油过度热裂化，反复循环过程的结果是，系统中存在的循环溶剂油数量不足并且沸点趋于变低，即循环溶剂油存在数量不足、组分变轻的倾向，严重时需要外部供应溶剂油，这种情况已经在工业装置上长期存在；③过量的溶剂油伴随煤粉通过煤加氢直接液化反应过程，或者同时经过进行芳烃部分饱和反应的溶剂油加氢稳定反应过程，大幅度增大了过程规模，大幅度增加系统投资和能耗；④过量的溶剂油伴随煤粉通过煤加氢直接液化反应过程，或者同时经过进行芳烃部分饱和反应的溶剂油加氢稳定反应过程，大幅度增大了化学耗氢量、物理溶解氢气量及氢气提浓过程的排放尾气含氢气数量，大幅度增加氢气成本。因此，在不需要大幅度改变现有配输煤浆的技术的基础上，需要提出一种可以灵活调节或降低煤加氢直接液化反应过程RU的液相剂煤比的方法，以彻底摆脱常规煤加氢直接液化方法中的选剂和配浆输煤方法的限制，以灵活调整反应过程的最佳剂煤比和降低剂煤比，提高过程操作灵活性和经济性。本专利技术所述煤加氢直接液化反应剂煤比，指的是进入反应过程参与反应的来自煤浆溶剂油的总体常规液体烃与进入反应过程参与反应的煤粉的重量比值；本专利技术所述煤加氢直接液化反应液相剂煤比，指的是进入反应过程参与反应的存在于液相中的来自煤浆溶剂油的总体常规液体烃与进入反应过程参与反应的煤粉的重量比值；由于煤粉几乎全部存在于液相中，而煤浆溶剂油总是会部分地汽化进入气相中，因此，在煤加氢直接液化反应过程，反应液相剂煤比总是低于反应过程的剂煤比，本专利技术正式基于这一特征而提出的，本专利技术的目的是：在操作许可的前提下，最大程度地扩大反应液相剂煤比与反应剂煤比的差额，降低反应液相剂煤比。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，温度通常为370～470℃，压力通常为15～30MPa。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。在煤热解过程中，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。煤的大分子中的弱键在加热到一定的温度后发生断裂，产生了以煤的结构单元为基础的小碎片，并在断裂处带有未配对的电子，这种带有未配对电子的分子碎片在化学上称为自由基，它的相对分子量范围为300～1000。借助于现代大型分析仪器一电子自旋共振仪可以测得煤热解产生的自由基浓度。自由基带的未配对电子具有很高的反应活性，它有与邻近的自由基上未配对电子结合成对(即组成共价键)的趋势，而氢原子是最小、最简单的自由基，如果煤热解后的自由基碎片能够从煤基质或溶剂中获得必要的氢原子，则可以使自由基达到稳定。从煤的基质中获得氢的过程实际上是进行了煤中氢的再分配，这种使自由基稳定的过程称之为自稳定过程。从溶剂分子身上获得氢原子称之为溶剂供氢。溶剂中某些部分氢化的多环芳烃很容易释放出氢原子，如9，10-二氢蒽中9，10位上的碳氢键键能也不太高，在反应温度下容易断裂释放出2个氢原子而自身又成为蒽分子，这种具有向煤的自由基碎片供氢能力的溶剂称为供氢溶剂。如果煤的自由基碎片得不到氢原子而它的浓度又很大时，这些自由基碎片就会相互结合而生成相对分子量更大的化合物或者生成焦炭，这种现象在煤液化的初期反应阶段很明显，因为煤自由基碎片浓度很高。自由基稳定后的中间产物相对分子量分布很宽，相对分子量小的是馏分油，相对分子量大的称为沥青烯，相对分子量更大的称为前沥青烯，前沥青烯可进一步通过加氢分解成相对分子量较小的沥青烯、馏分油和气体。同样沥青烯通过加氢可进一步生成馏分油和烃类气体，通常将煤直接液化的反应称为平行串联反应。当煤液化反应在氢气压力气氛下和催化剂存在时，氢气分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法，其特征在于包含以下步骤：(1)在煤浆配置过程MIX10，用原料煤粉KS、含低沸点烃KC的烃液KL和可能添加的其它物料，配制出煤浆KMJ；基于煤浆KMJ的物料KMJ‑TORU将至少一部分煤粉KS和至少一部分含低沸点烃KS的溶剂油KL输送进入煤加氢直接液化反应过程RU参与煤加氢直接液化反应RUR；(2)在煤加氢直接液化反应过程RU，设置1个反应段或者设置液料串联操作的2个反应段或者设置液料串联操作的多个反应段；所述一个反应段，指的是包含浆料加氢反应步骤和该步骤气液产物的气液分离步骤的工艺过程；在煤加氢直接液化反应过程RU，在存在氢气、液相烃同时可能存在催化剂的条件下，进行气、液、固三相物料的煤加氢直接液化反应RUR，物料KMJ‑TORU和可能存在的其它含煤粉物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最终反应产物RUP；回收最终加氢反应产物RUP；最终加氢反应产物RUP，为1路或2路或多路物料；物料KMJ‑TORU通过煤加氢直接液化反应过程RU的特征在于：来自物料KMJ‑TORU的低沸点烃KC作为最终反应产物离开反应器时，以重量基准计，至少50％已经汽化进入气相中；物料KMJ‑TORU中，至少含有常规沸程低于200℃的常规液态烃；在煤加氢直接液化反应过程RU，在加工含煤浆物料KMJ‑TORU的同时，可能加工其它煤浆物料。...

【技术特征摘要】
1.用含低沸点烃的烃液配输煤浆的煤加氢直接液化方法，其特征在于包含以下步骤：(1)在煤浆配置过程MIX10，用原料煤粉KS、含低沸点烃KC的烃液KL和可能添加的其它物料，配制出煤浆KMJ；基于煤浆KMJ的物料KMJ-TORU将至少一部分煤粉KS和至少一部分含低沸点烃KS的溶剂油KL输送进入煤加氢直接液化反应过程RU参与煤加氢直接液化反应RUR；(2)在煤加氢直接液化反应过程RU，设置1个反应段或者设置液料串联操作的2个反应段或者设置液料串联操作的多个反应段；所述一个反应段，指的是包含浆料加氢反应步骤和该步骤气液产物的气液分离步骤的工艺过程；在煤加氢直接液化反应过程RU，在存在氢气、液相烃同时可能存在催化剂的条件下，进行气、液、固三相物料的煤加氢直接液化反应RUR，物料KMJ-TORU和可能存在的其它含煤粉物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最终反应产物RUP；回收最终加氢反应产物RUP；最终加氢反应产物RUP，为1路或2路或多路物料；物料KMJ-TORU通过煤加氢直接液化反应过程RU的特征在于：来自物料KMJ-TORU的低沸点烃KC作为最终反应产物离开反应器时，以重量基准计，至少50％已经汽化进入气相中；物料KMJ-TORU中，至少含有常规沸程低于200℃的常规液态烃；在煤加氢直接液化反应过程RU，在加工含煤浆物料KMJ-TORU的同时，可能加工其它煤浆物料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，以参与煤加氢直接液化反应的来自全部煤浆物料的全部溶剂油组分为基准，常规沸程低于200℃的常规液态烃KC的重量比例为5～50％；常规液态烃KC选自下列中的1种或几种：①常规沸点为160～200℃的常规液态烃；②常规沸点为120～160℃的常规液态烃；③常规沸点为80～120℃的常规液态烃；④常规沸点为40～80℃的常规液态烃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(2)在煤加氢直接液化反应过程RU，物料KMJ-TORU携带的煤粉进行其煤加氢直接液化反应走过的反应器的全部体积为KRV；以物料KMJ-TORU加入煤加氢直接液化反应过程RU的加入点P100为起始点，物料KMJ-TORU携带的煤粉流动通过反应器，在流动通过的反应器体积达到体积KRV的50％之前，物料KMJ-TORU携带的低沸点组分KC的至少50％已经汽化进入气相中。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(3)在分离回收过程SYS300，回收最终加氢反应产物RUP得到富氢气气体RH，至少一部分富氢气气体RH返回煤加氢直接液化反应过程RU用作循环氢气。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(3)在分离回收过程SYS300，回收最终加氢反应产物RUP得到富氢气气体RH，至少一部分富氢气气体RH返回煤加氢直接液化反应过程RU用作循环氢气，分离回收过程SYS300，包氢气物料的氢气提浓过程H2UPU，H2UPU的工作方式选自下列中的一种或几种：①使用膜分离工艺提浓氢气；②使用PSA变压吸附工艺提浓氢气；③使用深冷分离工艺提浓氢气。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(3)在分离回收过程SYS300，回收最终加氢反应产物RUP得到含低沸点烃组分KC的烃液KL-BASE，至少一部分烃液KL-BASE返回煤浆配置过程MIX10，用作含低沸点烃的烃液KL。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(3)在分离回收过程SYS300，回收最终加氢反应产物RUP得到含低沸点烃组分KC的烃液KL-BASE，至少一部分烃液KL-BASE返回煤浆配置过程MIX10，用作含低沸点烃的烃液KL，其工作方式选自下列中的一种或几种：①在分离回收过程SYS300，设置热高压分离过程RUP-THPS、冷高压分离过程CHPS；在热高压分离过程RUP-THPS，最终加氢反应产物RUP分离为热高分气RUP-THPS-V和热高分液料RUP-THPS-L；在冷高压分离过程CHPS，热高分气RUP-THPS-V分离为冷热高分气CHPS-V和冷高分液料CHPS-L；基于冷高分液料CHPS-L，得到烃液KL-BASE；②在分离回收过程SYS300，设置热高压分离过程RUP-THPS、温高压分离过程MHPS、冷高压分离过程CHPS；在热高压分离过程RUP-THPS，最终加氢反应产物RUP分离为热高分气RUP-THPS-V和热高分液料RUP-THPS-L；在温高压分离过程MHPS，热高分气RUP-THPS-V分离为温热高分气MHPS-V和温高分液料MHPS-L；在冷高压分离过程CHPS，温热高分气MHPS-V分离为冷热高分气CHPS-V和冷高分液料CHPS-L；基于温高分液料MHPS-L和或冷高分液料CHPS-L，得到烃液KL-BASE；③在分离回收过程SYS300，设置带气体冷凝收集步骤LCD的热高压分离过程RUP-THPS、冷高压分离过程CHPS；在热高压分离过程RUP-THPS，最终加氢反应产物RUP先分离为热高分气RUP-THPS-V和热高分液料RUP-THPS-L；热高分气RUP-THPS-V，在气体冷凝收集步骤LCD降温分离为冷凝液LCD-L和脱液气LCD-V；在冷高压分离过程CHPS，脱液气LCD-V分离为冷热高分气CHPS-V和冷高分液料CHPS-L；基于冷凝液LCD-L和或冷高分液料CHPS-L，得到烃液KL-BASE；④在分离回收过程SYS300，设置热高压分离过程RUP-THPS；在热高压分离过程RUP-THPS，最终加氢反应产物RUP分离为热高分气RUP-THPS-V和热高分液料RUP-THPS-L；分离热高分液料RUP-THPS-L，得到烃液KL-BASE。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，在加工煤浆物料KMJ-TORU的同时，加工其它煤浆物料NMJ，其工作方式选自下列中的一种：①含煤浆物料KMJ-TORU、煤浆物料NMJ，混合后进入煤加氢直接液化反应过程RU的反应器中；②含煤浆物料KMJ-TORU、煤浆物料NMJ，进入煤加氢直接液化反应过程RU的同一个反应器的相同反应空间；③以煤浆液料流过加氢反应空间的主体流向为基准正向，煤浆物料KMJ-TORU的煤加氢直接液化的中间反应产物，与煤浆物料NMJ混合后进入后续煤加氢直接液化反应过程中；④以煤浆液料流过加氢反应空间的主体流向为基准正向，煤浆物料NMJ的煤加氢直接液化的中间反应产物，与煤浆物料KMJ-TORU混合后进入后续煤加氢直接液化反应过程中。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在煤加氢直接液化反应过程RU，煤浆物料KMJ-TORU进入煤加氢直接液化反应过程RU参与煤加氢直接液化反应，首选接触的其它含浆液物料，选自下列中...

【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