低阶煤分级转化的方法和用于低阶煤分级转化的系统技术方案

本发明专利技术涉及低阶煤分级转化技术领域，公开了一种低阶煤分级转化的方法和用于低阶煤分级转化的系统。该方法包括：(1)将低阶煤预处理，得到细煤粉和粗煤粉；(2)将粗煤粉热解，得到煤焦油和含酚废水等；(3)热解焦进行第一气化反应，得到第一粗合成气和热半焦；(4)所述第一粗合成气分离得到第一细焦粉和第二粗合成气；(5)第二粗合成气与活性金属元素盐制备加氢催化剂；(6)煤焦油进行加氢裂化反应；(7)细煤粉、含酚废水等制备焦煤浆进行第二气化反应。本发明专利技术实现了煤热解气化技术与制取清洁燃料技术深度耦合，解决了低阶煤炭资源的分级高效利用和清洁转化难题，具有煤转化率高、集成性好、催化剂成本低、不外排危固危废等特点。

The method and system of classification transformation of low rank coal

【技术实现步骤摘要】
低阶煤分级转化的方法和用于低阶煤分级转化的系统
本专利技术涉及低阶煤分级转化
，具体地，涉及一种低阶煤分级转化的方法，以及一种用于低阶煤分级转化的系统。
技术介绍
我国是一个煤炭资源丰富的国家，在未来相当长的时期内，煤炭仍将在我国的能源结构中占主导地位，其中，以褐煤和低变质烟煤为代表的低阶煤储量约占煤炭资源总量的55％，使得低阶煤的高效利用日显重要。然而，低阶煤的煤化程度低、含水量高、直接燃烧或气化时的效率低、污染物及碳的排放量大，无法充分利用其资源价值，导致煤炭资源的极大浪费。因此，煤炭资源尤其是低阶煤炭资源的分级利用被认为是煤炭清洁高效利用的有效途径，也是我国煤化工的重点发展方向。另外，随着经济的快速增长，社会对石油产品的需求与日俱增。利用煤分级转化技术提取的煤焦油加氢产清洁汽油和柴油是对石油资源的有益补充。新环保法规对炼厂、化工厂废渣、废水和危废的利用治理提出了更高的要求，因此，这部分物料也面临需无害化治理及资源利用的难题。煤炭分级利用多联产技术是实现煤分级分质高效利用的途径之一，目前已开发出多种技术，大多是以流化床或气流床的形式实现煤炭的热解和气化。CN105154121A公开了一种低阶煤分级利用多联产系统及方法。该系统包括：原料煤热解干馏系统和气流床干粉气化系统两个部分，其中，所述热解干馏系统主要产生焦油、煤气和半焦等，半焦经研磨后再进入气流床干粉气化系统，气化之后产生的合成气经净化和变换后得到氢气，氢气用于焦油加氢生产油品。该专利技术中，半焦研磨后才能进入气流床干粉气化系统，由于半焦硬度大，导致设备磨损腐蚀严重，且外排部分为碳含量高的热解灰渣，导致煤炭的利用效率过低。CN106336906A公开了一种对低阶煤进行处理的系统和方法。该系统包括：1)用于低阶煤粉的热解、热解油气过滤和冷却以及油水混合物分离的热解单元；2)将气体进行脱硫脱碳处理得到产品气的脱硫脱碳单元；3)将脱硫脱碳后所得酸性气体中硫化氢进行回收的硫磺回收单元，其中的硫化氢转变为单质硫作为所述热解油气处理单元的预硫化剂；4)用于预硫化剂、氢气、催化剂和煤焦油反应的热解油气处理单元；5)用于固渣与提取煤的处理制镍铁合金的固渣处理单元。该专利技术中，虽然对低阶煤的处理使煤的碳转化率较高，但存在固渣单元流程复杂、操作难度大等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的低阶煤分级转化的方法以及用于低阶煤分级转化的系统。本专利技术的方法和系统可实现低阶煤的全转化，能有效提高低阶煤的转化率以及半焦利用效率，且整个系统不外排危固，对环境友好。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种低阶煤分级转化的方法，该方法包括：1)将低阶煤进行预处理，得到细煤粉和粗煤粉；2)将所述粗煤粉进行热解，得到煤焦油、煤气、热解焦和含酚废水；3)将所述热解焦进行第一气化反应，得到夹带细焦粉的第一粗合成气和热半焦，将所述热半焦返回所述热解过程，用作所述热解的热源；4)将所述第一粗合成气进行第一旋风分离，得到第一细焦粉和夹带第二细焦粉的第二粗合成气；5)将所述第二粗合成气与含活性金属元素的可溶性盐的溶液(即，催化剂溶液)接触并进行第二旋风分离，使所述可溶性盐沉积在所述第二细焦粉上并使溶剂挥发，得到浆态床加氢催化剂和含溶剂的第三粗合成气；6)将所述热解得到的煤焦油以及可选的炼厂重油与所述浆态床加氢催化剂接触并进行加氢裂化反应，得到轻馏分油、尾油和尾渣，将所述尾油返回进行所述加氢裂化反应，将所述轻馏分油进行加氢精制反应，得到柴油和/或汽油；7)将所述细煤粉、含酚废水、第一细焦粉及尾渣混合得到焦煤浆，再将所述焦煤浆进行第二气化反应，得到第四粗合成气和灰渣。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种用于低阶煤分级转化的系统，该系统包括：预处理单元、热解单元、第一气化反应单元、第一旋风分离单元、第二旋风分离单元、浆态床反应单元、加氢精制单元和第二气化反应单元；其中，所述预处理单元用于将低阶煤预处理，得到细煤粉和粗煤粉；所述热解单元用于将所述粗煤粉进行热解并得到煤焦油、煤气、热解焦和含酚废水；所述第一气化反应单元用于使所述热解焦进行第一气化反应，得到夹带细焦粉的第一粗合成气和热半焦，并将所述热半焦返回所述热解单元，用作所述热解的热源；所述第一旋风分离单元用于将所述第一粗合成气进行分离，得到第一细焦粉和夹带第二细焦粉的第二粗合成气；所述第二旋风分离单元用于将所述第二粗合成气与含活性金属元素的可溶性盐的溶液进行接触并进行第二旋风分离，使可溶性盐沉积在所述第二细焦粉上并使溶剂挥发，得到浆态床加氢催化剂和含溶剂的第三粗合成气；所述浆态床反应单元用于使所述热解得到的煤焦油以及可选的炼厂重油与所述浆态床加氢催化剂接触并进行加氢裂化反应，得到轻馏分油、尾油和尾渣，并将所述尾油返回进行所述加氢裂化反应，将所述轻馏分油送至所述加氢精制单元；所述加氢精制单元用于使所述轻馏分油进行加氢精制反应，得到汽油和/或柴油；所述第二气化反应单元用于使所述细煤粉、含酚废水、第一细焦粉及尾渣混合，得到焦煤浆，并使所述焦煤浆进行第二气化反应，得到第四粗合成气和灰渣。与现有技术相比，本专利技术的方法和系统实现了低阶煤的分级高效全转化(碳转化率达到99.5％以上)，能有效提取煤中的油气，同时解决热解过程的含酚废水、加氢尾渣等危废的资源化利用问题，具体而言，1)本专利技术将低阶煤预处理得到的粗煤粉进行热解，大大提高了煤的热解效率和热解油气的产率；热解油气分离得到的含酚废水用于制备焦煤浆，使酚等有机物高温下分解成氢气和CO，解决了含酚废水的资源化利用难题；2)本专利技术的浆态床加氢催化剂是以热解气化产生的细焦粉为载体，催化剂的制备过程与细焦粉的分离过程同时进行，实现制备和分离的耦合，这样一方面简化了催化剂的制备过程，另一方面也因合理利用细焦粉而降低了催化剂的成本，提高了煤炭资源的利用效率；3)本专利技术可以同时处理炼厂的各种渣油、罐底油、含固废油等重油，实现煤热解气化技术与炼油技术的深度耦合；4)本专利技术的系统中，第一气化反应单元产生的细焦粉气化活性低，而含酚废水和加氢尾渣的加入，弥补了细焦粉活性低的不足，保障了第二气化反应单元的稳定运行；第二气化反应单元中，经高温反应后的灰渣为熔融态的玻璃体(液态渣)，冷却后将其外排，对环境没有污染。附图说明图1是本专利技术的一种低阶煤分级转化方法的工艺流程图。附图标记说明a：煤仓b：热解炉c：油气分离设备d：一级气化炉e：一级旋风分离器f：二级旋风分离器g：浆态床反应器h：加氢焦油分离设备i：混合设备j：二级气化炉k：粗合成气变换、净化单元1：粗煤粉2：细煤粉3：热解焦4：热解油气5：热半焦6：第三粗合成气7：煤气8：煤焦油9：含酚废水10：第一粗合成气11：气化剂12：第二粗合成气13：第一细焦粉14：催化剂溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阶煤分级转化的方法，其特征在于，该方法包括：/n1)将低阶煤进行预处理，得到细煤粉和粗煤粉；/n2)将所述粗煤粉进行热解，得到煤焦油、煤气、热解焦和含酚废水；/n3)将所述热解焦进行第一气化反应，得到夹带细焦粉的第一粗合成气和热半焦，将所述热半焦返回所述热解过程，用作所述热解的热源；/n4)将所述第一粗合成气进行第一旋风分离，得到第一细焦粉和夹带第二细焦粉的第二粗合成气；/n5)将所述第二粗合成气与含活性金属元素的可溶性盐的溶液接触并进行第二旋风分离，使所述可溶性盐沉积在所述第二细焦粉上并使溶剂挥发，得到浆态床加氢催化剂和含溶剂的第三粗合成气；/n6)将所述热解得到的煤焦油及可选的炼厂重油与所述浆态床加氢催化剂接触并进行加氢裂化反应，得到轻馏分油、尾油和尾渣，将所述尾油返回进行所述加氢裂化反应，将所述轻馏分油进行加氢精制反应，得到柴油和/或汽油；/n7)将所述细煤粉、含酚废水、第一细焦粉及尾渣混合得到焦煤浆，再将所述焦煤浆进行第二气化反应，得到第四粗合成气和灰渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种低阶煤分级转化的方法，其特征在于，该方法包括：
1)将低阶煤进行预处理，得到细煤粉和粗煤粉；
2)将所述粗煤粉进行热解，得到煤焦油、煤气、热解焦和含酚废水；
3)将所述热解焦进行第一气化反应，得到夹带细焦粉的第一粗合成气和热半焦，将所述热半焦返回所述热解过程，用作所述热解的热源；
4)将所述第一粗合成气进行第一旋风分离，得到第一细焦粉和夹带第二细焦粉的第二粗合成气；
5)将所述第二粗合成气与含活性金属元素的可溶性盐的溶液接触并进行第二旋风分离，使所述可溶性盐沉积在所述第二细焦粉上并使溶剂挥发，得到浆态床加氢催化剂和含溶剂的第三粗合成气；
6)将所述热解得到的煤焦油及可选的炼厂重油与所述浆态床加氢催化剂接触并进行加氢裂化反应，得到轻馏分油、尾油和尾渣，将所述尾油返回进行所述加氢裂化反应，将所述轻馏分油进行加氢精制反应，得到柴油和/或汽油；
7)将所述细煤粉、含酚废水、第一细焦粉及尾渣混合得到焦煤浆，再将所述焦煤浆进行第二气化反应，得到第四粗合成气和灰渣。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中，所述细煤粉、粗煤粉的重量比为1∶0.25～5；
优选地，所述粗煤粉的粒度为150～1000μm。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2)中，所述热解的条件包括：温度为400～700℃，压力为0.05～4MPa。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3)中，所述第一气化反应的条件包括：温度为600～1000℃，压力为0.05～4MPa；
优选地，所述第一气化反应采用的气化剂为水蒸气和氧气；
更优选地，水蒸气与氧气的体积比为1～20∶1。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4)中，所述第一细焦粉的平均粒度80～500μm，所述第二细焦粉的平均粒度10～100μm；
优选地，所述第一细焦粉的平均粒度100～300μm，所述第二细焦粉的平均粒度10～80μm。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5)中，所述活性金属元素选自W、Mo、Ni、Co和Fe中的至少一种；
优选地，以所述浆态床加氢催化剂的总重量为基准，以氧化物计的所述活性金属元素的负载量为2～50重量％。


7.根据权利要求1和5-6中任意一项所述的方法，其中，步骤5)中，所述第二旋风分离的温度为200～500℃。


8.根据权利要求1和5-6中任意一项所述的方法，其中，步骤6)中，所述加氢裂化反应的条件包括：温度为360～480℃，优选为380～450℃；压力为10～20MPa，优选为12～16MPa；液时空速为0.5～1.5h-1；
优选地，基于浆态床进料油的重量，所述浆态床加氢催化剂的用量为0.1～10重量％。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤6)中，所述尾油的沸点大于400℃。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤7)中，所述焦煤浆的固体含量为55～68重量％；
优选地，所述焦煤浆中，所述第一细焦粉的含量不大于40重量％，所述尾渣的含量不大于20重量％。


11.根据权利要求1或10所述的方法，其中，步骤7)中，所述第二气化反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫平，吴治国，王蕴，王鹏飞，崔龙鹏，邹亮，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11