一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，该评价方法包括：(1)原料匹配性评价：原料匹配性通过油煤浆的黏度以及油煤浆的稳定性来表征；(2)反应匹配性评价：反应匹配性采用芳碳率fa和320℃～400℃范围内黏度峰强度η来表征。本发明专利技术适用于广泛黏度值范围的油煤浆体系，可有效评价油煤浆匹配性，对原料筛选具有较强的指导意义。选具有较强的指导意义。选具有较强的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法


[0001]本专利技术属于石油化工、煤化工
，具体涉及一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法。

技术介绍

[0002]煤油共炼是煤直接液化的一种特殊形式，将煤粉与重油按一定比例混合，在高温、高压及催化剂的条件下，与氢气反应，使煤和重油转化成轻、中质油和少量烃类气体的工艺技术。煤油共炼技术是煤直接液化技术和重油加工技术的耦合，其充分利用了煤炭和重油在加氢反应中的协同作用，大大提高了液体收率，降低了单位产品能源消耗。同时，通过灵活调整原料比例，可以实现产品性质调控，进而生产高值化油品和化工产品。煤油共炼技术是实现高碳能源低碳化利用的重要煤化工技术之一。
[0003]煤与重油的自身性质对配制的油煤浆稳定性以及反应匹配性均具有重要影响。煤加氢液化的活性组分主要包括壳质组和镜质组，形成煤的原始植物种类和成分千差万别，成煤阶段地质条件和沉积环境也各不相同，使得同一煤化程度的煤因为显微组分的不同，造成液化效果的巨大差别。在煤油共炼过程中，重油充当着溶剂的角色，重质油对固态煤发生浸润和溶解作用，促进固态煤的分解。多环芳轻和氢化芳烃含量较多的重油，芳香度较髙，对煤的溶解性较好；饱和轻含量较高的重油与煤的匹配性较差，必须经过处理才能保证煤油共炼的反应效果。除此之外，煤中灰分含量、煤粉溶胀作用、重油中的Ni、V等过渡金属含量、油煤浆黏温特性等都会对煤油共炼反应产生重要影响。
[0004]专利CN110144249A公开了一种高匹配性油煤浆的配制方法，为了提高原料匹配性，规定了原料性质范围，以及采用重油预加氢与重馏分油循环的方式提高煤与重油的协同作用。但是对油煤浆性质判别以及对煤油共炼反应效果的影响没有提出较为实用的评价方法。目前对于油煤浆配制方法，由于没有很好的理论指导，进而影响反应器加氢效果和下游产品性质。因此，配制匹配性高的油煤浆，同时建立匹配性指标评价体系显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法。通过该方法可以高效筛选适宜进行煤油共炼的原料，以及指出提高原料性能的方向，进而提高原料的匹配性能，充分发挥两者之间的协同作用，促进原料转化为轻质油品。
[0006]为此，本专利技术实施例提供了一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，该方法包括：
[0007](1)原料匹配性评价
[0008]原料匹配性通过油煤浆的黏度以及油煤浆的稳定性来表征；
[0009](2)反应匹配性评价
[0010]反应匹配性采用芳碳率fa和320℃～400℃范围内黏度峰强度η来表征。
[0011]在原料匹配性方面，一是保证原料的可输送性能，在本专利技术实施例中，油煤浆黏度不大于1000mPa
·
s(120℃，剪切速率500s
‑1以下(优选300s
‑1))。通常情况下，油煤浆呈非牛
顿流体特性，即温度不变条件下，油煤浆黏度随剪切速率变化而变化，这也就造成了油煤浆黏度难以准确测量的问题。为了更加准确定量分析油煤浆黏度值，本专利技术实施例采用同轴圆筒法测量油煤浆黏度。在一些实施例中，同轴圆筒法采用的内筒与外筒之间的间隙为0.05mm～2mm。其主要优势在于对油煤浆此类含固物料的适用性较强，同时较小的内外筒间隙可以保证油煤浆各部分的切变速度近乎一致。在保持温度不变的条件下，剪切速率从0升到300s
‑1，停留1min后，以相同速率从300s
‑1降至0，记录剪切速率上升和下降过程中100s
‑1、200s
‑1处黏度值，所测得油煤浆表观黏度值取4组数据平均值。
[0012]在一些实施例中，温度范围为10℃～180℃，剪切速率上升或下降的速率相同且恒定，速率范围为25s
‑1/min～100s
‑1/min。
[0013]原料匹配性的另一个方面是油煤浆的稳定性。油煤浆稳定性差易出现分层现象，不利于油煤浆泵送，同时还可能造成反应器中物料沉积，使局部过热，造成结焦等问题。本专利技术实施例提出了一种较为简单的评价油煤浆稳定性的方法，该方法包括如下步骤：首先将制备好的油煤浆放入带有恒温加热套的金属杯中，金属杯为圆形筒状结构，内径28mm～35mm，高8cm～15cm，底部侧面有螺纹(底部为平面)，用于将底部与圆筒分离；控制金属杯温度在10℃～180℃范围内保持恒定，金属杯中心插入搅拌桨，以50s
‑1～200s
‑1剪切速率连续搅拌10min～60min后，抽出搅拌桨，保持金属杯温度恒定3h。最后，去掉加热套，取上层油煤浆样品(样品量5g左右)，记为S1，将大部分油煤浆倒出金属杯后，将金属杯底部沿螺纹拧开，取底层样品(样品量5g左右)，记为S2。分别测量上层油煤浆与底层油煤浆密度(利用5ml比重瓶)，记作ρ1与ρ2。将底层油煤浆密度与上层油煤浆密度的比值记作分离度系数ε，公式为：ε＝ρ2/ρ1。
[0014]在一些实施例中，搅拌桨距离金属杯底部0.5mm～3mm，距离金属杯内侧壁面0.5mm～2mm。
[0015]在反应匹配性方面，采用芳碳率fa和320℃～400℃范围内黏度峰强度η来表征。煤与重油的反应性能与各自的性质息息相关。
[0016]多环芳烃/氢化芳烃含量较多的重油，芳香度较高，对煤的溶解性较好，和煤加氢共处理的油产率更高，更适合用来进行煤油共炼。本专利技术实施例的重油芳碳率fa由核磁共振碳谱中各类碳的化学位移归属区间进行归一化处理。
[0017]油煤浆进入预热器经过加热后温度一般可达380℃～400℃，在加热过程中，煤会发生热解，生成大量自由基，自由基很不稳定，在有足够活性氢存在情况下可以结合生成更小的分子，从而使体系黏度降低；若活性氢不足以支撑瞬间大量加氢反应，则来不及加氢稳定的自由基会缩聚生成更大的分子，从而使体系黏度增加，因此，在初期加氢反应过程中，油煤浆的黏度会发生明显的变化。可通过黏度峰强度测定来确定重油供氢性能，进一步确定原料反应匹配性。
[0018]本专利技术实施例油煤浆黏度峰强度η用320℃～400℃范围内黏度峰最大值μ
max
与不出现黏度峰的基线μ
std
比值来表征，η＝μ
max
/μ
std
。η测试采用高温高压黏度仪，过程为带压操作，压力范围为8MPa～22MPa，选用气氛为氢气，温度由常温以1℃/min～5℃/min速率升至420℃～470℃，温度升至250℃后，开始搅拌，转速恒定400r/min，搅拌开始1min后记录数据。
[0019]在一些实施例中，采用表征原料匹配的分离度系数ε(底层油煤浆密度与上层油煤
浆密度的比值)与表征反应匹配性的重油芳碳率fa、黏度峰强度η(320℃～400℃范围内黏度峰最大值μ
max
与不出现黏度峰的基线μ
std
比值)结合煤的工业分析/岩相分析以及油中灰分组成对油煤浆匹配性进行评价。具体地，本专利技术实施例采用油煤浆匹配性指数M进行评本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，其特征在于：该方法包括：(1)原料匹配性评价原料匹配性通过油煤浆的黏度以及油煤浆的稳定性来表征；(2)反应匹配性评价反应匹配性采用芳碳率fa和320℃～400℃范围内黏度峰强度η来表征。2.根据权利要求1所述的一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，其特征在于：油煤浆黏度不大于1000mPa
·
s(120℃)，采用同轴圆筒法测量油煤浆黏度。3.根据权利要求2所述的一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，其特征在于：所述同轴圆筒法采用的内筒与外筒之间的间隙为0.05mm～2mm；在保持温度不变的条件下，剪切速率从0升到300s
‑1，停留1min后，以相同速率从300s
‑1降至0，记录剪切速率上升和下降过程中100s
‑1、200s
‑1处黏度值，所测得油煤浆表观黏度值取4组数据平均值。4.根据权利要求1所述的一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，其特征在于：所述油煤浆的稳定性通过底层油煤浆密度与上层油煤浆密度的比值来评价。5.根据权利要求4所述的一种煤油共炼油煤浆匹配性评价方法，其特征在于：所述油煤浆的稳定性的评价方法，包括如下步骤：首先将制备好的油煤浆放入带有恒温加热套的金属杯中，金属杯为圆形筒状结构，内径28mm～35mm，高8cm～15cm，底部侧面有螺纹，用于将底面与圆筒分离；控制金属杯温度在10℃～180℃范围内保持恒定，金属杯中心插入搅拌桨，以50s
‑1～200s
‑1剪切速率连续搅拌10min～60min后，抽出搅拌桨，保持金属杯温度恒定3h；最后，去掉加热套，取上层油煤浆样品，记为S1，将大部分油煤浆倒出金属杯后，将金属杯底部沿螺纹拧开，取底层样品，记为S2；分别测量上层油煤浆与底层油煤浆密度，记作ρ1与ρ2；将底层油煤浆密度与上层油煤浆密度的比值记作分离度系数ε，公式为：ε＝ρ2/ρ1。6.根据权利要求1所述的一种煤油共炼油煤浆匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光耀，李阳，赵渊，陈江明，郭良元，李培霖，谷小会，张帆，石智杰，孟德昌，王熺乾，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：