一种由煤和／或生物质制取轻质油品的方法技术

本发明专利技术提供了一种由煤和／或生物质制取轻质油品的方法，包括：在氢气的存在下在催化剂的存在下在水的亚临界或超临界状态下处理包含煤和／或生物质的浆料，以产生包含轻质油品在内的反应产物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤和/或生物质的综合加工方法，具体涉及用亚临界或超临界水处理 煤和/或生物质以将其转化成轻质油品的方法。
技术介绍
能源与环境问题已日益成为国际社会关注的焦点。煤炭仍然是目前全世界最主要 的一次能源。如何更科学地开发和利用煤炭资源是世界各国都在积极思考的问题。传统的 煤化工技术都是“高温破坏性”的“碳一化学”技术，以生产合成气或甲烷为主，这造成了煤 炭中大量高附加值化学品的巨大流失，同时对环境的破坏也日趋严重。如何顺应煤炭形成 自然规律，以更加温和、高效、清洁的方式开发利用煤炭资源，是摆在人们面前一个十分重 要的问题。随着化石能源的日益减少，以生物质例如粮食、植物秸秆、藻类等为代表的可再生 能源的开发利用越来越受到人们的重视。生物质的传统利用是制沼气，而现代工业和运输 业对于液态燃料的需求的急剧增加，如何由生物质制取液态燃料也成为研究的目标。利用亚临界或超临界水处理煤和/或生物质制取轻质油品在能源领域属于前沿 技术。到目前为止，世界上还没有成功商业化的成熟技术。但是各国都开展了积极研究，并 取得了一定成果。日本专利JP10251655 (A) “一种超临界水处理煤的连续转化的方法”和 JP10237457(A) “一种煤的超临界水转化的方法”均描述了煤在超临界水环境中的转化方 法，尽管它们的最终产品中产生一部分油品，例如低沸点成分、轻质油、中质油、重质油和残 渣，但这两篇专利中均未使用催化剂，油品组成复杂，沸点范围很宽，分离难度大。且其反应 温度为400 600°C，温度较高，能耗更大。本专利技术主要利用亚临界或超临界水，以较为温和的方式处理煤和/或生物质，旨 在获得轻质化油品，同时副产高热值合成气，提高了煤炭和生物质的利用价值。与以上专利 相比，本专利具有碳转化率高、最终生成的轻质油品收率高、工艺条件更加温和且系统能耗 更低的优点。专利技术概述本专利技术提供了，包括在氢气的存在下在催化剂的存在下在水的亚临界或超临界状态下处理包含煤和/ 或生物质的浆料，以产生包含轻质油品在内的反应产物。专利技术详述众所周知，物质可以固态、液态、气态和超临界状态等状态存在，物质所处的状态 取决于它的温度、压力、密度、组成等状态参数。当物质的温度和压力同时高于其临界温度 和临界压力时，则称其处于超临界状态。超临界状态不同于气态和液态，它具有特殊的物理 化学性质。超临界水是超临界流体的一种。当温度高于374. 1°C，压力高于22. 12MPa时(本 文所述压力均为绝对压力，下同)，水处于超临界状态，其性质发生了很大的改变。例如，在非超临界状态下，碱金属或碱土金属氢氧化物或碱金属或碱土金属碳酸盐在水中通常具有 良好的溶解性，但在超临界状态的水中，它们的溶解度将急剧降低，以致于能从其水溶液中 析出来。此外，超临界状态下的水具有优异的传质能力，这也使得它成为理想的反应介质。在本专利技术的实施方案中，参见附图说明图1，以煤为例介绍了本专利技术的方法，但本领域技术 人员可以理解的是，本专利技术的方法不仅适用于煤，而且适用于生物质或生物质与煤的混合 物。所述生物质选自林产品、农产品、城市固体废物所含的有机质成分、海洋植物或它们的 混合物在本专利技术的实施方案中，所述煤可选自烟煤、无烟煤、褐煤或它们的混合物，优选 褐煤，最优选高挥发份褐煤。用任何常规手段将煤粉碎成煤粉，煤粉的粒径不大于105微 米，优选48-75微米。将该煤粉与水按一定比例混合在一起制备水煤浆，水煤浆浓度(即煤 粉质量/水煤浆总质量X 100 % )为5-50 %，优选20-50 %。可以任选地加入分散剂和稳定 剂以维持浆料状态。该水煤浆通过泵或其他输送设备输送到反应器中。同时向该反应器中加入一定量的催化剂并通入氢气。其中所述催化剂包含活性组 分和载体。活性组分选自铁、钴、镍、钼、钨的金属或它们的氧化物以及它们的混合物，一般 使用所述活性组分的两种或更多种的混合物；载体则可以选自任何多孔载体，例如二氧化 硅、氧化铝、沸石、分子筛、粘土等等，但优选选自氧化铝、氧化钛或它们的混合物，其中活性 组分占催化剂的2 25wt%。基于无水无灰的煤粉的重量，催化剂用量为0. l-20wt%，优 选5-15wt%。所述氢气的压力为0. 01-5MPa，优选l_3MPa，最优选2_3MPa，本文所称的压力 均为绝对压力。对该反应器进行加热加压，反应温度为330-480°C，优选400-460°C，反应压 力(即水和氢气的总压力)为15-30Mpa，在这样的温度和压力条件下，水处于亚临界或超临 界状态。在上述反应条件下，煤粉在催化剂的作用下与超临界水以及氢气发生反应，反应时 间为5-60分钟，优选15-25分钟。生成包含轻质油品(该轻质油品在反应条件下为气态) 在内的反应产物，并副产合成气和残渣。使轻质油品进入冷却装置进行冷却分离，得到液态 的轻质油品和气态的合成气。所得到的液态轻质油品再经过分离，例如蒸馏，切取合适的 馏分，最终获得石脑油、汽柴油和燃料油。而合成气则可用于其它工业用途，例如用于配制 管道煤气，或者，可以从该合成气中回收氢气，并将回收的氢气返回到反应器中作为原料使 用。残渣可以返回到反应器中再次利用，或者可以用作固体燃料。在本专利技术的实施方案中，所需的主要反应设备为高温高压反应釜，其中反应温度 最高可为750°C，压力最高可为45MPa。该反应釜材质选用Inconel 625，其既可以用于间歇 反应，也可以用于连续反应，其中连续反应反应物流型可为全混流流型。根据温段的不同可 以选用不同材质的反应釜(如800H、825、410、316L等)，使其既能满足实际需求，又降低设 备成本。以上参照附图对本专利技术的具体实施方案进行了描述，但本领域技术人员显然还可 以想到在本专利技术权利要求范围内的其它实施方案。实施例实施例中所使用的煤为内蒙古大雁褐煤，其煤质分析如表1所示。表1煤的工业分析和元素分析 实施例1将该煤粉碎成粒径为48-75微米的煤粉，并与水一起配制成浓度为20wt%的浆 料，通入反应器中，并向反应器中加入催化剂并通入氢气，所述催化剂为含3% Ni和2% Mo 的催化剂，氢气充入压力为IMPa，反应器中的反应温度为350°C，反应压力17. OMPa，反应时 间为15分钟。从反应器出来的产物经冷却、蒸馏后获得各种轻质油品，其中石脑油52wt%，汽柴 油28wt%，燃料油(在本申请中将燃料油定义为沸点在370°C以上的组分，但也不同于重质 组分)20wt %。各产品的馏程如表2所示表2产品馏程表 产品馏程/。C 30 200 200 370 370以上实施例1的反应条件和反应结果示于表3。实施例2-8实施例2-8中的基本操作与实施例1相同，只是反应条件有所不同，其具体反应条 件和反应结果如表3和表4所示。表3实施例1-4的反应条件和反应结果5 注轻质油品收率为轻质油品占无水无灰基原料的质量百分数；催化剂用量为催化剂占无水无灰基原料质量的百分数产品分布为轻质油品中的各组分占轻质油品总重量的百分数表4实施例5-8的反应条件和反应结果权利要求，包括在氢气的存在下在催化剂的存在下在水的亚临界或超临界状态下处理包含煤和/或生物质的浆料，以产生包含轻质油品在内的反应产物。2.根据权利要求1的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由煤和／或生物质制取轻质油品的方法，包括：　　在氢气的存在下在催化剂的存在下在水的亚临界或超临界状态下处理包含煤和／或生物质的浆料，以产生包含轻质油品在内的反应产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷俊杰，宋庆峰，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：13