一种煤两段直接液化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤两段直接液化方法及系统，属于煤炭化学加工领域。该方法首先进行反应条件温和、操作较简单的I段加氢热解反应，及时分离出气相物质，然后在较低的操作压力下进行II段加氢液化反应，再对其产物和上述热解气相产物中的冷凝重质组分进行加氢稳定和加氢改质处理，最终得到气体产品、轻质油产品和重质油产品。同时从热解产物中分离出高附加值的有机原料副产品，为化工有机原料生产提供了一种新的途径，也提高了煤的综合利用价值。本发明专利技术对热解气、液化渣油等就地进行了完全回用，增加了煤的利用率，并降低了污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤炭化学加工领域，具体涉及一种煤两段直接液化方法及系统。
技术介绍
我国是煤炭生产大国，同时也是燃料油的消费大国，原油的对外依存度很高，发展煤液化技术具有重要的战略意义。西方国家在1970年代石油危机后开始重视并持续发展煤直接液化技术，目前比较有影响的方法有德国IGOR方法、美国HTI方法、日本NEROL方法、俄罗斯FFI方法，我国神华集团也于近年自主开发了煤直接液化技术。但这些煤液化方法都需要使用5 IOMPa的高压氢气，反应体系的压力也要达到17MPa。上述条件决定了反应器为高压设备，设备投资、运行和维护的费用都很高。专利CN1962819A公开了一种常压下煤加氢直接液化的方法，该方法对煤液化产物进行溶剂抽提，在甲苯不溶四氢呋喃可溶物中添加一种或几种金属，炭化后，再加入金属化合物，在氢气中球磨制得氢源材料，再在煤中加入前述氢源材料和煤液化产物中的正己烷不溶甲苯可溶物一起反应。专利CN101845315A公开了一种低压原位供氢煤直接液化的方法,该方法将煤、煤液化溶剂、醇类供氢溶剂、制氢催化剂、加氢催化剂按一定质量比混合均匀，得到浆状混合物，然后将所得到的浆状混合物导入到反应器内，在氮气氛围下，制得煤液化粗油。上述两种方法虽然实现了较低操作压力下的液化反应，但是存在着所用氢源材料制备过程复杂、能耗大，使用的液化溶剂难以再生，使用的催化剂价格昂贵等问题，同时，在上述方法中，煤炭全组 分参与液化过程，使得分馏产物的比例难以调控，气体产物较多；而一些宝贵的中间产物也最终参与加氢反应，全部转变为燃料油，反而降低了产品的总价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤两段直接液化方法及系统，以解决煤的低成本低压直接液化及反应产物综合利用的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现:一种煤两段直接液化的方法，包括以下步骤:I)将原料煤和催化剂混合后粉碎制成煤粉，将煤粉与氢气混合后，喷入热解反应器中进行I段催化加氢热解反应，得到气相产物和胶状产物；2)将气相产物输送至油气分离装置中进行分离，得到馏程为25 250°C的有机原料副产品，将馏程在250°C以上的冷凝重质组分输送至加氢稳定反应器，将常温不凝气体输送至制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将胶状产物与由管路输送的循环供氢溶剂一并输送至高温搅拌釜混合，制备得到液化反应衆料；3)将所得液化反应浆料增压后，通入过量预压后的氢气，输送至液化反应器中进行II段加氢液化反应，得到气体产品、渣油和液体产品，将渣油送入制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将液体产品与步骤2)得到的冷凝重质组分一并输送至加氢稳定反应器进行催化加氢，得到加氢稳定液化产物；4)将加氢稳定液化产物通入高温分离器，分离得到不凝气、中间油品及循环供氢溶剂；将不凝气和步骤3)得到的气体产品一并输送至制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将中间油品加氢改质后，得到的改质产品油通入蒸馏塔分离得到气体产品、轻质油产品和重质油产品。步骤I)所述的I段加氢热解反应温度为450 600°C，反应压力为0.1 0.5MPa。步骤3)所述的II段加氢液化反应温度为400 450°C，反应压力为7 12MPa。所述催化剂为Fe2O3,所述Fe2O3的用量为原料煤质量的0.1 3%。所述的在制氢装置中的制氢过程包括气化、C0/H2转换以及氢气提纯，其中，将步骤2)产生的常温不凝气、步骤3)产生的气体产品和步骤4)产生的不凝气直接进行C0/H2转换；将步骤3)所述渣油先送气化炉进行气化反应，所得气化产物再经过C0/H2转换和氢气提纯。步骤2)所述的由管路输送的循环供氢溶剂为经高温分离器分离得到的重质油品。一种煤两段直接液化系统，包括煤粉制备罐、热解反应器、油气分离装置、高温搅拌釜、液化反应器、制氢装置、热解气总管和氢气总管，所述煤粉制备罐通过管路与热解反应器的进料口相连通，热解反应器顶部排气口通过管路与油气分离装置的入口相连通，热解反应器底部排料口通过管路与高温搅拌釜的入口相连通，高温搅拌釜的出口通过管路与换热器高温侧进口相连；所 述油气分离装置的排气口与热解气总管相连通，热解气总管与制氢装置相连通；所述换热器的输出端分为两路，一路由换热器的高温侧出口通过管路依次与冷却器和加压泵相连通，所述加压泵的出口端通过管路返回至换热器的低温侧进口 ；另一路由换热器的低温侧出口通过管路依次与液化反应器、加氢稳定反应器、高温分离器、加氢改质反应器和蒸馏塔相连通；所述加氢稳定反应器的入口端通过管路与油气分离装置下部的重质油出口相连通；所述液化反应器和高温分离器的顶部排气口均通过管路输送至热解气总管，所述液化反应器底部排渣口通过管路与制氢装置入口连接；所述高温分离器底部循环供氢溶剂出口通过管路与高温搅拌釜入口相连通；所述制氢装置氢气排出口与氢气压缩机相连通，所述氢气压缩机的出口与氢气总管相连通，氢气总管与热解反应器的进口相连通，同时还通过管路分别连通至换热器低温侧进口、加氢稳定反应器的进口以及加氢改质反应器的进口。所述的热解反应器采用反应分离一体化的列管式管排反应炉，管外通过高温烟气加热，管内为反应物料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术的煤两段直接液化方法，首先进行反应条件温和、操作较简单的I段加氢热解反应，对反应产物及时进行分离，从热解反应分离出气相物质，降低了后续II段加氢液化反应所需的操作压力，同时从热解产物中分离出高附加值的有机原料副产品，为化工有机原料生产提供了一种新的途径。热解反应分离出的胶状物质与循环供氢溶剂混合得到的浆料进行II段加氢液化反应，对产物和I段热解气相产物中的冷凝重质组分进行加氢稳定和加氢改质处理后分离得到经两段液化后的产品。本专利技术对热解气、液化渣油等就地进行了完全回用，增加了煤的利用率，并降低了污染，总体转化率和油产率均得到了提升。附图说明图1为本专利技术的煤两段直接加氢液化方法及系统的结构示意图。其中，11为煤粉制备罐；12为热解反应器；13为油气分离装置；14为高温搅拌釜；15为液化反应器；16为加氢稳定反应器；17为高温分离器；18为加氢改质反应器；19为蒸馏塔；20为制氢装置；21为换热器；22为冷却器；23为加压泵；24为氢气压缩机；25为热解气总管；26为氢气总管。具体实施例方式本专利技术首先提供一种煤两段直接液化方法，包括以下步骤:I)将原料煤和催化剂混合后粉碎制成煤粉，将煤粉与氢气喷入热解反应器中进行I段加氢快速热解反应，得到气相产物和胶状产物；2)将气相产物输送至油气分离装置中进行分离，得到馏程在25 250°C的有机原料副产品，将馏程在250°C以上的冷凝重质组分输送至加氢稳定反应器；将常温不凝气体作为制氢原料送制氢装置；将胶状产物与由管路输送的循环供氢溶剂，一并输送至高温搅拌釜搅拌混合，制备得到液化反应原料； 3)将所得液化反应原料通入加压泵增压，通入过量氢气后，输送至液化反应器中进行II段加氢液化反应，得到气体产品、渣油和液体产品，将渣油送入制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将液体产品与步骤2)得到的冷凝重质组分一并输送至加氢稳定反应器进行催化加氢，得到加氢稳定反应产物；4)将加氢稳定反应产物通入高温分离器，分离得到不凝气、中间油品及循环供氢溶剂；将不凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤两段直接液化的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将原料煤和催化剂混合后粉碎制成煤粉，将煤粉与氢气混合后，喷入热解反应器中进行I段催化加氢热解反应，得到气相产物和胶状产物；2）将气相产物输送至油气分离装置中进行分离，得到馏程为25～250℃的有机原料副产品，将馏程在250℃以上的冷凝重质组分输送至加氢稳定反应器，将常温不凝气体输送至制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将胶状产物与由管路输送的循环供氢溶剂一并输送至高温搅拌釜混合，制备得到液化反应浆料；3）将所得液化反应浆料增压后，通入过量预压后的氢气，输送至液化反应器中进行II段加氢液化反应，得到气体产品、渣油和液体产品，将渣油送入制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将液体产品与步骤2）得到的冷凝重质组分一并输送至加氢稳定反应器进行催化加氢，得到加氢稳定液化产物；4）将加氢稳定液化产物通入高温分离器，分离得到不凝气、中间油品及循环供氢溶剂；将不凝气和步骤3）得到的气体产品一并输送至制氢装置，制备得到能够循环使用的氢气；将中间油品加氢改质后，得到的改质产品油通入蒸馏塔分离得到气体产品、轻质油产品和重质油产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯雄坡，邓建强，刘芹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：