本发明专利技术公开了一种用于煤热溶剂萃取的反应系统及其反应方法，其包括若干套并联设置的预混搅拌装置；所述预混搅拌装置的出口均通过管路与管式反应器的进口连通，并通过加压送料装置实现物料的输送；所述管式反应器的出口连通有若干套并联设置、用于将反应后的料液分离的后处理装置。本系统可将不同相物料通过预混搅拌釜搅拌，实现了不同相物料在反应管内的均匀接触以及流动，保证了系统的高效和持续操作；利用多套预混搅拌装置和后处理装置的交替运行，从而实现的操作过程的连续化运行。本发明专利技术系统具有对设备要求低、工艺流程短，设备成本低的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤化工领域，尤其是一种。
技术介绍
煤的热溶剂萃取就是通过在高温溶剂的作用下，将煤分子断链溶解在溶剂中，从而实现与灰分的分离，得到无灰煤。无灰煤可以用于煤的直接液化，也可以作为炼焦的的粘结剂取代部分焦煤的使用。对于煤在高温高压下的溶剂热萃取通常采用下述两种方式:一是使用高压爸反应器，二是使用一种流动型的萃取器。Sang等(Sang woo Park, CheolHyeon Jang.BioreSource Technology, 2001, 102:8205)使用一种 316 不镑钢制作的高温高压反应釜，在釜体的底部开通一个排料口，待煤的热萃取完成之后，通过排料口将物料排出，转移至高温高压反应釜下部一个单独的分离接收装置，进行固液分离操作。中国煤炭科学研究总院(煤炭转化，2009，32(1):34-39)同样也是利用上述方式研究了大唐胜利褐煤等低阶煤的热萃取性能。以上反应器在使用时采用间歇操作。日本的科研工作者(Toshimasa Takanohashi, et al.Characterisation of HyperCoals from coals ofvarious ranks.Fuel，2008, 87: 592 - 598)使用了一套连续萃取装置，将煤粉预先放置于萃取器内，萃取器前后端均装有过滤网。溶剂通过高压泵匀速向萃取器内输送，中间通过预热区加热至预定温度。进入萃取器内的溶剂与煤粉进行热萃取反应，萃取液继续通过过滤网流出，而萃取残渣则被过滤网留在萃取器内。流出的萃取液随后经过冷却、分离，最终得到产品。当反应一定时间后，将残渣从萃取器内取出并加入新的煤粉。该装置实现了溶剂的连续加入以及萃取液与萃取残渣的分离，但存在的不足包括:萃取残渣需从萃取器内间歇取出，由此使得此装置并未实现真正的连续化操作且处理量很小；萃取器中过滤网的存在，易发生过滤网被残渣堵塞而溶剂无法通过的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可连续化操作的用于煤热溶剂萃取的反应系统；本专利技术还提供了一种可连续化操作的用于煤热溶剂萃取的反应方法。为解决上述技术问题，本专利技术系统所采取的技术方案是:其包括若干套并联设置的预混搅拌装置；所述预混搅拌装置的出口均通过管路与管式反应器的进口连通，并通过加压送料装置实现物料的输送；所述管式反应器的出口连通有若干套并联设置、用于将反应后的料液分离的的后处理装置。本专利技术系统所述预混搅拌装置和后处理装置均为2?3套并联设置。本专利技术系统所述预混搅拌装置为搅拌釜；所述搅拌釜包括釜体、釜盖和搅拌装置；所述釜盖上设有原料进口、惰性气体进口和惰性气体出口 ；所述釜体上设有加热装置，釜体的底部设置有物料排出管。本专利技术系统所述的管式反应器由预热段、反应段和冷却段构成的蛇形管式反应器；所述的蛇形管式反应器为圆周形螺旋式管式反应器、水平式往复排列的管式反应器或垂直式往复排列的管式反应器。本专利技术系统所述的加压送料装置为高压惰性气体罐或加压泵；所述的后处理装置为采取自然沉降方式分离的接收罐。本专利技术方法采用上述的反应系统，其工艺步骤为:(1)将干燥后的煤粒与溶剂加入到其中一个预混搅拌装置； (2)用惰性气体置换步骤(1)中加有物料的预混搅拌装置内的空气，将煤粒与溶剂搅拌均匀为混合物料； (3)用惰性气体置换管式反应器内的空气； (4)利用加压送料装置将预混搅拌装置内的混合物料持续送入管式反应器内，进行反应；同时采用另一个预混搅拌装置进行上述步骤(1)和(2)，所述的预混搅拌装置交替进行； (5 )所述管式反应器内反应后的物料持续进入其中一个后处理装置，进行料液分离，得到煤萃取物和煤萃取残渣；上述后处理装置无法承载反应后的物料时，启用另外的后处理装置进行分离过程；所述的后处理装置交替进行。本专利技术方法所述步骤(1)中煤粒的粒度≤200 i! m，在100~150°C条件下干燥I~20小时；所述煤粒和溶剂按质量与体积比为1:2~12(g/ml);所述溶剂为含有芳环结构、沸点大于200°C的有机溶剂。本专利技术方法所述步骤(2)和步骤(3)中的惰性气体均为氮气；空气置换过程为:将氮气充入预混搅拌装置或管式反应器中至气压为5MPa，保持30min内不变后放掉氮气。本专利技术方法所述步骤(4)中的反应温度为300~450°C ;所述送料过程采用I~5Mpa的氮气或加压泵。本专利技术方法所述步骤(5)中的后处理装置采用自然沉降方式分离。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本专利技术系统可将不同相物料通过预混搅拌釜搅拌，实现了不同相物料在反应管内的均匀接触以及流动，保证了系统的高效和持续操作；利用多套预混搅拌装置和后处理装置的交替运行，从而实现的操作过程的连续化运行。本专利技术系统具有对设备要求低、工艺流程短，设备成本低的特点。尤其是采用在釜盖上设置的原料进口的搅拌釜时，在不打开釜盖的前提下解决了原料的进出问题。尤其是采用自然沉降方式分离的接收罐时，萃取混合物被分为上层清液和固体残渣，解决了固液分离问题，因此产品产量大大提高。本专利技术方法通过预搅拌，实现了不同相物料在反应管内的均匀接触以及流动，保证了过程的高效和持续操作；利用多套预混搅拌装置和后处理装置的交替运行，从而实现的操作过程的连续化运行。尤其是采用自然沉降方式分离时，萃取混合物被分为上层清液和固体残渣，解决了固液分离问题，因此产品产量大大提高。本专利技术方法具有可连续操作、目的产物收率高、产品质量好、工艺流程短、操作平稳和容易控制的特点。【附图说明】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术搅拌釜的结构示意图； 图2是本专利技术为采用圆周形螺旋式管式反应器和高压惰性气体送料时的流程示意图；图3是本专利技术为采用水平式往复排列的管式反应器和高压惰性气体送料时的流程示意图； 图4是本专利技术为采用垂直式往复排列的管式反应器和高压惰性气体送料时的流程示意图； 图5是本专利技术为采用圆周形螺旋式管式反应器和加压泵送料时的流程示意图； 图6是本专利技术为采用水平式往复排列的管式反应器和加压泵送料时的流程示意图； 图7是本专利技术为采用垂直式往复排列的管式反应器和加压泵送料时的流程示意图。图中:I为搅拌电机；2为惰性气体进口 ；3为测温管；4为釜盖；5为加热炉体；6为搅拌桨为物料排出管；8为釜体；9为测压口 ；10为惰性气体出口 ；11为原料进口 ；12为高压氮气罐；13为第一搅拌釜；14为第二搅拌釜；15为第一接收罐；16为储罐；17为第二接收罐；18为冷却段；19为圆周形螺旋式管式反应器；20为反应段；21为预热段；22为水平式往复排列的管式反应器；23为垂直式往复排列的管式反应器；24为加压泵。【具体实施方式】本用于煤热溶剂萃取的高温高压反应系统，包括由预混搅拌装置、加压送料装置、管式反应器和后处理装置等，各部分之间采用耐高温和高压的球阀或闸阀、法兰相连接。图2 — 7所示，本系统所述的预混搅拌装置是由第一搅拌釜13和第二搅拌釜14并联设置；搅拌釜的数量可根据需要并联设置，最好为2?3个。图1所示，所述搅拌釜包括釜体8、釜盖4和搅拌装置；搅拌釜包括釜体8和釜盖4，两者之间用螺栓固定连接。釜体8底部的中心位置设置有物料排出管7。釜盖4上设有原料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于：其包括若干套并联设置的预混搅拌装置；所述预混搅拌装置的出口均通过管路与管式反应器的进口连通，并通过加压送料装置实现物料的输送；所述管式反应器的出口连通有若干套并联设置、用于将反应后的料液分离的的后处理装置。
【技术特征摘要】
1.一种用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于:其包括若干套并联设置的预混搅拌装置；所述预混搅拌装置的出口均通过管路与管式反应器的进口连通，并通过加压送料装置实现物料的输送；所述管式反应器的出口连通有若干套并联设置、用于将反应后的料液分离的的后处理装置。2.根据权利要求1所述的用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于:所述预混搅拌装置和后处理装置均为2?3套并联设置。3.根据权利要求1所述的用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于:所述预混搅拌装置为搅拌釜；所述搅拌釜包括釜体、釜盖和搅拌装置；所述釜盖上设有原料进口、惰性气体进口和惰性气体出口 ；所述釜体上设有加热装置，釜体的底部设置有物料排出管。4.根据权利要求1所述的用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于:所述的管式反应器由预热段、反应段和冷却段构成的蛇形管式反应器；所述的蛇形管式反应器为圆周形螺旋式管式反应器、水平式往复排列的管式反应器或垂直式往复排列的管式反应器。5.根据权利要求1一 4任意一项所述的用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于:所述的加压送料装置为高压惰性气体罐或加压泵；所述的后处理装置为采取自然沉降方式分离的接收罐。6.一种煤热溶剂萃取的反应方法，其采用权利要求1 一 5任意一项所述的用于煤热溶剂萃取的反应系统，其特征在于，所述方法的工艺步骤为:(I)将干燥后的煤粒与溶剂加入到其中一个预混搅拌装置； (2)用惰性气体置换步骤(I)中加有物料的预混...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔咏梅，张兆翔，赵风云，张晓力，刘玉敏，黄世平，李立业，胡永其，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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