专利名称：中低质烟煤新工艺路线生产“船用柴油”及联产洁净煤系统工艺及设备的制作方法
一、项目的历史背景中国及世界各国的市场上没有“船用柴油”这个名称的商品，当今市场上流通的商品柴油，是由石油原油加工及极少部分由煤经加氢液化或经水煤气合成烃类加工的产品。
本发明是利用烟煤通过高产率低温煤焦油加工生产船用中速发动机的专用“船用柴油”。与上述各种工艺路线不同，是结合中国的资源特点及当代洁净煤的推广使用而设计的联产工艺路线。
中国从大跃进年代开始油料缺乏，广泛开展多渠道生产柴油，由于当年利用土法炼焦的低温煤焦油的化学成分的特点(及各焦场煤油焦质量差异也大)，十六烷值一般在35上下，对于汽车高速发动机该燃油在燃烧过程中爆震(敲缸)严重，排气中冒白烟(燃烧时间短，燃烧不完)发动机过热，功率达不到额定。又由于多年柴油馏份过宽，甚至使用只过滤简单措施净化，油品胶质含量过高，长期均未解决，使用中呈现喷嘴停车后很快被“咬死”，冷车再无法启动；对于汽车因油料因素使发动机停火，随时可以停在路上；而船只航行中若因油料因素熄火将会造成严重的安全灾难，如内河航行在打滩时，及海洋航行中遇到恶劣的气象条件下，船的发动机绝对不能熄火；因此“船用柴油”质量要求比车用“柴油”更严格。它必须除十六烷值外，任何指标均要符合GB252-87，及企标(根据用户的要求指标)，但低温煤焦油“船用柴油”对于中速船用油机是十分合用的，已经过几年的实践使用得到证实的，本人在1980江北县合成油工厂利用302厂及永福煤矿土法焦油，每月以30吨的规模生产，供给几个船队使用达两年之久；但随着国家对环境治理措施加强，终止了土法炼焦，从而土法低温煤油没有来源了。
中国市场上从没有利用低温煤焦油制成商品柴油流通过，所有的有关炼资料中尚未见到有成功的报道，均处于试验阶段的信息交流，又加之土法炼焦的终止，人们已经忘记了这个渠道。
二、本项目发明的目的1、使用中低质烟煤通过高产率低温煤焦油工艺路线，解决中国“船用柴油”生产，减少每年数千万吨的石油原油进口；2、在提炼了低温煤焦油后余下80％粗粉状半焦用于洁净煤生产，解决多年来洁净煤的推广；3、使各煤矿或煤加工企业在本项目加工中可以从每吨煤获取利润100～300元，从而使上述二项工艺生产在煤产地顺利实施。
4、“精煤”是宝贵的资源，用来炼焦、加氢液化、F·T合成均不是它最佳的用途；本发明是建立在使中国储量最多，最普遍的中、低质烟煤(另述)提炼低温煤焦油加工成“船用柴油”及洁净煤生产；5、当前国内许多企业均伸手向国家财政要钱投向煤的液化油化工程，有信息告诫300万吨以下规模，没利润及回收资金的可能！本发明使煤加工企业包括煤矿，产生较好的利润；而且大小规模加工企业均可盈利(另述)，生产者资金投资，勿需国家作不赚钱的投入，由于企业有利润反而增加了国家财政收。
本发明工艺论述(一)固体热载体烟煤低温干馏工艺(请参见说明书附图
)
压缩空气1经换热器加热管2，3进入换热器11，由管进入5提升管14，将半焦粉燃烧加热至700℃，至储器7中，经输出管7′按比例进入混合器9，在此烟煤粉经8比例输送器送入混合器9中与半焦载热体混合将双轴搅拌输出器转速调整至适当维持时间至最佳状态进入干馏器中10，停留时间调至为出油蒸汽最佳以油量确定。焦油蒸汽调至微负压至半焦沉降管中能够顺利下流为度，负压是由14分离器补加，由喷水真空供给。负压是由干馏器中油蒸汽易于进入换热器中冷却冷凝，而在混合器中负压不致于逸出热分解产物。正压煤气进入储气柜。
(二)低温煤焦油经分层脱水，用200℃过热蒸汽，汽提低馏份及脱残存油中的水份(保持低真空逐渐加大真空)，并逐步加大过热蒸汽进入量，过热蒸汽由200℃逐步提高到500℃，塔顶温度最终保持何值由车间化验确定油品馏程决定，由塔顶馏出物进入换热器产生二次低压蒸汽0.5-1表压，送过热器，第二换热器流出的冷却水温保持70-80℃，作蒸汽锅炉进水。再由第三冷凝器经汽液分离器分离低温焦油及不凝缩气体，经汽柜储存，进行气体加工；经第一级压缩5表压，经冷却后分离，气体经第二级压缩至17表压，分离干气供本企业加热热源，大规模时可出售燃气；所得C4、C3作液化气处理；大规模时对各气体馏份的处理需完善，一则涉及安全，二则环保，三则是一笔可观的收入，因每吨煤可生成30～50m3气体可资利用。设想加工1000吨煤就有了3～5万m3煤气！(三)油品的精制净化有别于炼油工艺中的经典方法，也有别于现代化化工的加氢精制，后者难于在一般企业中实现，中小规模是得不偿失的，采用油品自身成份的特点用甲醛使与其化学反应，得几种不同用途的合成树脂，从而使焦油酸及不稳定的成分经反应而除去油品得到精制、净化，这是新工艺！一万吨以上油品生产加氢精制，也仍可以进行，氢供应可以採用原始的外热式，第第炉，可以用木碳作碳源，气化温度低于焦碳，用内外热式过热水蒸汽大于900℃气化，设备用现代材料耐高温不锈钢作炉体，投资少，省事，2/3热力可以通过热交换回收，能耗也低，木碳可以采用农产副产物。
(四)所得半焦1、工艺特点A.半焦粉添加含镁白垩或石灰浆，经压型成洁净生活型煤；B.半焦粉添加高温脱硫剂(已有许多科研所及企业生产)，生产工业洁净型煤；C.采用干法跳汰选矿的中低质烟煤进行高产率固体热载体热交换干馏生产的半焦加高温脱硫剂，用高压成型机械成形再烘焙至相应温度，干法冷却得型焦。
2、然而本工艺所产生的半焦如果把成本摊销在低温焦油上，半焦只维持在原煤价格上，用来加工成蜂窝煤，可以看出每吨半焦利润在300元以上！如果不再加黄土而改用含镁石灰浆做成洁净煤，热值仍维持在4500大卡以上，用户是十分欢迎的，无二氧化硫烟，火力大熬炼好，如果再加部分成可点火的蜂窝煤，则用户每天不再“背火”，每月可以节约90个蜂窝煤，也起到了节能的作用。
3、关于工业洁净煤的推广使用如果将半焦加温脱硫剂后压成型煤供原煤用户燃烧，只要价位不变企业没有理由拒绝使用，另一方面洁净型煤的质量，热值能保证不像原煤那样，供货方这几年来无一个不大量充填煤矸石粉，赚黑心钱，达到难以禁止的程度。由于烟煤用来生产低温焦油，原煤中无法也不可能掺混煤矸石，半焦的热值就有可能稳定，用户接受适当提高也是可能的，问题是在整个系统工艺中加工已有较大利润，洁净煤加价也应该受国家物价部门限制的，同样也受市场控制约束，加价后用户可以在其它处采购，半焦加工物以原煤价销售，已有利润，煤矿也仍然能够接受的。
4、工业洁净型焦它将代替焦碳或部分焦碳市场，姑且炼铁高炉不易接受外，其它许多行业在大幅价格降低的条件下均会接受的。
由于型焦的热值要求高，灰熔点高，无挥发性，强度高，中低质煤在低温干馏前要用干法跳汰选煤(但低温干馏中焦油由原有的8-10％可能就会上升到10-12％，也是十分有利的)得到的半焦，用当今难以利用的煤焦沥青作添加剂，经高压力成型机压制成型，再经烘焙(自然焙烧)，至产品合格。这种加工工艺，最大一个价值是利用中低质烟煤而不是“炼焦精煤”，煤源普遍，价格几乎低一半，成品成本就低，利润就大，售价顶多不及焦碳1100-1200元的2/3，利润至少也有每吨300元以上。
所以总体说利用中低质烟煤生产“船用柴油”联产“洁净煤”，是一个值得推广的工艺工程。
五、本发明工艺路线特点1、选用国内储量最多，遍地都有的中低质烟煤作原料；而其它工艺均采用优质、高挥发、低灰份煤、低硫煤；优质烟煤是一种宝贵的原料，油化并不是它最好的价值；中低质煤的质量特征热值在4000-5000大卡/kg；灰份在30％以上；挥发份在25-30％间，硫高；燃烧活性低，俗称接火慢，烧结性差，干馏时热分解表现“迟钝”，(铝甑试验含油率低，选用大于6-8％的烟煤)。
2、为了提高采油率及焦油酸；操作参数有些区别于国外资料①煤的粒度，采用1-3mm(国外采用4-10mm)，有利于在提升管降低高度1/3；压缩空气，压强降低，烟煤粒表面积大，对热空气氧的利用率相对提高，压缩空气用量减少，能耗减少；②由于粒度小，与热载体热交换传热速度明显加快，在双轴混合器中停留时间较短；在干馏器中停留时间延长，锥形干馏分离器，筒体加长(锥度减小)，操作中干馏装置分离器14处打负压(水喷射泵)微压，在混粒器中不超过20mm水柱，有利于油蒸汽收集。提高采油率。
③热载体温度不宜超过600℃，干馏器中温度不宜超过360℃，可以得到焦油较好的质量制造震击性小的柴油；载热体半焦的投料比显然要大于页岩干馏的数量。
3、低温煤焦油加工，船用柴油工艺特点；①全馏份在储槽中维持70℃静置至焦油下水分层，分离。
②通过热蒸汽(200℃)逐步升温至汽提塔塔顶保持120℃，油量少后(低温馏份可加工成各种溶剂油)，过热蒸汽升温至500℃，通过控制流量至塔顶300℃勿需回流，稳定收集馏份，至油量下降为止。有别于其它方式加热蒸馏，油品质量好；经下述净化后色泽浅而稳定。
③油水分离器中分离全馏份，对其用甲醛溶液(不同浓度)采用不同ph值，最先用Ba(OH)2，NaOH，进行分段树脂化，分离处理；其后再用弱酸、强酸分段树脂化处理，每次均可获得性质不同的酚醛树脂，用于成膜物改性树脂，热固型树脂，橡胶硫化增强树脂，及芳胺改性酚醛树脂，各种商品；这也是油品精制工艺中独特之处；也可以采用粗焦油经加滤材进行精细过滤后，与甲醛分段反应，分离树脂后，用过热蒸汽，蒸馏得“船用柴油”；这比用经典的酸碱反复处理精制净化有利，成本低，附属物价值高，油品质量好，“不咬死油嘴”，不腐蚀皮肤，用于船用中速柴油机，燃烧平稳，不敲缸，不冒白烟，可以添加各种改性剂。
4、可以提高十六烷值到45，供汽车高速发动机使用，可以采用下列措施a.利用几家大药厂氯霉素生产中副产品邻硝基乙苯，用铁粉换原得邻乙基苯胺，黑色油状液体无须精馏，直接可加入到煤焦油柴油中，用量1-3％，在汽车发动中使用，在怠速及2800转以下使用正常，有的焦油柴油在高于2800转加速运行时有震击现象；历史上没有人使用过邻乙基苯胺作十六烷值添加剂。
b.利用各炼油厂塔底油及润滑油馏份掺混到煤焦油柴油中10-20％因加入正构烷烃增大十六烷值可以作成正10#柴油；c.与市场上的“柴油”(十六烷值一般均在55以上)各1/2或1∶3掺混，汽车正常使用，都能起到减少进口石油原油的目的。
六、为实现本发明最好的方式是建立一个工程示范企业。
2001年由国家计委为组长单位，国家科委及经贸委为副组长单位，国务院十三个部委局为组员成立了“洁净煤技术推广规划领导小组”，争取在国家计委领导下实现这个工艺系列生产。
权利要求
1.利用中低质烟煤经固体热载体快速热交换低温干馏获高产率低温煤焦油，(终温不超过400℃)；用过热蒸汽新工艺在再加工成“船用柴油”馏份；
2.将“船用柴油”馏份用新工艺精制采用甲醛PH；POH值条件下反应分级分段生成不同性质的酚醛树脂及其它不饱和成分的缩聚树脂，从而使油品脱除对“柴油”性质有害物质，同时各种树脂有不同的市场、用途，如成膜物，热固型树脂，橡胶硫化增强酚醛树脂及对芳胺甲醛树脂的酚醛树脂的改性物等。
3.利用低温干馏所得半焦，添加白垩、含镁石灰、高温脱硫剂生产各种洁净型煤生活洁净型煤、工业洁净型煤、洁净型焦。
4.洁净型焦生产采用中低质烟煤，经干法跳汰选矿后，再经干馏生产低温焦油及高热值半焦，半焦经添加高温脱硫剂及煤沥青(国内难于处理之物)作粘结剂，用高压成型经焙烧得代替焦碳的型焦。
5.“船用柴油”、三种洁净煤是一套系列综合工艺，单独品种生产不具备盈利条件；“船用柴油”的十六烷值添加剂邻乙基苯胺为本发明的独创产品，市场没有；
6.“船用柴油”商品名称及要求书1、2、3、4、5条所列产品及系统工艺为本专利保护范围。
全文摘要
1.采用中低质烟煤经新工艺固体热载体快速热交换得高产率低温煤焦油；2.低温煤焦油通过新工艺用甲醛在不同条件下反应，可以制得各种用途的酚醛树脂及因而净化精制的焦油柴油，在用过热水蒸汽蒸馏得“船用柴油”；也可先进行过热蒸汽得船用柴油馏份，再用甲醛分级分段反应净化精制成“船用柴油”成品；3.船用柴油可以添加本项目中的十六烷值添加剂——邻乙基苯胺；也可以采用说明书中的掺混物及邻乙基苯胺后供汽车使用；4.干馏之半焦加工成生活洁净型煤，工业洁净型煤；洁净型焦，工艺特点是大小煤矿均可组织生产，完全可以解决中国内河及海洋船舶的用油，减少原油进口；及实现洁净煤推广的目的。
文档编号C10L5/00GK101016469SQ200610095139
公开日2007年8月15日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者杨绍基 申请人:杨绍基