一种煤直接液化油加氢稳定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种煤直接液化油加氢稳定方法。
【背景技术】
[0002] 近年来国际石油市场风云变幻，价格迭起，能源安全问题引起各国的广泛关注。世 界各国为了降低对石油资源的依赖，确保能源安全，都积极开发新型燃料。中国的国情是贫 油富煤。因此，开发煤基液体燃料是解决我国天然石油短缺的一条重要途径。
[0003] 煤炭直接液化工艺所产生的液化油称为煤直接液化油。煤直接液化油是一种复杂 的烃类化合物混合体系，通常其芳烃含量高达60-80重量％，烯烃含量约为10重量％，硫、 氮、氧等杂原子含量较高，稳定性差，极易生成不利于后续运输和加工的物质。因此，需要采 用加氢的方法对煤直接液化油进行预处理，最大限度地脱除硫、氮、氧等杂原子，饱和煤液 化油中烯烃，使煤液化油中双环及多环芳烃部分氢化，此加氢过程称为煤直接液化油的加 氢稳定。煤直接液化油加氢稳定的主要作用是：一是将经过加氢稳定处理后的重质油馏分 循环回煤炭直接液化装置作为循环供氢剂；二是对直接煤液化油进行初加工，为后续加氢 提质提供较为稳定的原料。
[0004] CNl 141362C公开了一种煤液化油的稳定加氢方法，该方法包括：过滤后的煤液化 油与氢气进入稳定加氢反应器，与加氢保护剂、加氢精制催化剂接触，稳定加氢反应器的流 出物依次经过高压分离器、低压分离器、分馏塔，分离得到轻馏分和尾油馏分，从高压分离 器分离出富氢气流与新鲜氢气混合，循环回稳定加氢反应器。该方法能最大限度地脱除液 化油中的氮、硫等杂原子，降低其烯烃和芳烃含量，提高产品的稳定性。由于未转化煤粉和 煤液化催化剂在反应器顶部沉积，采用该方法对煤直接液化油进行加氢处理时，易造成反 应器压降上升，缩短装置运转周期。
[0005] CN100378201C公开了一种煤液化油加氢稳定的方法，该方法包括：煤液化油经过 滤后，与氢气从反应器底部进入膨胀床反应器，与加氢精制催化剂接触，反应器流出物经气 液分离、分馏，分离得到产品；从高压分离器分离出的富氢气流循环回膨胀床反应器。该方 法采用膨胀床反应器，有效地缓解反应器压降上升过快的现象，并抑制反应器入口催化剂 过快失活，延长开工周期，同时能脱除煤液化油中氮，提高煤液化油质量。
[0006] 但是，上述煤液化油加氢稳定技术均米用常规的气-液-固三相加氢工艺技术，为 了带走大量的反应热、抑制催化剂积炭生焦，需要大量的循环氢及其相应的循环系统，一方 面使得氢气消耗量大、反应温升不可控；另一方面使得加氢装置的体积较为庞大，装置的投 资成本及操作能耗。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有的煤直接液化油加氢稳定方法需要大量循环氢，导致 加氢装置庞大且投资成本和操作能耗高的问题，提供一种煤直接液化油加氢稳定方法，该 方法无需循环氢，能有效地降低煤直接液化油中的杂质含量，而且能够有效地抑制催化剂 生焦，延长装置的稳定运行时间。
[0008] 本发明提供了一种煤直接液化油加氢稳定方法，该方法包括：将氢气通过平均孔 径为纳米尺寸的孔送入煤直接液化油中，得到含氢液化油；将所述含氢液化油以向上流动 的方式送入管式反应器中，在液相加氢处理条件下与装填在管式反应器中的加氢催化剂接 触。
[0009] 采用本发明的方法对煤直接液化油进行加氢，能够获得较好的加氢处理效果，有 效地降低煤直接液化油中的杂质(如硫、氮、氧、金属）含量和残炭量，使煤直接液化油的多 环芳烃部分氢化，降低煤液化油的胶质和浙青质含量。
[0010] 并且，本发明的方法无需循环氢，缩减了加氢反应装置的规模，降低了气液分离装 置的压力等级，降低了加氢装置的投资成本和操作能耗。
[0011] 另外，本发明的方法无需向加氢原料中引入稀释油和/或循环油即可使加氢原料 携带足量的氢气，提高了加氢反应装置的有效处理量。
[0012] 本发明的方法能够取得上述效果的原因可能是：本发明的方法将氢气通过平均孔 径为纳米尺寸的孔送入煤直接液化油中，能够使氢气快速溶解在煤直接液化油中，未溶解 的氢气则能高度分散在煤液化油中，从而使煤直接液化油携带足以满足加氢反应需求的氢 气；同时，本发明的方法使含氢液化油以向上流动的方式送入管式反应器中，这样在反应过 程中，溶解并分散在液相物流中的氢气基本不会聚集形成大的气泡并从液相中逸出，从而 能够确保加氢反应在液相中进行，提高加氢反应的速率；同时煤液化油中未转化的煤粉随 液体物料向上浮动并均匀分布在反应器中，最终随反应物流离开反应器，而不是沉积在反 应器入口；催化剂床层完全浸润在烃油中，反应温升均匀，从而有效地降低了催化剂生焦的 趋势，使催化剂长周期保持较高的催化活性。
【附图说明】
[0013] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
[0014] 图1用于示意性地说明本发明使用的气液混合器中邻接液体通道和气体通道的 构件的一种优选实施方式。
[0015] 图2为图1示出的构件的一种横截面示意图。
[0016] 图3为图1示出的构件的另一种横截面示意图。
[0017] 图4为本发明使用的气液混合器的结构示意图。
[0018] 图5为本发明的煤直接液化油加氢处理方法的一种实施方式。
[0019] 图6为本发明的煤直接液化油加氢处理方法的另一种实施方式。
[0020] 图7为本发明的煤直接液化油加氢处理方法的又一种实施方式。
[0021] 图8用于说明气液混合器与管式反应器之间的连接关系。
[0022] 附图标记说明
[0023] 1 :通道 2 :管壁
[0024] 3 :多孔膜 4 :用于邻接液体通道和气体通道的构件
[0025] 5 :壳体 6:气体入口
[0026] 7:液体入口 8:液体出口
[0027] 9 :气液混合器 10 :氢气
[0028] 11:煤直接液化油 12:管式反应器
[0029] 13 :法兰盘 14 :法兰盘
[0030] 15 :法兰盘 16 :法兰盘
【具体实施方式】
[0031] 本发明提供了一种煤直接液化油加氢稳定方法，该方法包括：将氢气通过平均孔 径为纳米尺寸的孔送入煤直接液化油中，得到含氢液化油；将所述含氢液化油以向上流动 的方式送入管式固定床反应器中，在液相加氢处理条件下与加氢催化剂接触。
[0032] 本发明中，所述平均孔径为纳米尺寸的孔的平均孔径一般可以为Inm至lOOOnm， 优选为30nm至1000 nm,更优选为30nm至800nm，进一步优选为50nm至500nm。所述平均孔 径采用扫描电镜法测定。
[0033] 从进一步提高氢气在煤直接液化油中的分散混合效果，进而使得氢气能更快更均 匀地分散在煤直接液化油中的角度出发，孔径处于50-500nm范围内的孔的数量占总孔数 量的比例为95%以上。
[0034] 可以采用各种方法将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔注入煤直接液化油中。
[0035] 在本发明的一种优选实施方式中，氢气通过一种气液混合器被注入煤直接液化油 中，所述气液混合器包括至少一个用于容纳煤直接液化油的液体通道和至少一个用于容纳 氢气的气体通道，所述液体通道和所述气体通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部 分为有孔区，所述有孔区具有所述平均孔径为纳米尺寸的孔，氢气通过所述平均孔径为纳 米尺寸的孔被注入煤直接液化油中。本发明中，术语"液体通道"是指能够容纳煤直接液化 油的空间；术语"气体通道"是指能够容纳氢气的空间。
[0036] 所述构件的至少部分为有孔区，所述有孔区沿所述构件的长度方向延伸。优选地， 所述有孔区覆盖整个构件（即，所述液体通道和所述气体通道之间通过具有所述平均孔径 为纳米尺寸的孔的构件邻接，氢气通过所述孔而被注入煤直接液化油中）。所述有孔区具有 所述平均孔径为纳米尺寸的孔，以使氢气通过所述具有平均孔径为纳米尺寸的孔被注入煤 直接液化油中。
[0037] 所述构件可以为各种能够使容纳于所述气体通道内的氢气通过所述平均孔径为 纳米尺寸的孔而进入容纳于液体通道内的煤直接液化油中的构件。在一个实例中，所述构 件由多孔材料形成，其中的孔的平均孔径为纳米尺寸。在另一个实例中，所述构件包括基体 以及附着在所述基体上的多孔膜，所述基体具有通孔，所述多孔膜可以位于所述基体的与 容纳于所述液体通道内的煤直接液化油接触的表面上，也可以位于所述基体的与容纳于所 述气体通道内的氢气接触的表面上。优选地，所述多孔膜位于所述基体的与容纳于所述液 体通道内的煤直接液化油接触的表面上。所述多孔膜中的孔为前文所述的平均孔径为纳米 尺寸的孔。所述基体上的通孔的平均孔径没有特别限定，只要能