煤直接液化性能的评价装置及评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤化工领域技术领域，具体而言，涉及一种煤直接液化性能的评价装 置及评价方法。
【背景技术】
[0002] 在煤直接液化性能评价试验中，主要考察两个方面的内容：一个是考察工艺条件 对煤直接液化操作结果的影响，即通过改变煤直接液化反应装置的压力、温度、停留时间等 条件来考察特定煤种的煤直接液化结果；另一个是考察进料物性对煤直接液化操作结果的 影响，即通过考察进料煤种、溶剂油、催化剂等进料的不同对其对应的煤直接液化结果的影 响。通过煤直接液化性能评价试验，可以用于进行煤种性能评价和催化剂性能评价，或进行 煤直接液化工艺开发，为更大规模的煤直接液化装置的设计和建设提供基础理论数据。 [0003]目前用来进行煤直接液化性能评价的装置有两种，一种是间歇评价装置，包括水 平震荡式高压釜、间歇式高压釜和管弹式反应器等。在间歇式试验装置中，油煤浆和氢气等 被一次投入煤液化反应器中，在一定的温度和压力条件下经过一定的反应时间后，将煤液 化反应产物连同未反应物一同取出进行称重分析，继而获得各产物的收率和组成等数据； 另一种是连续进料式评价装置，包括连续搅拌式高压釜、连续反应器等。在连续进料式评价 装置中，油煤浆和氢气将按照一定工艺条件连续通入到煤液化反应装置中去，按照设定的 温度、停留时间等条件进行试验，煤液化反应产物可以连续计量和取样分析，且试验装置一 次运行可对多种试验条件进行考察。
[0004] 相对于间歇式评价装置，连续进料式评价装置具有升温速率快，氢气分压恒定等 特点，而且因为工艺过程是连续过程，因此比较接近真实的煤直接液化反应过程，以此获得 的评价试验数据相对也更加有效。但真实的煤直接液化反应过程包括两个阶段，一个是煤 浆升温反应阶段，在煤浆预热器中进行，在此阶段煤浆从100°C升温到约400°C，主要发生 的反应为煤中不稳定键的裂解反应，这些裂解生成的不稳定自由基再和供氢溶剂中的氢原 子结合形成较为稳定的中间产物；另一个是煤浆恒温反应阶段，在煤液化反应器中进行，在 此阶段反应器内基本维持在约455°C，经过预热阶段的煤浆进一步和氢气在催化剂的作用 下进行反应，生成种类分布丰富的煤液化产物。因此一个完整的煤直接液化性能评价试验 过程应该包括上述两个阶段。但是现有的煤直接液化性能的评价装置中，受限于装置本身 的设计，往往所能考察的条件范围比较窄，这就导致所获得的煤液化性能评价试验结果与 实际情况有所偏差。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种煤直接液化性能的评价装置及评价方法，以解决 现有技术中的煤直接液化性能的评价装置导致所获得的煤液化性能评价试验结果与实际 情况有所偏差的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤直接液化性能的评价 装置，包括依次相连的煤浆和氢气输送单元、煤浆预热和反应单元和煤液化产品分离单元， 其中，煤浆预热和反应单元包括：两段式预热器，与煤浆和氢气输送单元的出口连通，两段 式预热器包括串联设置的第一段预热器和第二段预热器；反应器，与第二段预热器的出口 连通，其中，第二段预热器的出口通过三通阀分别与反应器的入口和煤液化产品分离单元 的入口连通。
[0007] 进一步地，反应器为多个，多个反应器串联设置，且各反应器的出口连通于煤液化 产品分离单元的入口。
[0008] 进一步地，煤浆和氢气输送单元包括：煤浆配置罐，煤浆配置罐的入口连通有煤浆 进料管线；高压煤浆栗，设置于煤浆配置罐的出口与煤浆预热和反应单元的入口之间；氢 气压缩机，设置于高压煤浆栗的出口与煤浆预热和反应单元的入口之间，且氢气压缩机的 入口连通有氢气输送管线。
[0009] 进一步地，煤浆和氢气输送单元还包括设置于煤浆配置罐和高压煤浆栗之间的煤 浆循环栗，且煤浆循环栗的入口连通于煤浆配置罐的出口，煤浆循环栗的出口连通于煤浆 配置罐的入口。
[0010] 进一步地，煤浆和氢气输送单元还包括：氢气质量流量计，与氢气压缩机的出口连 通。
[0011] 进一步地，煤液化产品分离单元包括：高温分离器，连通于煤浆预热和反应单元的 出口，且高温分离器具有第一出口和第二出口；重质产物接收器，连通于第一出口；低温分 离器，连通于第二出口，且低温分离器具有第三出口；轻质产物接收器，连通于第三出口。
[0012] 进一步地，低温分离器具有第四出口，且煤液化产品分离单元还包括湿式流量计， 湿式流量计与重质产物接收器的气相出口、和/或低温分离器的第四出口、和/或轻质产物 接收器的气相出口连通。
[0013] 进一步地，煤液化产品分离单元还包括气样管线，气样管线设置于连通重质产物 接收器的出口的管线上、和/或连通低温分离器的出口的管线上、和/或连通轻质产物接收 器的出口的管线上。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种煤直接液化性能的评价方法，包括以下步骤： 将包括煤浆和氢气的原料通入到上述的煤直接液化性能的评价装置中的煤浆预热和反应 单元中，形成煤液化反应产物并剩余部分氢气，其中，原料通过煤浆预热和反应单元中的第 二段预热器的出口处的温度低于450Γ，且原料通过第二段预热器的入口处与出口处的温 差小于200°C ;将煤液化反应产物和部分氢气通入到评价装置中的煤液化产品分离单元进 行分离，得到待测样品；对待测样品进行液化性能分析。
[0015] 进一步地，在将原料通入到煤浆预热和反应单元的步骤中，原料通过煤浆预热和 反应单元中的第一段预热器的出口处的温度低于300°C ;原料在第二段预热器中的温度为 250 ~450 °C。
[0016] 进一步地，反应器为多个，多个反应器串联设置，且各反应器的出口连通于煤液化 产品分离单元的入口，在将原料通入到煤浆预热和反应单元的步骤中，原料在评价装置中 各反应器中的温度为400~500°C，反应压力为2~30MPa。
[0017] 进一步地，在将原料通入到煤浆预热和反应单元的步骤中，原料在预热器中的停 留时间为〇~60min，原料在反应器中的反应时间为0~180min。
[0018] 进一步地，煤液化产品分离单元包括：高温分离器，连通于煤浆预热和反应单元的 出口，且高温分离器具有第一出口和第二出口；重质产物接收器，连通于第一出口；低温分 离器，连通于第二出口，且低温分离器具有第三出口；轻质产物接收器，连通于第三出口，在 将煤液化反应产物通入到煤液化产品分离单元进行分离的步骤中，煤液化反应产物在评价 装置中的高温分离器中的温度为250~420 °C。
[0019] 进一步地，煤浆的进料量为0~3kg/h，且氢气的进料量为0~5Nm3/h。
[0020] 进一步地，煤浆的浓度为0~55%，煤浆中煤粉颗粒的粒径小于200um。
[0021] 进一步地，待测样品包括低碳经类、轻质油、重质油、前沥青稀、沥青稀、水、一氧化 碳、二氧化碳、硫化氢、氨气和和氢气中的任一种或多种。
[0022] 进一步地，液化性能包括物料平衡、转化率、油收率、沥青类物质收率、水产率、气 产率和氢耗量中的任一种或多种。
[0023] 应用本发明的技术方案，本发明提供了一种煤直接液化性能的评价装置，包括依 次相连的煤浆和氢气输送单元、煤浆预热和反应单元和煤液化产品分离单元，由于上述两 段式预热器的出口通过三通阀分别与反应器的入口和煤液化产品分离单元的入口连通，从 而采用上述评价装置能够实现对对煤浆预热和反应阶段的单独考察，进而利用该评价装置 进行分析取样能够较准确代表特定停留时间下液化反应特点。
【附图说明】
[0024] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0025] 图1示出了本发明实施方式所提供的一种煤直接液化性能的评价装置的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0027] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关