一种油煤混合工艺及其设计方法和用途与流程

本发明涉及一种油煤混合工艺，适用于重油和煤炭混合炼制项目，属于炼油化工和煤化工领域。

背景技术：

原油/重油和煤炭一体化炼制技术、煤直接液化制油技术能够充分利用我国特有的富油煤炭资源，减少对进口石油依存度，促进我国炼油行业产业升级、提质增效、节能减排，实现高质量发展。一体化炼制技术和直接液化技术的核心都是油煤共加氢工艺，为实现油煤共加氢反应，首先需要将重油、煤粉及加氢催化剂充分混合。

目前油煤混合工艺中原料预处理存在的主要问题：油和煤在混合过程中容易形成“油包煤”或“煤包油”现象，油煤浆中两相介质混合不均匀。由于油和煤分属不同相介质，表面能差别大，想要使二者得到互溶介质的混合状态非常困难，而另一个角度说，可以改善油煤浆状态的因素众多，且因素之间存在互相关联，使得形成均一混合相的油煤浆非常困难，油煤浆的状态波动很大。

在油煤浆的形成过程中，各种条件的设置不仅需要考虑油煤浆的状态，还需要考虑混合过程的安全性和对催化剂活性的影响，由于煤粉和油均属于易燃介质，如果温度太高或湿度等条件满足煤粉的爆燃条件，则会引起重大的安全事故，不可小觑；另外加氢催化剂的耐温区间有限，混合温度过高，则失去或降低催化活性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中煤粉容易团聚、结块，输送和计量难度大等因素导致油煤浆中两相混合不均匀的问题以及安全性和催化剂活性的问题，本发明提出一种油煤混合工艺及其设计方法和用途。

本发明的技术方案：

一种油煤混合工艺，其特征在于：

煤粉输送进入煤粉仓缓存，控制温度不高于100℃，经抽空废气后，将煤粉通过震荡输送至油煤混合搅拌器，

将油通过输油管道输送至所述油煤混合搅拌器，控制进入所述油煤混合搅拌器内的油和煤质量比例为0.25～0.55:1，

在所述油煤混合搅拌器内，油煤进行三维螺旋搅拌，搅拌转速为800-1500转/分钟，混合时间为1-4小时，操作温度≤250℃，压力为微正压，得到一次油煤浆，

将所述一次油煤浆、渣油和油溶性催化剂分别输送至二次混合器搅拌，所述渣油与所述一次油煤浆中的煤粉的比例为0.6-1.2:1，所述催化剂占所述一次油煤浆中的煤粉的0.1-0.8wt％，搅拌频率为30-100转/分钟，混合时间为1～3小时，操作温度为130～200℃，压力为微正压，得到油煤浆。

优选的在所述煤粉仓、螺旋传输器、输油管道、油煤混合搅拌器和二次混合器内在输送和搅拌期间均持续通入氮气密封。

优选的所述煤粉仓按≤6小时的停留时间设计容量，具有计量、测温装置，温度为75-85℃，压力为微正压，料位为20～80％，煤粉粒径为30-250μm。

优选的在所述煤粉仓的底部设置切断阀门，通过所述切断阀门的打开、切断以及开启幅度控制煤粉仓内煤粉的缓存时间和输送流量。

优选的所述煤粉在所述煤粉仓内缓存期间，控制氧气含量和湿度指标≤5％，并传送至终端设备。

优选的采用水平螺旋传输器输送，输送器的轴长≤7m。

经所述水平螺旋传输器输送后的煤粉通过在线计量仪二次称量，并传输校正后的流量信号至所述煤粉仓上的料仓的计量仪，同时控制所述在线计量仪底部的旋转阀，控制校正后的煤粉流量。

优选的输送至所述油煤混合搅拌器内的所述油的馏程范围≥330℃。

一种油煤混合工艺的设计方法，其特征在于设计所述工艺包括如上的步骤。

一种油煤混合工艺的用途，其特在于用于煤直接液化工艺和油煤混炼工艺。

本发明的技术效果：

发明人在相关技术积累和深入研究和基础上，发现油和煤混合不均匀的原因与煤粉状态的关系更大，由于煤粉是粉末状颗粒，且颗粒很细，煤粉受外界条件影响非常容易在煤粉仓内结块、搭桥，在输送过程中团聚、堆积，煤粉的物理流动性改变，导致油和煤在混合过程中容易形成“油包煤”或“煤包油”现象，混合效果差；同时，二者混合比例、混合流程等因素对油煤浆的影响也很大。

在此基础上，本发明提出的一种油煤混合工艺，根据物料性质和流动状态及加氢工艺对原料配比需求，从煤粉原料输送、计量、流量配比、混合流程及安全措施等综合因素全面考虑和改进，使油、煤、催化剂充分混合，达到三相均一的状态。首先，在实时监测煤粉仓内温度、氧气浓度和湿度，并远传至终端设备例如电脑，远程监控煤粉仓内情况，避免煤粉在缓存过程中由于湿度大而团聚、结块，然后采用水平螺旋传输器输送煤粉，使得煤粉在震荡状态下流动，保证煤粉粒径不增大、煤粉颗粒不团聚情况下稳定流动，而且有助于更精确计量煤粉质量，结合油煤质量比例为0.25～0.55:1以及煤粉先与馏程范围≥330℃的油高速搅拌混合的混合流程，用高温、少量的油来溶胀粒径均匀、颗粒细的煤粉，可有效避免油煤浆中形成“油包煤”或“煤包油”现象，形成的一次油煤浆的密度偏差≤0.2％，混合效果良好；煤粉在输送后二次称重，对煤粉质量校准，保证煤粉的更准确计量；其次，将一次油煤浆与渣油、催化剂在二次混合器内低速搅拌，催化剂占煤粉的0.1-0.8wt％，操作温度为130～200℃，一方面利用少量稠油——渣油来增强煤粉、油和催化剂的融合度和连接性，最终得到三相均一的油煤浆，另一方面，控制混合温度较低，避免催化剂因高温失活。

在全程使用氮气密封以及控制各个流程的操作温度，避免出现煤粉和油自然和爆炸，使全程安全系数更高。本发明通过新的工艺过程和参数可通过时间短、程序少的两次搅拌得到三相更均匀的油煤浆。

综上，本发明的一种油煤混合工艺及其设计方法具有以下优势：

1、保证煤粉流动状态，避免团聚；

2、整个系统可实现的信息化程度高，操作更加准确、方便；

3、准确控制煤粉和油的混合比例；

4、混合程序时间短、程序少；

5、三相混合更均匀。

附图说明

图1为本发明的一种油煤混合系统的简图。

图中各标号列示如下：

1-煤粉仓，2-计量仪，3-紧急切断阀，4-螺旋传输器，5-在线计量仪，6-两相混合器，7-二次混合器。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的具体特征，将结合图1和具体实施例加以说明。

一种油煤混合工艺，包括以下流程：

来自备煤装置的煤粉进入煤粉仓1，在煤粉仓1内的停留时间为2小时，其中温度为80℃，压力为≤80kpa的微正压，正常料位为60％，煤粉粒径为60-90μm。在煤粉仓1上安装有计量仪2、远传氧气浓度检测仪和湿度检测仪。缓存期间紧急切断阀3关闭，测量煤粉重量、氧气浓度和温度，并向电脑远程传输数据，缓存后紧急切断阀打开，煤粉依次经过紧急切断阀3、水平螺旋传输器4输送，水平螺旋传输器4的轴长3.5米，震荡传输，防止煤粉积聚搭桥或成团。输送后煤粉由在线计量仪5称重、计量再进入两相混合器6，在线计量仪5与煤粉仓的计量仪2关联，发送校正后的流量信号，并控制在线计量仪5后的旋转阀，以调整煤粉流量。馏程在370～500℃的蜡油经输油管道的输送和在线计量仪计量后进入两相混合器6，蜡油操作温度为360℃，油煤质量比为0.42:1。

两相混合器6为内置高速螺旋剪切浆的卧式密闭设备，煤粉和蜡油进入混合器后，在搅拌桨叶作用下以1350转/分钟的速度搅拌，搅拌时长为2.5小时，操作温度为170℃，压力为5kpa(g)。两相混合器6出口各时段检测到的油煤浆密度偏差≤0.2％，混合效果良好。混合器出口油煤浆及渣油、油溶性催化剂进入二次混合器7，渣油与所述一次油煤浆中的煤粉的比例约为0.8:1，催化剂占煤粉的0.4wt％，混合温度为160℃、压力为微正压，混合时间为2小时，二次混合器7内置搅拌器的搅拌频率为50转/分钟，渣油、蜡油、煤粉和催化剂在此得到充分的混合，二次混合器7出口各时段检测到的油煤浆密度偏差≤0.2％，成均一介质。

本实施例中从煤粉仓1到二次混合器7的所有容器、管道均氮气密封。

结论：

从上述实施例可以看出，使用本发明的一种油煤混合方法，在混合油煤两相介质方面取得了很好的效果。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。