专利名称：一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法
技术领域：
本发明涉及燃气燃料的技术领域，具体地说是一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法。
背景技术：
目前从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，经国内外资料调查归纳起来，目前有以下三种(1)固体燃料的热解(低温、高温干馏法)，它的基本过程是将煤及油母页岩等有机物质在热作用下分解及聚合，一般在常压及400℃以上温度下进行，分解结果生成含富氢的煤气，低分子液体焦油和煤焦以及残渣，此法工艺成熟。其缺点有机质转化率低，加工过程中污染大；(2)煤炭先气化取得CO和H2后，在铁剂、钴剂的催化作用下生成高级液体燃料，其过程比较复杂，造气成本高，技术要求高，难于普遍采用；(3)破坏煤的化学结构加氢，其过程是将煤炭中有机质在一定温度下(450～500℃)，采用高压氢气10.0～30.0Mpa和催化剂作用下进行溶解、裂解，各种元素重新分配，以及补加氢元素于有机质中，生成加氢油。随着技术进步，国内外科学家们均采用煤炭、渣油、催化剂，在加入中、高压氢气的作用下，生成液体燃料，也就是学者们称为煤油液化法。但该法技术复杂，要二次加氢和外制氢装置，其投资大、动力消耗大，操作成本高等缺点。除以上三种方法以外，尚有一种粗糙的利用煤炭物化反应制取代用柴油的配方和配制方法。其过程是利用助剂和促进剂进行热溶过程。虽然过程简单，但其液体产品带有难闻的焦油味，不能直接使用，必须与煤油或甲醇(有毒)进行复配，但仍有较浓焦油味，故称代用柴油，其颜色与性状均不稳定。
本发明的目的在于提供一种煤炭中有机质转化率适中，操作缓和，从煤炭中制取液体燃料，产品既符合当前汽油、柴油标准，又符合投资少、操作成本低、环境污染少、有利于环境保护的从煤炭中制取液体燃料的工艺方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭粉碎、干燥；(2)煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内搅拌制成煤浆并进行热溶催化反应；(3)将热溶催化产物进一步焦化、过滤、蒸馏切割；(4)各单元设备产生的气体经脱除H2S气体汇合后，采用变压吸附(PSA)提纯自用改质的氢气；(5)经提纯的氢气在对小于350℃的馏分进行低、中压加氢改质和除浓焦油臭味；(6)改质后的半成品用泵送去蒸馏切割成汽油、柴油产品。
一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭经破碎至80-200目，并干燥使煤粉中水份小于2％(重量)；(2)将煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内，搅拌成煤浆，搅拌速度为100～150转/分，煤浆在反应釜内，继续搅拌并完成热溶催化反应，反应温度为煤炭着火点±30℃，压力为4.0～6.0Mpa，反应时间为60～90分钟，搅拌速度为100～150转/分；(3)经热溶催化后的反应产物和助溶滤剂一起送入焦化器内进行焦化，同时在助溶滤剂的作用下进行过滤除去残渣，去残渣后的滤液抽出其中一部分作为煤粉的溶解剂，供循环使用，大部分滤液送入蒸馏塔进行切割分馏，其中馏程为小于350℃馏分；350-390℃馏分作为助溶滤剂；390℃以上馏分为沥青；(4)各单元产生的气体经脱除有害物质H2S气体后，送入变压吸附(PSA)装置，经提纯后成为所述回收的氢气；(5)小于350℃馏分与回收的氢气一起进入氢化改质，除去含硫、含氮化合物的杂质和浓焦油臭味；(6)改质后的半成品用泵送去蒸馏切割成汽油、柴油产品。
本发明提供一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，同时利用本工艺方法各单元产生的副产氢气经提纯对带有浓焦油臭味的液体产物在低、中压条件下改质和除臭。整个工艺过程包括煤炭粉碎、干燥；煤粉与溶解剂、催化剂搅拌混合为煤浆；煤浆在煤炭着火点的温度下进行热溶解和催化反应；反应产物经过焦化、过滤和分馏切割以及分离出的馏分进行改质和除臭等不同的化工过程组合，经处理后液体燃料达到汽、柴油的国家标准。本工艺方法简单、操作方便、反应条件缓和、原料易得，是一种投资小、操作成本低、环境污染少等化工单元组合的工艺方法。
图1为本发明的工艺流程图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭经破碎至80-200目，并干燥使煤粉中水份小于2％(重量)；(2)将煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内，搅拌成煤浆，搅拌速度为100～150转/分，煤浆在反应釜内，继续搅拌并完成热溶催化反应，反应温度为煤炭着火点±30℃，压力为4.0～6.0Mpa，反应时间为60～90分钟，搅拌速度为100～150转/分；(3)经热溶催化后的反应产物和助溶滤剂一起送入焦化器内进行焦化，同时在助溶滤剂的作用下进行过滤除去残渣，去残渣后的滤液抽出其中一部分作为煤粉的溶解剂，供循环使用，大部分滤液送入蒸馏塔进行切割分馏，其中馏程为小于350℃馏分；350-390℃馏分作为助溶滤剂；390℃以上馏分为沥青；(4)各单元产生的气体经脱除有害物质H2S气体后，送入变压吸附(PSA)装置，经提纯后成为所述回收的氢气；(5)小于350℃馏分与回收的氢气一起进入氢化改质，除去含硫、含氮化合物的杂质和浓焦油臭味；(6)改质后的半成品用泵送去蒸馏切割成汽油、柴油产品；煤浆中各成分的重量百分比为40～65％的煤粉、35～60％的溶解剂、并加入相对于煤粉重量百分比1～3％F-40液体催化剂，在搅拌速度为100～150转/分，温度小于70℃下混合搅拌成煤浆；溶解剂包括蒽、菲、荼、带侧链环状化合物和烷烃，各成分的重量百分比为＞C20的烷烃2～8％、2～4环芳烃35～55％、2～4环酚类25～65％、芴系化合物25～55％、沥青烯10～25％；助溶滤剂的各成分重量百分比为＞C20的烷烃5～15％、2～4环芳烃20～60％、2～4环酚类15～45％、芴系化合物15～35％；F-40液体催化剂的各成分重量百分比为二聚酸尿素铬合镧1～2％、乙二胺四乙酸铬合铁0.1～5％、戊二酸尿素铬合钴1～2％、异辛酸尿素铬合钼0.5～1.5％、硼氮化合物1.5～6％、其余为C20-C28烷烃；热溶催化反应后的产物中加入相对热溶催化后总产物的重量百分比10～30％的助溶滤剂，送入焦化塔内进行焦化，其焦化温度为390～420℃，压力为0.3～0.5Mpa，焦化时间为2～4小时；焦化反应后总产物在温度为150～250℃，压力为0.2～0.5Mpa，进行过滤，并将过滤后的液体产物，抽出其中一部分作溶解剂循环使用，然后进入蒸馏切割成三段馏分小于350℃馏分；350～390℃馏分作为助溶滤剂，循环使用；大于390℃以上馏分为沥青；小于350℃馏分进行氢化改质除去含硫、含氮化合物和浓焦油臭味，其中温度为360～400℃，压力为3.0～7.0Mpa，并加入催化剂481，催化剂481由沈阳化工一厂生产，市面上可采购；原料煤炭为褐煤和烟煤，其成分的重量百分比为35～60％Vdef、65～85％C、5～6％H、10～20％O、1～2％N、0.2～2％S和0.6～0.9％H/C。
实施例1如图1所示，将煤炭粉碎筛分为80～200目，采用400℃烟道气对煤粉进行干燥，使煤中的水份小于2％(重量)，干燥的煤粉与来自工艺本身的溶解剂其比配为煤粉55％(重量)，溶解剂44％(重量)，同时加入F-40液体催化剂用量为1％(对煤粉重量)，在搅拌速度120转/分，温度小于70℃下在混合器内搅拌成煤浆后送入带有搅拌器的催化反应釜内，搅拌速度为100转/分条件下进行，边搅拌边升温，当温度达到煤的着火点温度±30℃时，维持反应时间65分钟，压力为4.9Mpa的条件下进行热溶解催化反应。反应后产物与来自本工艺切割的助溶滤剂一起用量为20％(对热溶总产物的重量)送入焦化塔内，并控制焦化温度为400℃，时间为3小时，压力为0.4Mpa条件下进行焦化。焦化后总产物进入过滤器，维持过滤温度为180℃和压力0.4Mpa条件下过滤，除去残渣。滤液其中一部分送去混合器内作为溶解剂，余下的大部分送入蒸馏切割成小于350℃的馏分、350～390℃馏分油(助溶滤剂)循环使用和大于390℃以上的馏分油为沥青。
小于350℃馏分送去氢化改质单元装置，在温度为380℃，压力为6.0Mpa，催化剂481的条件下进行改质和除去含硫、含氮化合物以及浓焦油异臭味，改质后的产物送去蒸馏切割成符合国家标准的汽油、柴油产品。
不同化工过程产生的气体汇集一起，经脱除H2S气体后，送入变压吸附装置(PAS)将氢气提纯后为90％，送至氢化改质装置使用。
实施例2将煤炭粉碎筛分为80～200目，采用400℃烟道气对煤粉进行干燥，使煤中的水份小于2％(重量)，干燥的煤粉与来自工艺本身的溶解剂其比配为煤粉50％(重量)，溶解剂48％(重量)，同时加入F-40液体催化剂用量为2％(对煤粉重量)，在搅拌速度130转/分，温度小于70℃下在混合器内搅拌成煤浆后送入带有搅拌器的催化反应釜内，搅拌速度为120转/分条件下进行，边搅拌边升温，当温度达到煤的着火点温度±30℃时，维持反应时间75分钟，压力为6.5Mpa的条件下进行热溶解催化反应。反应后产物与来自本工艺切割的助溶滤剂一起用量为18％(对热溶总产物的重量)送入焦化塔内，并控制焦化温度为390℃，时间为2.8小时，压力为0.45Mpa条件下进行焦化。焦化后总产物进入过滤器，维持过滤温度为180℃和压力0.4Mpa条件下过滤，除去残渣。滤液其中一部分送去混合器内作为溶解剂，余下的大部分送入蒸馏切割成小于350℃的馏分、350～390℃馏分油(助溶滤剂)循环使用和大于390℃以上的馏分油为沥青。
小于350℃馏分送去氢化改质单元装置，在温度为350℃，压力为6.5Mpa，催化剂481的条件下进行改质和除去含硫、含氮化合物以及浓焦油异臭味，改质后的产物送去蒸馏切割成符合国家标准的汽油、柴油产品，其中催化剂481由沈阳化工一厂生产，市面上可采购。
不同化工过程产生的气体汇集一起，经脱除H2S气体后，送入变压吸附装置(PAS)将氢气提纯后为95％，送至氢化改质装置使用。
权利要求
1.一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭粉碎、干燥；(2)煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内搅拌制成煤浆并进行热溶催化反应；(3)将热溶催化产物进一步焦化、过滤、蒸馏切割；(4)各单元设备产生的气体经脱除H2S气体汇合后，采用变压吸附(PSA)提纯自用改质的氢气；(5)经提纯的氢气在对小于350℃的馏分进行低、中压加氢改质和除浓焦油臭味；(6)改质后的半成品用泵送去蒸馏切割成汽油、柴油产品。
2.一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭经破碎至80-200目，并干燥使煤粉中水份小于2％(重量)；(2)将煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内，搅拌成煤浆，搅拌速度为100～150转/分，煤浆在反应釜内，继续搅拌并完成热溶催化反应，反应温度为煤炭着火点±30℃，压力为4.0～6.0Mpa，反应时间为60～90分钟，搅拌速度为100～150转/分；(3)经热溶催化后的反应产物和助溶滤剂一起送入焦化器内进行焦化，同时在助溶滤剂的作用下进行过滤除去残渣，去残渣后的滤液抽出其中一部分作为煤粉的溶解剂，供循环使用，大部分滤液送入蒸馏塔进行切割分馏，其中馏程为小于350℃馏分；350-390℃馏分作为助溶滤剂；390℃以上馏分为沥青；(4)各单元产生的气体经脱除有害物质H2S气体后，送入变压吸附(PSA)装置，经提纯后成为所述回收的氢气；(5)小于350℃馏分与回收的氢气一起进入氢化改质，除去含硫、含氮化合物的杂质和浓焦油臭味；(6)改质后的半成品用泵送去蒸馏切割成汽油、柴油产品。
3.根据权利要求1所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于煤浆中各成分的重量百分比为40～65％的煤粉、35～60％的溶解剂、并加入相对于煤粉重量百分比1～3％F-40液体催化剂，在搅拌速度为100～150转/分，温度小于70℃下混合搅拌成煤浆。
4.根据权利要求2或3所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于溶解剂包括蒽、菲、荼、带侧链环状化合物和烷烃，各成分的重量百分比为＞C20的烷烃2～8％、2～4环芳烃35～55％、2～4环酚类25～65％、芴系化合物25～55％、沥青烯10～25％；助溶滤剂的各成分重量百分比为＞C20的烷烃5～15％、2～4环芳烃20～60％、2～4环酚类15～45％、芴系化合物15～35％；F-40液体催化剂的各成分重量百分比为二聚酸尿素铬合镧1～2％、乙二胺四乙酸铬合铁0.1～5％、戊二酸尿素铬合钴1～2％、异辛酸尿素铬合钼0.5～1.5％、硼氮化合物1.5～6％、其余为C20-C28烷烃。
5.根据权利要求1所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于热溶催化反应后的产物中加入相对热溶催化后总产物的重量百分比10～30％的助溶滤剂，送入焦化塔内进行焦化，其焦化温度为390～420℃，压力为0.3～0.5Mpa，焦化时间为2～4小时。
6.根据权利要求1所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于焦化反应后总产物在温度为150～250℃，压力为0.2～0.5Mpa，进行过滤，并将过滤后的液体产物，抽出其中一部分作溶解剂循环使用，然后进入蒸馏切割成三段馏分小于350℃馏分；350～390℃馏分作为助溶滤剂，循环使用；大于390℃以上馏分为沥青。
7.根据权利要求1所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于小于350℃馏分进行氢化改质除去含硫、含氮化合物和浓焦油臭味，其中温度为360～400℃，压力为3.0～6.0Mpa，并加入催化剂481。
8.根据权利要求1所述的一种热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于提纯氢气浓度为85-95％。
9.根据权利要求1所述的一种热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征在于原料煤炭为褐煤和烟煤，其成分的重量百分比为35～60％Vdef、65～85％C、5～6％H、10～20％O、1～2％N、0.2～2％S和0.6～0.9％H/C。
全文摘要
本发明涉及一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法，其特征为所述的一种利用热溶催化从煤炭中制取液体燃料的工艺方法的步骤如下，(1)将煤炭粉碎、干燥；(2)煤粉、溶解剂和催化剂在混合器内搅拌制成煤浆并进行热溶催化反应；(3)将热溶催化产物进一步焦化、过滤、蒸馏切割；(4)各单元设备产生的气体经脱除H
文档编号C10G1/00GK1515650SQ200410015698
公开日2004年7月28日 申请日期2004年1月8日 优先权日2004年1月8日
发明者吴克, 李吉水, 黄文益, 彭派, 古广程, 李玲, 吴 克 申请人:珠海市三金高科技产业有限公司