煤直接液化原料预处理装置和煤直接液化系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤直接液化领域，具体涉及一种煤直接液化原料预处理装置和煤直接液化系统。


背景技术：

2.煤直接液化工艺是根据煤转化为液体的过程和原理而设计的，煤的直接液化一般要经历煤的热解、加氢和进一步分解等过程，最终生成稳定的可蒸馏的液体产物，在生产过程中需要保证催化剂和氢气原料的稳定供应。
3.现有技术中，催化剂和氢气物流均只设置一个物流管道，原料供应不足或中断时，就无法进行油煤浆的配置，煤直接液化技术装置将无法满足正常生产运行而被迫停工。在这种情况下，实际生产运行过程中，通常参照悬浮床重油加工的停工过程进行操作。但是煤直接液化工艺装置与固定床、沸腾床、悬浮床重油加氢工艺过程不同，煤直接液化工艺是气、液、固三相流，原料之一就是固体煤粉，所以煤直接液化工艺装置的停工过程最主要的就是清洗装置内的煤粉、催化剂、沥青烯、前沥青烯，而固定床和沸腾床重油加氢的停工过程主要是清洗催化剂，使催化剂容易从反应器中卸出，悬浮床重油加氢的停工过程主要是清洗重油中携带的催化剂，其催化剂量较少。因此，根据上述煤直接液化工艺技术的特点，对比固定床、沸腾床、悬浮床重油加氢工艺，煤直接液化工艺装置开停工会导致煤液化生产效率降低，产生巨大的成本和原料损耗。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的催化剂和氢气中断导致的停工，影响煤液化生产效率的问题，提供一种煤直接液化原料预处理装置和煤直接液化系统。
5.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种煤直接液化原料预处理装置，包括：供气单元1、催化剂供给单元2、油煤浆罐3、煤粉源4、加氢溶剂罐5、液硫源6、原料气加热炉7和油煤浆加热炉8；
6.供气单元1，与原料气加热炉7、油煤浆加热炉8相连通，用于提供原料气；
7.催化剂供给单元2中设置有催化剂煤浆罐21、催化剂煤粉储存罐22和催化剂煤浆储存罐23，所述催化剂供给单元2与油煤浆罐3连通，用于提供催化剂物流；
8.油煤浆罐3，与催化剂供给单元2、煤粉源4以及加氢溶剂罐5连通，用于将煤粉、加氢溶剂以及来自催化剂供给单元的催化剂物流进行混合，得到油煤浆；
9.加氢溶剂罐5，分别与催化剂煤浆罐21和油煤浆罐3相连通，用于提供加氢溶剂；
10.油煤浆加热炉8，与油煤浆罐3、液硫源6以及供气管道13连通，用于将油煤浆罐3得到的油煤浆、液硫和原料气通入油煤浆加热炉8进行预处理，得到煤液化原料。
11.本实用新型另一方面提供一种煤直接液化系统，所述系统包括依次连通的预处理模块i、煤液化反应模块ii、分离模块iii；
12.所述预处理模块i为上述的煤直接液化原料预处理装置；
13.所述煤液化反应模块ii，与预处理模块i连通，用于将来自于预处理模块i的煤液化原料和来自于原料气加热炉7的含氢气体进行煤液化反应生产得到煤液化反应产物；
14.所述分离模块iii，与煤液化反应模块ii连通，用于将煤液化反应产物进行分离得到油品和沥青。
15.通过上述技术方案，催化剂物流可以通过催化剂油煤浆预配、催化剂煤粉直接混合等多种方式提供并相互补充，通过设置补气管路，维持系统压力，减轻煤液化反应易波动的关键原料对煤液化反应的影响，避免其导致煤液化反应中断的可能，最大限度的延长煤液化反应的运行周期，减缓波动造成的煤液化关键设备结焦沉积等问题。
附图说明
16.图1是本实用新型的煤直接液化原料预处理装置的一种实施方式的示意图；
17.图2是本实用新型的煤直接液化系统的一种实施方式的示意图。
18.附图标记说明
[0019]1ꢀꢀꢀꢀ
供气单元
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催化剂供给单元
[0020]3ꢀꢀꢀꢀ
油煤浆罐
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煤粉源
[0021]5ꢀꢀꢀꢀ
加氢溶剂罐
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液硫源
[0022]7ꢀꢀꢀꢀ
原料气加热炉
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油煤浆加热炉
[0023]9ꢀꢀꢀꢀ
高压煤浆泵
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10
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转料泵
[0024]
11
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氢气管道
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12
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补气管道
[0025]
13
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供气管道
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21
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催化剂煤浆
[0026]
22
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催化剂煤粉储存罐
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23
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催化剂煤浆储存罐
[0027]
24
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催化剂煤粉给料机
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v-1
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流量控制阀
[0028]
v-2
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催化剂煤浆罐出口阀
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v-3
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催化剂煤粉储存罐出口阀
[0029]
v-4
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催化剂煤浆储存罐出口阀
ꢀꢀ
v-5
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浆料流量阀
[0030]iꢀꢀꢀꢀ
预处理模块
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ii
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煤液化反应模块
[0031]
iii
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分离模块
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201
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煤液化第一反应器
[0032]
202
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煤液化第二反应器
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301
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分离器
[0033]
302
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膜分离器
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303
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常减压分馏塔
[0034]
304
ꢀꢀ
加氢稳定单元
具体实施方式
[0035]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0036]
本实用新型一方面提供一种煤直接液化原料预处理装置，如图1所示，该装置包括：供气单元1、催化剂供给单元2、油煤浆罐3、煤粉源4、加氢溶剂罐5、液硫源6、原料气加热炉7和油煤浆加热炉8；其中，
[0037]
供气单元1，通过供气管道13与原料气加热炉7、油煤浆加热炉8相连通，用于提供
原料气；
[0038]
催化剂供给单元2中设置有催化剂煤浆罐21、催化剂煤粉储存罐22和催化剂煤浆储存罐23，所述催化剂供给单元2与油煤浆罐3连通，用于提供催化剂物流；
[0039]
油煤浆罐3，与催化剂供给单元2、煤粉源4以及加氢溶剂罐5连通，用于将煤粉、加氢溶剂以及来自催化剂供给单元的催化剂物流进行混合，得到油煤浆；
[0040]
加氢溶剂罐5，分别与催化剂煤浆罐21和油煤浆罐3相连通，用于提供加氢溶剂；
[0041]
油煤浆加热炉8，与油煤浆罐3、液硫源6以及供气管道13连通，用于将油煤浆罐3得到的油煤浆、液硫和原料气通入油煤浆加热炉8进行预处理，得到煤液化原料。
[0042]
本实用新型提供的装置，利用催化剂供给单元2提供催化剂物流的多种供给方式，通过催化剂煤浆罐21、催化剂煤粉储存罐22和催化剂煤浆储存罐23连续提供催化剂物流，避免原料供应中断或不足时导致煤液化反应的中断。
[0043]
具体地，所述催化剂物流可以为催化剂煤粉，或催化剂煤粉和加氢溶剂混合得到的催化剂煤浆。所述催化剂煤浆罐21用于将来自于加氢溶剂罐5的加氢溶剂以及催化剂煤粉混合配置成催化剂煤浆。所述催化剂煤粉储存罐22用于储存催化剂煤粉，当催化剂煤浆罐无法正常配置催化剂煤浆时，将催化剂煤粉直接通入油煤浆罐3，在油煤浆罐3中一步完成煤粉、催化剂煤粉和加氢溶剂的混合，得到油煤浆。所述催化剂煤浆储存罐23用于预储存催化剂煤浆，在实际生产中可以按照生产需要配置一定固含量的催化剂油煤浆储存在所述催化剂煤浆储存罐中，当催化剂煤粉供应不足时，将催化剂煤浆储存罐中的催化剂煤浆直接通入油煤浆罐3，确保在催化剂供给单元单条生产线运行时，煤液化反应催化剂的正常供应。例如，储存固含量30％催化剂煤浆，按照加工30-50t/h计算，相当催化剂煤粉9-15t/h，可以维持煤液化正常生产负荷运行。
[0044]
本实用新型中，优选地，所述供气单元1中设置氢气管道11和补气管道12，分别与供气管道13相连通；补气管道12设置有流量控制阀v-1，用于控制补气量以调节供气管道的压力。当系统氢气不足或中断时，将补气通入供气管道，通过流量控制阀v-1调节补气管道中的补气流量，维持系统压力，待氢气恢复后并入大量氢气进行系统置换。所述补气可以为惰性气体，例如氮气。
[0045]
本实用新型提供的上述装置可以按照以下的方式实现催化剂物流来源的切换，所述催化剂供给单元2中，催化剂煤浆罐21的出料口设置催化剂煤浆罐出口阀v-2；催化剂煤粉储存罐22的出料口设置催化剂煤粉储存罐出口阀v-3；催化剂煤浆储存罐23的出料口设置催化剂煤浆储存罐出口阀v-4。本实用新型中，优选地，所述催化剂煤浆罐出口阀v-2、催化剂煤浆储存罐出口阀v-4可以各自独立地选自偏心旋转阀或球阀；所述催化剂煤粉储存罐出口阀v-3可以选自旋转阀或球阀。
[0046]
以上述连接关系，本实用新型的装置提供多种催化剂物流的切换和补充，可以根据实际生产过程和需要，灵活切换以上各出口阀，来控制催化剂供给单元和油煤浆罐的连通方式。
[0047]
具体地，催化剂供给单元和油煤浆罐连通的一种实施方式，当催化剂煤粉储存罐出口阀v-3和催化剂煤浆储存罐出口阀v-4关闭，催化剂煤浆罐出口阀v-2开启时，催化剂煤浆罐21和油煤浆罐3连通，所述催化剂物流来自于催化剂煤浆罐21。
[0048]
催化剂供给单元和油煤浆罐连通的另一种实施方式，当催化剂煤浆罐出口阀v-2
和催化剂煤浆储存罐出口阀v-4关闭，催化剂煤粉储存罐出口阀v-3开启时，催化剂煤粉储存罐22和油煤浆罐3连通，所述催化剂物流来自于催化剂煤粉储存罐22。
[0049]
催化剂供给单元和油煤浆罐连通的另一种实施方式，当催化剂煤浆罐出口阀v-2和催化剂煤粉储存罐出口阀v-3关闭，催化剂煤浆储存罐出口阀v-4开启时，催化剂煤浆储存罐23和油煤浆罐3连通，所述催化剂物流来自于催化剂煤浆储存罐23。
[0050]
催化剂供给单元和油煤浆罐连通的另一种实施方式，当催化剂煤粉储存罐出口阀v-3关闭，催化剂煤浆罐出口阀v-2和催化剂煤浆储存罐出口阀v-4开启时，催化剂煤浆罐21以及催化剂煤浆储存罐23均和油煤浆罐3连通，所述催化剂物流来自于催化剂煤浆罐21以及催化剂煤浆储存罐23。
[0051]
本实用新型中，优选地，所述催化剂煤粉储存罐22和油煤浆罐3之间还设置有催化剂煤粉给料机24，用于将催化剂煤粉储存罐22中的催化剂煤粉通入油煤浆罐3。
[0052]
本实用新型中，优选地，所述催化剂煤浆储存罐23设置翻浆口；
[0053]
所述催化剂煤浆储存罐23的出料口通过循环管道与所述翻浆口连通；所述循环管道上设置有转料泵10，用于将部分催化剂煤浆通入所述催化剂煤浆储存罐内以扰动所述催化剂煤浆储存罐内催化剂煤浆，避免催化剂煤浆沉积。
[0054]
所述循环管道上还设置有浆料流量阀v-5，用于调节循环管道中的催化剂煤浆的流量。同时，当催化剂煤浆储存罐出口阀v-4开启时，调节浆料流量阀v-5用于控制通入油煤浆罐3中的催化剂煤浆的流量。
[0055]
本实用新型中，优选地，所述装置还包括高压煤浆泵9，所述高压煤浆泵9分别与油煤浆罐3油煤浆加热炉8相连通，将来自于油煤浆罐3的油煤浆加压后送入油煤浆加热炉8。
[0056]
本实用新型另一方面提供一种煤直接液化系统，如图2所示，所述系统包括依次连通的预处理模块i、煤液化反应模块ii和分离模块iii；
[0057]
所述预处理模块i为上述第一方面提供的煤直接液化原料预处理装置；
[0058]
所述煤液化反应模块ii，与预处理模块i连通，用于将来自于预处理模块i的煤液化原料和原料气进行煤液化反应生产得到煤液化反应产物；
[0059]
所述分离模块iii，与煤液化反应模块ii连通，用于将煤液化反应产物进行分离得到油品和沥青。
[0060]
本实用新型中，优选地，所述煤液化反应模块ii包括煤液化第一反应器201和煤液化第二反应器202；
[0061]
其中，煤液化第一反应器201连通预处理模块i和煤液化第二反应器202，用于将来自于预处理模块i的煤液化原料进行煤热解加氢反应，得到的产物和来自于预处理模块i的原料气通入煤液化第二反应器202，进行加氢裂化反应，得到煤液化反应产物。
[0062]
具体地，煤液化第一反应器201和煤液化第二反应器202均为悬浮床反应器。煤液化第一反应器的进料口输入煤液化原料，可以包含了含氢气体和含煤粉、催化剂、加氢溶剂的煤浆。如图2所示，煤液化第二反应器下部的进料口连通煤液化第一反应器顶部的出料口和供气管道，用于补充原料气(可以是氢气或氢气和补气的混合气)和煤液化第一反应器中煤热解加氢反应的产物进行加氢裂化反应，得到煤液化反应产物。
[0063]
本实用新型中，优选地，所述分离模块iii包括分离器301、膜分离器302、常减压分馏塔303和加氢稳定单元304；
[0064]
其中，分离器301连通煤液化反应模块ii、膜分离器302、常减压分馏塔303，用于将来自于煤液化反应模块ii的煤液化反应产物进行分离，分离出的气体通入膜分离器302回收氢气并返回预处理模块i，分离出的液相和固相通入常减压分馏塔303；
[0065]
常减压分馏塔303连通加氢稳定单元304，用于分离液化生成油和沥青，分离出的沥青排出系统，分离出的液化生成油通入加氢稳定单元304，进行加氢反应并分离加氢溶剂和油品，所述油品用于后续生产。
[0066]
本实用新型中，优选地，加氢稳定单元304还连通预处理模块i，用于将所述加氢溶剂回收通入预处理模块i。
[0067]
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。