一种液体燃料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种煤液体燃料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 煤炭直接液化是指在高温高压、临氢、溶剂和催化剂存在下的煤加氢裂解生成液 态产品的工艺过程；将固体的煤直接转化为油，实现煤炭洁净利用，同时在一定程度上，可 以缓解石油供应的压力。煤和油共同处理工艺是20世纪80年代以来煤炭直接液化研宄领 域所取得的重大进展之一。
[0003] 当前对煤和油共同处理工艺的研宄中，多采用重质油替代或部分替代煤直接液化 循环溶剂，将煤直接加氢液化成油。重质油主要是来自石油系，包括催化裂化回炼油、催化 裂化油浆、芳烃抽提油和减压渣油等。它们的共同特点是密度值大、粘度大和多环芳烃含量 较高，但同时具有价格高、组成变化大、来源复杂等缺点。随着炼油技术的发展，石油系重 质油被进一步加工利用，这导致煤和油共同处理工艺的原料之一一重质油的来源越来越来 少。同时，煤和油共同处理工艺对石油系重质油的要求比较苛刻，要求其具有较高含量的芳 烃，供氢性能好，从而在上述工艺中与煤产生良好的协同效应，有利于促进煤的加氢转化。 然而大部分石油系重质油难以满足上述条件，并且还会对煤液化过程产生不利影响，进而 导致煤液化过程中煤的转化率和油收率均较低。
[0004] 然而煤油共炼工艺的实现为煤与其它类物质共同处理开拓了思路。中国专利 103254933A介绍一种煤液化沥青制备方法，这不仅是煤液化残渣综合利用的重要途径之 一，同时可以提高煤直接液化过程的经济效益。
[0005] 沥青包括石油沥青、煤液化沥青和煤焦油清。石油沥青主要来自石油炼制过程中； 煤焦油沥青，是由煤干馏的产品（煤焦油）经再加工而获得的；煤液化沥青，是由煤直接液 化工艺过程中生产的固体残渣进行溶剂脱灰而获得。沥青是由芳香族碳氢化合物及其氧、 硫、碳的衍生物所组成的混合物，主要元素为C、H、0、S和N。煤沥青元素组成的特点是煤沥 青中的"碳氢比"比石油沥青高很多，但远小于煤液化沥青中的碳氢比。
[0006] 随着煤焦油产量逐渐增加和炼油企业加工能力不断增加，石油沥青、煤液化沥青 和煤焦油沥青产量不断增加，而市场对沥青的需求却逐渐趋于饱和，因此沥青的综合利用 成为亟需解决的难题。当前沥青主要用于生产道路沥青，建筑沥青，防水卷材，以及生产高 附价值的树脂和碳材料。中国专利ZL200510047800. X公开了一种以煤炭直接液化残渣为 原料利用等离子体来制备纳米碳材料的方法。中国专利ZL200610012547. 9公开了一种将 煤液化残渣作为道路沥青改性剂的方法。中国专利ZL200910087907. 5公开了一种利用煤 直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法。中国专利CN 103740394A公开了一种高等级道路 石油沥青的制备方法。
[0007] 随着经济的快速发展，我国对液体车用燃料的需求不断增加。然而我国现有的能 源储备是有限的，这就需要不断进行技术创新，提高液体燃料的产量。虽然沥青转化为液体 燃料是沥青综合利用的重要途径之一，但是由于沥青具有金属含量高，杂原子含量高，氢碳 原子比低等缺点，导致在沥青转化为液体燃料的工艺中，需要提高沥青的氢碳原子比，将大 分子转变为小分子，才能转化为液体产品，然而通过常规的石油加工方法实现上述过程，难 度较大。
[0008] 中国专利CN1297980A提供了一种沥青延迟焦化生产液体燃料的工艺方法，该工 艺采用延焦化的方法，将沥青进行热裂解生产液体燃料、气体和焦。此工艺方法中液体燃 料的收率低，同时操作存在难度大，运行周期短的缺陷。中国专利101302444A提供了一种 煤焦油沥青加氢裂化制备油的方法，此方法工艺具有路线长，催化剂容易失活，沥青转化率 低，加氢深度低，油品质量差，运行周期短等缺点。在煤液化条件下，也可将沥青通过热解和 加氢裂化转化车用燃料，然而目前煤与沥青共同加工处理的工艺方法未见相关报道。
[0009] 通过上述内容可知，现有的利用沥青制备液体燃料的工艺方法，存在操作难度大 并且沥青转化率低的问题。为了解决这一问题，有必要开发出一种沥青转化率高且工艺易 于实现的制备液体燃料的方法。
【发明内容】
[0010] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液体燃料的制备方法，包 括以下步骤：S1，将原料煤、沥青以及煤液化循环溶剂进行混合，得到油煤浆；S2,将油煤浆 在催化剂的作用下进行液化反应，将液化反应分离后，得到煤液化油；S3,将煤液化油进行 催化加氢反应，将催化加氢的液相产物进行分馏后，得到液体燃料和煤液化循环溶剂。
[0011] 进一步地，步骤Si包括：S11，将原料煤与煤液化循环溶剂混合，得到煤浆；以及 S12,将煤浆与沥青混合，得到油煤浆。
[0012] 进一步地，油煤浆中原料煤的含量为30?50wt % ;沥青为油煤浆重量的5? 50wt %。
[0013] 进一步地，步骤S2进行液化反应的过程中，压力为6?30MPa，反应温度为420? 470°C，氢气与油煤浆的比为300?1200L/Kg。
[0014] 进一步地，催化剂为水合氧化铁；优选为催化剂的用量占油煤浆重量的0. 5?
[0015] 进一步地，步骤S3进行催化加氢反应的过程中，压力为5?20MPa，反应温度为 290?400°C，体积空速为I. 0?2. Oh'
[0016] 进一步地，在60°C温度下，油煤衆的黏度小于IOOOmpa · s。
[0017] 进一步地，油煤浆和沥青的混合温度为120?200°C。
[0018] 进一步地，煤液化循环溶剂为催化加氢液相产物在220?450°C的馏分油；优选为 煤液化循环溶剂为催化加氢液相产物在220?420°C的馏分油。
[0019] 进一步地，液化反应的反应装置为悬浮床反应器；催化加氢的反应装置为固定床 反应器或沸腾床反应器。
[0020] 本发明旨在提供一种液体燃料的制备方法。应用本发明的技术方案，在保证煤的 转化率和油收率的条件下，通过沥青转化为液体燃料，增加煤液化工艺中液体产品的收率， 从而提高了煤直接液化工艺的竞争力和经济效益；并且本发明提供的制备方法采用煤直接 液化的成熟工艺技术，在无需改变流程和工艺条件下，可以实现沥青和煤共同转化为一种 液体燃料，工艺技术成熟、可靠。
【附图说明】
[0021] 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：
[0022] 图1示出了本发明实施例中液体燃料的制备方法所采用的工艺系统的示意图。其 中，图1包括以下附图标记：
[0023] 110、油煤浆配制罐；120、加热炉；130、液化第一反应器；140、液化第二反应器； 150、第一热高压分离器；160、第一冷高压分离器；170、减压蒸馏塔；180、加氢稳定原料缓 冲罐；210、催化加氢反应器；220、第二热高压分离器；230、第二冷高压分离器；240、分馏 塔；101、高压煤浆泵；102、加氢原料泵。
【具体实施方式】
[0024] 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。
[0025] 正如【背景技术】所描述的，现有的利用沥青制备液体燃料的工艺方法，存在操作难 度大并且沥青转化率低的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种液体燃料的制备方 法，包括以下步骤：S1，将原料煤、沥青以及煤液化循环溶剂进行混合，得到混合物；S2,将 上述混合物在催化剂的作用下进行液化反应，将液化反应产物气液分离后，得到煤液化油； 以及S3,将上述煤液化油进行催化加氢反应，将催化加氢液相产物进行分馏后，得到液体燃 料和煤液化循环溶剂。本发明所提供的上述制备方法中，将沥青掺加在煤中进行共同加工， 经历液化反应和催化加氢反应。该制备方法中，独特地将沥青加入煤液化工序中进行液化 处理，利用已成熟的煤液化工艺，能够促使沥青与煤一并转化为液体燃料。该方法操作简 单，大大降低了以沥青为原料制备液体燃料的难度。同时，该方法煤和沥青的转化率均较 高，也有效提高了煤直接液化工艺的竞争力和经济效益。
[0026] 采用本发明中所提供的上述制备方法中，常见的沥青都可以通过上述方法转化为 液体燃料。本发明一种优选的实施例中，沥青为煤焦油沥青。煤焦油沥青中氢碳比高于煤液 化油沥青，并且其结构中含有较多易断裂的桥键，因此煤焦油沥青更容易转化为液体燃料， 这有利于提高煤和沥青的转化率，进而增加催化加氢反应中产出的液体燃料的产率。
[0027] 本发明所提供的制备方法中，只要将沥青与煤混合进行液化反应和催化加氢反 应，就能够将二者转化为液体燃料。在一种优选的实施方式中，上述步骤Sl包括：Sll，将原 料煤与煤液化循环溶剂混合，得到煤浆；以及S12,将煤浆与沥青混合，得到混合物。这有利 于原料煤、煤液化循环溶剂以及沥青更加均匀地混合，从而有利于液化反应更稳定进行。
[0028] 在进行液化反应之前，先将原料煤与煤液化循环溶剂混合，得到油煤浆；然后与沥 青混合后再进行后续的液化反应和催化加氢反应。本领域技术