一种液体燃料的制备方法_2

文档序号:8218056阅读:来源:国知局
人员可以选择具体的加料过 程的工艺参数。在一种优选的实施方式中,上述步骤Sll的油煤浆中原料煤的浓度为30? 50wt%,沥青为上述油煤浆重量的5?50wt%。将油煤浆的浓度和沥青的含量控制在上述 范围,能够平衡反应原料中煤与沥青的含量以及反应体系的黏度,从而使后续反应更稳定 进行,提高液化反应中煤与沥青的转化率,进而增加催化加氢反应中产出的液体燃料的产 率。
[0029] 本发明所提供的制备方法中,制备油煤浆时只要将煤与沥青的用量控制在上述范 围,就能够使后续反应更稳定进行。在一种优选的实施方式中,上述步骤Sll的油煤浆在 60°C温度下,油煤浆的黏度小于IOOOmpa · s。将油煤浆的黏度控制在上述范围,有利于后 续液化反应中原料的运输。更优选地,在配置油煤浆的过程中,油煤浆和沥青的混合温度为 120?200°C。这有利于油煤浆与沥青混合更加均匀,从而有利于煤液化反应中沥青转化为 液体燃料。
[0030] 本发明所提供的制备方法中,液化反应过程采用煤液化过程中常用的工艺条件即 可。在一种优选的实施方式中,步骤S2中液化反应过程中的压力为6?30MPa,反应温度为 420?470°C。将液化反应的各工艺条件控制在上述范围,能够使液化反应更加充分,从而 提高液化反应过程中煤和沥青的裂化效率和转化率。最终提高目的产物液态燃料的产率。
[0031] 本发明所提供的制备方法中,液化反应过程中采用本领域技术人员在煤直接液化 过程中常用的催化剂即可。在一种优选的实施方式中,液化反应过程中采用的催化剂为水 合氧化铁。以水合氧化铁作为液化反应的催化剂,能够提高液化反应的反应速率,促进煤的 转化,提高油收率,提高该工艺的经济性。此外,本领域技术人员可以选择该催化剂的具体 用量。优选地,上述催化剂的用量为干煤和沥青总重量的0. 5?3. Owt %。
[0032] 本发明所提供的制备方法中,催化加氢过程采用煤液化时的催化加氢过程的工艺 条件即可。在一种优选的实施方式中,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'将催化加氢过程中各工艺条件 控制在上述范围内,有利于催化加氢反应更充分地进行,脱除煤液化油中的杂原子,提高循 环溶剂的供氢能力,生产出合格的煤液化循环溶剂。
[0033] 本发明所提供的制备方法中,配置油煤浆时直接采用催化加氢液相产物中分馏出 来的、除液体燃料以外的液体作为循环溶剂即可。在一种优选的实施方式中,煤液化循环溶 剂为上述催化加氢液相产物在220?450°C的馏分油。该馏分油中芳烃含量较高,供氢能力 较强。以其作为循环溶剂,能够进一步提高液化反应的效果,进而提高液体燃料的产率。更 优选地,上述煤液化循环溶剂为催化加氢液相产物在220?420°C的馏分油。该馏分油的密 度为0. 92?0. 99g/cm3,总芳烃含量>65wt%,单环和双环芳烃含量>50wt%。以其作为循 环溶剂,供氢能力更强,液态燃料的产率更高。
[0034] 本发明所提供的制备方法中,液化反应和催化加氢过程采用本领域技术人员常用 的反应器即可。在一种优选的实施方式中,上述液化反应过程中,采用的液化反应器包括但 不限于悬浮床反应器;催化加氢的反应装置包括但不限于固定床反应器或沸腾床反应器。 采用上述液化反应器和加氢反应器可以避免反应中副反应的发生。
[0035] 根据本发明上述的教导,本领域技术人员能够选择具体的操作系统,用以将煤和 沥青共同加工,制备液体燃料。具体的操作流程可以如下:
[0036] 如图1所示,将煤破碎后变成煤粉,沥青与循环溶剂在油煤浆配制罐110中混合配 制成油煤浆。将油煤浆经过高压煤浆泵101升压后与氢气混合,进入加热炉120,加热升温。 加热炉120出口温度控制在350°C以上。
[0037] 受热后的油煤浆与氢气混合后进入液化第一反应器130(强制循环悬浮床反应 器)。液化第一反应器130出口物料与氢气混合后,进入液化第二反应器140 (强制循环悬 浮床反应器)。在两个液化反应器中,控制反应温度为420?470°C、压力为6?30MPa、氢 气与油煤浆比为300?1200L/Kg。在催化剂的作用下,煤粉和沥青发生液化反应生成气相 产物和液相产物混合物。液化第二反应器140的出口物料进入第一热高压分离器150进行 油气分离,分离温度控制在400?420°C。第一热高压分离器150顶部产出的气相产物经过 冷却后进入第一冷高压分离器160 ;第一冷高压分离器160控制在45°C以下,顶部气相部分 排出作为循环氢返回加热炉120入口,部分进行排放;第一冷高压分离器160底部产生的液 相产物与第一热高压分离器150底部的液相产物混合后进入减压蒸馏塔170。在减压蒸馏 塔170中进行固液分离,控制减压蒸馏塔底残渣中的固相含量为50?55%。
[0038] 减压蒸馏塔170中部产出的煤液化油进入加氢稳定原料缓冲罐180,经过加氢原 料泵102升压后,与氢气混合并进入催化加氢反应器210 (强制循环沸腾床加氢反应器), 进行催化加氢反应以使芳烃部分饱和,同时脱硫、脱氮和脱氧。催化加氢反应过程中,控制 压力为5?20MPa,反应温度为290?400°C,体积空速I. 0?2. Oh'催化加氢反应器210 出口产出的物料进入第二热高压分离器220。第二热高压分离器220产出的气相经过冷却 后进入第二冷高压分离器230,其温度控制在45°C以下。第二冷高压分离器230顶部气相 部分排出作为循环氢返回加氢催化反应体系,部分进行排放;第二热高压分离器220底部 液相物料经过减压后流入分馏塔240,进行产品分离,得到液体燃料和循环溶剂。形成的液 体燃料包括石脑油和柴油。
[0039] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本 发明所要求保护的范围。
[0040] 实施例1
[0041] 在煤直接液化连续试验装置上,将原料煤与煤液化循环溶剂置于煤浆罐中混合, 得到煤浆;然后在150°C下将煤浆与煤焦油沥青混合得到油煤浆,其中油煤浆中煤粉占油 煤浆总重量的40%,煤焦油沥青的添加量占油煤浆总重量的10%,得到的油煤浆粘度小于 IOOOmpa. s (60°C下)。原料煤基本性质见表1 ;循环溶剂为煤直接液化馏程为220?450°C 的馏分油,其基本性质见表2;煤焦油沥青,是由煤干馏的产品(煤焦油)经再加工而获得 的,基本性质例于表3。
[0042] 在已配好的油煤浆中加入水合氧化铁催化剂,催化剂的添加量(以Fe元素计)为 煤粉和沥青重量的1. 〇%,助催化剂为硫磺的添加量通过n(s) Ai(Fe) = 2计算。
[0043] 反应器温度为455°C后,反应压力19. OMPa、氢气与油煤浆比为1000L/Kg的条件下 进行液化反应。
[0044] 然后将煤液化反应得到的煤液化油进行催化加氢过程。控制反应压为19. OMPa,反 应温度为375°C,体积空速为I. 51Γ1,对催化裂化反应的液相产物进行催化加氢反应。加氢 产物经过蒸馏切割得到循环溶剂和煤液化产品。反应结束后得到煤液化产品和煤液化循环 溶剂。煤与煤焦油沥青共同加工的结果见表5。
[0045] 实施例2
[0046] 在煤直接液化连续试验装置上,将原料煤与煤液化循环溶剂置于煤浆罐中混合, 然后在150°C下将煤浆与煤焦油沥青混合得到油煤浆,其中油煤浆中煤粉占油煤浆总重量 的40 %,煤焦油沥青的添加量占油煤浆总重量的20%,油煤浆粘度小于IOOOmpa. s (60°C 时)。原料煤基本性质见表1 ;循环溶剂为煤直接液化馏程为220?450°C的馏分油,其基 本性质见表2 ;煤焦油沥青,是由煤干馏的产品(煤焦油)经再加工而获得的,基本性质例 于表3。
[0047] 在已配好的油煤浆中加入水合氧化铁催化剂,催化剂的添加量(以Fe元素计)为 煤粉和沥青重量的1. 〇%,助催化剂为硫磺的添加量通过n(S) Ai(Fe) = 2计算。
[0048] 反应器温度为455°C后,反应压力19. OMPa、氢气与油煤浆比为1000L/Kg的条件下 进行液化反应。
[0049] 然后将煤液化反应得到的煤液化油进行催化加氢过程。控制反应压为19. OMPa,反 应温度为375°C,体积空速为I. 51Γ1,对催化裂化反应的液相产物进行催化加氢反应。加氢 产物经过蒸馏切割得到循环溶剂和煤液化产品。反应结束后得到煤液化产品和煤液化循环 溶剂。
[0050] 煤与煤焦油沥青共同加工的结果见表5。
[0051] 实施例3
[0052] 在煤直接液化连续试验装置上,将原料煤与煤液化循环溶剂置于煤浆罐中混合; 然后在140°C下将煤浆与煤液化沥青混合得到油煤浆,其中油煤浆中煤粉占油煤浆总重量 的40 %,煤液化沥青的添加量占油煤浆总重量的10 %,煤油浆粘度小于IOOOmpa. s (60°C 时)。原料煤基本性质见表1 ;循环溶剂为煤直接液化馏程为220?450°C的馏分油,其基 本性质见表2 ;煤液化沥青,基本性质例于表4。
[0053] 在已配好的油煤浆中加入水合氧化铁催化剂,催化剂的添加量(以Fe元素计)为 煤粉和沥青重量的1. 〇%,助催化剂为硫磺的添加量通过n(s
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