煤直接液化残渣的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种煤直接液化残渣的处理方法。
【背景技术】
[0002]煤直接液化残渣是煤直接液化过程的非目标产品，约占投煤量的30%。它是一种高灰、高硫和高热值的物质，主要由非馏出液化油(正己烷可溶物)、沥青(正己烷不溶四氢呋喃可溶物)、未转化煤和无机质组成。非馏出液化油(重质液化油)和沥青约占煤直接液化残渣的50%，主要由多环缩合芳烃组成，其具有芳香度高、碳含量高、容易聚合或交联的特点。与石油沥青和煤焦油沥青的特性有所不同，煤直接液化残渣中的沥青类物质非常适合作为制备炭素材料的原料，是一种宝贵而独特的碳资源；未转化煤是指残渣中不溶于四氢呋喃的有机质，约占残渣总量的30%，具有较高的热值；无机质主要是由煤中的矿物质和外加的催化剂组成，约占残渣总量的20%。
[0003]如何合理而高效利用煤直接液化残渣是煤液化工艺中非常重要的课题。当今，国内大规模应用煤直接液化残渣的方法是将煤直接液化残渣与煤调配成水煤浆，作为气化炉原料制备合成气和氢气，这为煤直接液化残渣大规模应用找到了出路，实现了残渣资源化利用。然而煤直接液化残渣，特别是其中的四氢呋喃可溶物(沥青类物质)未实现高附加值的利用，从而造成煤直接液化产业的经济效益未实现最大化。将煤直接液化残渣中的可溶部分和不可溶部分开，然后分别对上述两部分进行合理地开发利用，能够产生较大的经济效益和社会效益。
[0004]公开号为JPS5984977A的日本专利提供了一种提取液化残渣中有机质的方法，将抽提得到的有机质(包括重质液化油和沥青烯)全部进行二次加氢裂解，得到轻质石脑油，从而提高总体液化油的收率。然而由于沥青类物质的存在，该方法很容易产生二次加氢催化剂因积炭而失活的问题。
[0005]公开号为JPH0130412A的日本专利提供了一种从煤直接液化残渣中分离出重质液化油和沥青类物质的方法。该方法将分离的重质液化油进行二次加氢裂解得到轻质液化油，同时将沥青类物质进入煤液化单元进行再液化反应。该方法存在两方面的问题:一方面，由于重质液化油的馏分比较重，芳烃含量比较高，不仅要求进行深度加氢，导致氢耗量增加，而且容易造成加氢催化剂因结焦而失活；另一方面，对分离出的沥青类物质进行再液化时，其再液化效果并不好，而且还会造成在液化反应器中沉积、结焦等不良效果，因此该方法并不能实现沥青类物质的合理高效利用。
[0006]授权号为CN101885976的中国专利公开了一种从煤直接液化残渣中提取沥青类物质和液化重油的方法，采用煤直接液化过程中自产的馏分油作为萃取溶剂，将沥青类物质和液化重质油一起萃取分离出来，再采用干馏的方法，将沥青类物质和液化重质油分开，得到沥青中间相，液化重质油适度加氢后返回煤液化单元。液化重质油主要是大于450°C的馏分组成，与沥青类物质结合力比较强，采用高温干馏的方法分离时，一方面导致液化重质油裂解，另一方面导致沥青物质结焦，而难于作为煤液化的循环溶剂使用。
[0007]授权号为CN101962560A和CN101962561A的专利分别公开了一种利用两级萃取从煤直接液化残渣中提取重质液化油和沥青类物质的方法，该方法以煤直接液化过程自身产生的两个不同馏分段的油品为萃取溶剂，分别对液化残渣进行两级顺序萃取，得到重质液化油和沥青类物质。但该方法采用两级萃取和两级固液分离，因而工艺流程复杂，同时原料萃取溶剂来源单一且价格较高，产品收率较低，成本较高，而且得到的沥青类物质软化点高，挥发分低，产品开发适用性不强。
[0008]鉴于上述问题的存在，有必要开发出一种煤直接液化残渣的处理方法，以提高煤直接液化残渣中沥青类物质的附加收益值。
【发明内容】
[0009]本发明的主要目的在于提供一种煤直接液化残渣的处理方法，以解决现有技术中煤直接液化残渣中沥青类物质的附加收益值较低的问题，实现煤液化残渣的高效综合利用。
[0010]为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种煤直接液化残渣的处理方法，该方法包括:采用萃取溶剂对煤直接液化残渣进行萃取，得到萃取混合物；对萃取混合物进行一级固液分离，得到一级清液和一级浓缩相；将部分或全部的一级清液进行二级固液分离，得到二级清液和二级浓缩相；将部分或全部的二级清液进行三级固液分离，得到三级清液和三级浓缩相；对部分的一级清液进行二级固液分离，对剩余的一级清液进行清液溶剂回收处理，得到一级沥青；对部分的二级清液进行三级固液分离，对剩余的二级清液进行清液溶剂回收处理，得到二级沥青；以及对全部的三级清液进行清液溶剂回收处理，得到三级沥青。
[0011]进一步地，萃取溶剂选自四氢呋喃、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、喹啉、甲苯、煤直接液化馏分油或煤焦油馏分油组成的组中的一种或多种。
[0012]进一步地，将煤直接液化残渣与萃取溶剂以重量比1:1?8混合，在队或惰性气体保护、0.01?lMPa、30?200°C的条件下进行萃取过程；其中，萃取时间为5?60min，搅拌速率为25?150r/min。
[0013]进一步地，一级固液分离、二级固液分离以及三级固液分离的方法分别独立地选自过滤、旋流分离法、离心分离法或沉降分离法。
[0014]进一步地，当采用可连续化的过滤分离法时，分离温度为30?200°C，压力为0.1?1.0MPa ;当采用旋流分离法时，分离温度为30?200°C，压力为0.2?0.6MPa ;当采用离心分离法时，分离温度为30?200°C，压力为0.01?0.05MPa ;当采用沉降分离法时，分离温度为30?200°C，压力为0.01?0.1MPa0
[0015]进一步地，一级浓缩相的固含量为50?80wt%，二级浓缩相的固含量为15?50wt%，三级浓缩相的固含量为10?45wt%。
[0016]进一步地，清液溶剂回收的方法为常压蒸馏、减压蒸馏或蒸发。
[0017]进一步地，将一级浓缩相、二级浓缩及三级浓缩相进行溶剂回收处理，得到固渣；优选地，固渣中的固含量彡95wt%。
[0018]进一步地，将一级浓缩相、二级浓缩及三级浓缩相进行溶剂回收处理的方法为减压蒸馏、常压蒸馏、真空干燥、微波干燥或汽提。
[0019]进一步地，以重量比为1:0?5，将固渣与煤配制成固含量为50?80wt%的水煤浆，然后将水煤浆进行气化和燃烧；优选地，一级沥青可以用于道路沥青和防水卷材领域；优选地，二级沥青可以作为浸渍剂和粘结剂使用；优选地，三级沥青可以用于制备针状焦、炭纤维、中间相炭微球或超级活性炭。
[0020]应用本发明的技术方案，煤直接液化残渣包含的非馏出液化油(正己烷可溶部分)与沥青类物质(正己烷不溶四氢呋喃可溶部分)的性质极为相似，难以将二者完全分开，且分离成本较高，不适合进行工业化应用，且得到的沥青的综合性能较差。而本发明提供的上述处理方法中，对煤直接液化残渣进行了连续萃取分离，在将非馏出液化油与沥青类物质一并萃取出来后，分别对萃取混合物进行了连续三次固液分离处理，能够得到一级沥青、二级沥青和三级沥青。这三种沥青产品因具有不同的物性而能够在不同的应用场合应用。这既能够避免因分别提出非馏出液化油和沥青类物质带来的成本高、分离不充分问题，还能够根据应用需求制备出特定的沥青产品。从而能够在降低生产成本的前提下显著提高煤液化残渣中的沥青附加收益值，使煤液化残渣得到更综合、更充分的回收利用。此夕卜，本申请采用连续的萃取分离方式对煤直接液化残渣进行处理，还有利于实现大规模工业化生产应用。
【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示出了本发明提供的煤直接液化残渣的处理方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024]正如【背景技术】部分所描述的，采用现有工艺存在煤直接液化残渣中沥青类物质的附加收益值不高的问题。为了解决这一问题，本发明提供了一种煤直接液化残渣的处理方法，如图1所示，该处理方法包括:采用萃取溶剂对煤直接液化残渣进行萃取，得到萃取混合物；对萃取混合物进行一级固液分离，得到一级清液和一级浓缩相；将部分或全部的一级清液进行二级固液分离，得到二级清液和二级浓缩相；将部分或全部的二级清液进行三级固液分离，得到三级清液和三级浓缩相；对部分的一级清液进行二级固液分离，对剩余一级清液进行清液溶剂回收处理，得到一级沥青；对部分的二级清液进行三级固液分离，对剩余的二级清液进行清液溶剂回收处理，得到二级沥青；以及对全部的三级清液进行清液溶剂回收处理，得到三级沥青。
[0025]本发明中一级清液根据需求可分为多种方式处理:部分或全部一级清液进行清液溶剂回收处理，剩余部分的一级清液进行二级固液分离处理，也可以全部一级清液进行二级固液分离；同样地，二级清液可分为多种方式进行处理:部分或全部二级清液进行清液溶剂回收处理，剩余部分的二级清液进行三级固液分离处理，也可以全部二级清液进行三