煤液化的方法技术

一种煤液化的方法，包括步骤：（ａ）由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按１００重量份煤计所述溶剂为１００至２３３重量份，所述催化剂为０．５至１０重量份；（ｂ）将煤泥与焦炉气在温度３５０至４８０℃，压力２０至２００ａｔｍ下反应形成液化产品；（ｃ）将液化产品分离为液化淤浆和气体；（ｄ）蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；（ｅ）再循环所述液化油作为步骤（ａ）的溶剂。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
煤液化的方法本专利技术涉及煤液化的方法，更特别涉及煤液化生产溶剂精制煤的方法。图3表示煤液化的常规方法流程图。本专利技术说明书中将术语“煤液化”定义为通过煤与氢气反应生产液化油的反应和生产溶剂精制煤的反应。按照常规液化方法，将从下面描述的蒸馏步骤中得到的煤粉和液化油(溶剂)加入淤浆罐1中，在搅拌下将其混合制备煤泥。将此煤泥加压并使其与主要由氢气组成的气体(再循环氢气)混合，然后加入预热器2中，其中氢气是在下面描述的纯化步骤中分离出来的。将加入预热器2的煤泥加压至100atm或更高并加热至400℃或更高，然后加入煤液化反应器3。煤液化反应器3在氢气正压下并在高温下进行液化反应。将离开反应器3的液化反应的产品加入气体分离器4中，将产品分离成气体及含液化油和未液化物质的液化淤浆。液化淤浆含有大量灰和主要由未反应的有机残余物主成的未液化物质。由于这种未液化物质在后续处理如蒸馏中造成困难，将液化的淤浆送入过滤器50中分离未液化的物质。将无未液化物质的溶液送入蒸馏单元5中分馏为轻油和燃料油并回收液化油。将一部分液化油加入淤浆罐1中作为制备煤泥的溶剂。将由过滤器50分离出的滤饼送入生产氢气的设备51中作为生产氢气的原材料并-->在该设备中气化。另一方面，将在气体分离器4中分离出的气体送入气体纯化单元6中纯化。由于气体主要由氢气组成，将气体再循环并加入液化反应器3中的煤泥中。然而再循环的氢气不足以进行液化反应，因此将通过气化从生产氢气的设备51中卸出的过滤残余物而得到的氢气加入煤泥中。生产氢气的设备51由多个处理步骤组成，这些步骤包括：残余物在氧气存在下完全分解的气化步骤，为纯化产生的分解气体的纯化步骤，富集氢气的步骤(其中生成的气体中的CO气体经置换反应产生富氢的气体)，气体冷却步骤和利用碱从气体中除去CO2的步骤。在这种方法中，生产氢气的设备很复杂。根据上述常规方法，液化反应必须使用氢气，该氢气在特别复杂的氢气生产设备51中制备。由于氢气生产设备51很复杂，因此该设备昂贵(在某些情况，接近液化装置总投资的40％)、同时涉及的操作成本高。因此对于液化产品的总成本、氢气生产所占成本部分变得很高。同时，常规方法的液化反应要在400至480℃(通常430至450℃)高温和100至300atm(通常150至200atm)高压下进行。结果进一步增加投资成本和运行成本。本专利技术的目的在于提供一种显著降低煤液化产品成本的煤液化方法。为达到此目的，本专利技术提供一种煤液化方法，它包括步骤：(a)由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按100重量份煤计，所述溶剂为100至233重量份，所述催化剂为0.5至10重量份；(b)将煤泥与焦炉气在温度350至480℃、压力20至200atm下-->反应形成液化产品；(c)将液化产品分离成液化淤浆和气体；(d)蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；和(e)再循环所述液化油作为步骤(a)的溶剂。图1为本专利技术一个实施方案的流程图。图2为本专利技术另一实施方案的流程图。图3为常规的煤液化方法流程图。在煤液化反应过程中，将氢气加入通过高分子量的煤热分解形成的碎片中，同时碎片降低分子量生成液化物质。已经知道氢气向热分解碎片的转移可通过下面给出的三个转移过程控制。(1)氢气在煤中的转移煤具有富氢的一部分和氢不足的另一部分。当煤被加热时，形成两类热分解碎片。一类是富氢的热分解碎片，另一类是贫氢的热分解碎片。氢从富氢碎片转移至贫氢碎片。转移氢降低了热分解碎片的分子量并稳定之。(2)氢从溶剂中的氢给体组分转移(3)氢的间接转移将氢气溶于溶剂中。将溶剂在液化催化剂存在下氢化并从不能给氢性能向给氢性能转化以诱导氢转移。这种类型的转移是间接转移。因此，在煤液化反应中，由煤热分解产生的碎片量必须与转移至碎片的氢的量平衡。如果反应在打破平衡的温度和压力下进行，则需要转移进碎片中的氢气生成量不足，并且会发生煤液化的逆反应。一旦发生逆反应，在液化过程中再循环入煤泥中的溶剂被反应-->体系截流，这样减少了作为产品的液化油的收率。同时收率降低使生成的液化油量减至低于再循环的溶剂量，并且不能再循环溶剂(液化油)。在某些情况，可在某一时刻发生淤浆结焦。在这种情况下，在反应器壁的内表面上形成焦炭层，使液化装置的运转造成困难。由于上述原因，显然在现有技术中看到当反应温度为400至480℃时，液化反应不可避免地要在100至300atm的高压下进行。然而，根据本专利技术人的研究结果，当液化方法的目标产品是溶剂精制煤(SRC)并且当为生产大量SRC和液化油而进行液化反应时，发现即使反应压力低，也可通过由降低反应温度减少氢转移量使反应有效地进行。因此，根据本专利技术，即使当含50至60vol％氢气的焦炉气作为反应的氢源时，液化反应也不必在特别高的反应压力下进行，进行反应的压力为20至200atm，属于非常低的压力区域。反应温度被确定在使溶剂的氢化速率超过氢从溶剂转移至煤热分解生成的碎片中的速率的区域内。然而在某些温度区域内，由于催化剂的应用，进入溶剂中的氢气量变得大于氢从溶剂转移至热分解碎片中的氢气量。因此，即使在发生煤液化的逆反应温度区域内，通常催化剂也会加速液化反应。因此，进行液化反应的温度向相当高的温度值偏移。此外，上述氢转移平衡使反应温度范围向低温值扩展。本专利技术可使液化反应在350至480℃的宽温度范围内进行，这样液化装置的操作变得容易了。在本专利技术中，溶剂与煤的比例按干燥的无灰基计算。-->本专利技术中各种类型的煤都适用。可提及烟煤、次烟煤、和褐煤。烟煤可以是粘结性煤或非粘结性煤。煤的品级低于烟煤的非粘结煤是更优选的，这种煤是更经济的通用煤。煤粉的颗粒为约20至300目，更优选约60至80目。将在后续过程中生成的并分离出来的液化油在液化过程中作为溶剂再循环。煤与溶剂的重量比范围为100/100至100/233，优选为100/100至100/170。当煤与溶剂的比例低于100/100时，煤泥的粘度迅速增高，液化装置的运转变得困难。当煤与溶剂的比例超过100/233时，溶剂的再循环量增加，同时液化产品的生产成本升高，这是不利的。将催化剂应用于煤泥的液化反应是本专利技术的一个特点。用铁催化剂作为催化剂。将硫加入铁催化剂中是优选的。含铁和硫的黄铁矿也可用作催化剂。正如下面描述的，催化剂的作用是通过溶于溶剂中的氢使溶剂氢化，因此称之为氢化。催化剂的用量按煤与催化剂的重量比范围表示为100/0.5至100/10，更优选为100/0.5至100/4。当煤与催化剂之比低于100/0.5时，氢转移反应的效率降低会引起逆反应。当煤与催化剂之比超过100/10时，增加昂贵的催化剂的消耗量，如此增加液化产品的生产成本，同时增加溶剂精制煤(SRC)中的灰含量，因此会降低产品的质量。当通过将高热量试剂与煤泥混合进行液化反应时，由于因热分解形成的烃的生成和提高煤转化，因此液化产品的收率增加。高热量试剂是通过热分解形成的液态或气态烃的通用材料名，例如重油和塑料。重油是高沸点残余物如自煤产生的重油和自石油产生的重油。塑料包括形成的聚合物产品如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚-->氯乙烯或其废弃物(废塑料)等。例如，当液化反应通过混合重油进行时，轻油的收率增加以易于确保再循环溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤液化的方法，包括步骤：（ａ）由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按１００重量份煤计所述溶剂为１００至２３３重量份，所述催化剂为０．５至１０重量份；（ｂ）将煤泥与焦炉气在温度３５０至４８０℃、压力２０至２００ａｔｍ下反应形成液化产品； （ｃ）将液化产品分离为液化淤浆和气体；（ｄ）蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；（ｅ）再循环所述液化油作为步骤（ａ）的溶剂。

【技术特征摘要】
JP 1995-3-31 74743/951.一种煤液化的方法，包括步骤：(a)由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按100重量份煤计所述溶剂为100至233重量份，所述催化剂为0.5至10重量份；(b)将煤泥与焦炉气在温度350至480℃、压力20至200atm下反应形成液化产品；(c)将液化产品分离为液化淤浆和气体；(d)蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；(e)再循环所述液化油作为步骤(a)的溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤芳树，山口宏，奥山泰男，板垣省三，持田典秋，松原健次，
申请(专利权)人：工业技术院，日本钢管株式会社，日本钢管技术服务公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]