一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统和方法技术方案

技术编号:38128925 阅读:19 留言:0更新日期:2023-07-08 09:35
本发明专利技术提出一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统和方法,系统包括料浆制备罐、预涂液制备罐、烛式过滤器、干燥机、滤液储罐和闪蒸塔。本申请采用烛式过滤技术与预涂技术,使得制备的精制沥青产率与溶剂回收率均达到95%以上,精制沥青的灰分低于0.1%,硫含量低于0.05%,可实现连续稳定长周期运转。本申请的精制方法采用适宜于液化残渣与焦化洗油萃取工艺的调控方式及工艺参数,有利于提高液化残渣的萃取效率,降低萃取体系的粘度,提高固液分离效率,降低萃取剂在滤渣中的滞留损失,提高萃取剂的回收率,促进了液化残渣萃取工艺技术经济性能的提升。术经济性能的提升。术经济性能的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统和方法


[0001]本专利技术涉及煤液化残渣深加工
,尤其涉及一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统和方法。

技术介绍

[0002]能源禀赋状态和经济发展决定了中国是世界最大的煤炭生产国与消费国。立足煤炭禀存优势,大力发展现代煤化工,致力于煤向油气高效转化,煤炭直接液化技术在煤制油领域极为突出,具有极其重要的能源战略意义。
[0003]我国是世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家,但煤液化残渣的高效资源化利用技术没有大规模突破。煤直接液化技术制备汽油和柴油、副产气体,水以及煤液化残渣,煤液化残渣产量一般为原料煤的30%。它具有高炭、高灰和高硫的特性,由重质油,液化中间产物,未转化的煤和矿物质组成。传统的气化、焦化和燃烧没有体现液化残渣的高附加值利用潜力。煤液化残渣制备高端碳材料是目前煤直接液化
研究的热点,该过程实现的关键在于残渣的高效深度脱灰。由于残渣所具有的固体物粒度很小、粘度非常高、液相与颗粒状固体物之间的密度差小等特点,增加了液化沥青中无机灰分脱除的难度。
[0004]因此,针对液化沥青在萃取体系中的流体特性和物性差异开发高效深度脱灰技术,突破液化沥青制备高端碳材料的技术瓶颈,完成整套工艺链条的开发,也是煤液化工艺技术开发和产业链延伸的重要组成部分,将促进直接液化技术快速发展,助推行业转型升级,支撑和引领作用显著。
[0005]煤液化残渣脱灰精制技术在工业上采用离心分离

静置沉降相结合的方式,实验室大多采用过滤方式。
[0006]其中,工业应用中,以煤焦油洗油为萃取剂,离心分离和静置沉降相结合,采用减压蒸馏回收溶剂获得高中初三个等级的煤液化沥青产品。这种方式效率低,不能高效处理液化工艺产生的液化残渣。
[0007]问题分析:直接液化残渣离心萃取液中灰分主要为<100um的微小颗粒,其中粒径<20um的占比为60%左右,颗粒为细小分散的不规则块状,聚集吸附作用较弱,焦化洗油和液化残渣萃取液高黏体系阻碍了颗粒运动,大大减缓了沉降速度。静置沉降很难有效脱除这些颗粒,往往需要48h甚至更长时间,并且因沉降层的存在,导致液体收率不高。
[0008]实验室技术开发过程中,开展了不同于离心分离的液化残渣萃取过滤脱灰技术,但液化残渣与萃取剂形成的高粘物料极易吸附于过滤表面,增加过滤阻力,无法高效过滤脱灰,只能频繁反冲洗清理,高粘物料导致清理难度大,大大降低了连续工作效率。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统和方法,以降低萃取体系的粘度,实现沥青高效脱灰精制,提升反冲清理效率。
[0010]本申请一方面实施例提出一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统,包括:料浆制备罐、预涂液制备罐、烛式过滤器、干燥机、滤液储罐和闪蒸塔,所述料浆制备罐设有液化残渣入口和第一萃取剂入口,预涂液制备罐设有第二萃取剂入口、助滤剂入口和回收液入口,料浆制备罐的出口与预涂液制备罐的出口共同连接烛式过滤器的物料入口;
[0011]料浆制备罐、预涂液制备罐、烛式过滤器均连接有惰性气体管路,烛式过滤器的滤液出口分别连接滤液储罐的入口和预涂液制备罐的回收液入口,滤液储罐的出口连接闪蒸塔的入口,闪蒸塔设有第一萃取剂出口和精制沥青出口,烛式过滤器的滤渣出口连接干燥机的入口,干燥机设有第二萃取剂出口和干滤渣出口。
[0012]本申请的精制系统具有密闭运行、过滤面积大、纳污力强、滤饼易脉冲清理、自动化程度高的特点,适用于煤液化残渣高灰含量、煤液化残渣与焦化洗油高粘度体系、超高过滤精度以及高温工艺环境的特殊工况。
[0013]在一些实施例中,所述烛式过滤器设有不少于两个且并联连接。其中一个烛式过滤器清理滤渣,另一个运行,确保整套工艺连续运行。
[0014]本申请另一方面实施例提出一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制方法,利用上述的煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统,包括如下步骤:
[0015]S1,将萃取剂加入料浆制备罐中,加热并搅拌,加热至60~100℃后加入液化残渣,然后通入惰性气体,继续搅拌并启动超声震荡,升温至料浆制备罐内部液体温度达到100~180℃后,恒温一段时间准备过滤;
[0016]与此同时,将助滤剂和萃取剂通入预涂液制备罐中来配制预涂液,将预涂液通入烛式过滤器中,连通烛式过滤器的滤液出口与预涂液制备罐的回收液入口之间的管路,使预涂液在烛式过滤器和预涂液制备罐之间循环流动,直至预涂液在滤布上完成全部预涂;
[0017]S2,将烛式过滤器的滤液出口与预涂液制备罐的回收液入口之间的管路切断,连通烛式过滤器的滤液出口与滤液储罐的入口之间的管路,料浆制备罐中的浆料连续通入烛式过滤器中,直至烛式过滤器的进出口压差大于1~3kgf/cm2时停止进料,关闭烛式过滤器进口阀门,关闭烛式过滤器顶部排气阀门,开启烛式过滤器的滤液出口阀门,通入惰性气体开启正吹模式直至烛式过滤器的进出口压差小于1~3kgf/cm2,再次进料过滤,过滤与正吹多次重复进行,直至正吹后烛式过滤器进出口压差依旧大于2~5kgf/cm2,再开启反吹模式;
[0018]S3,开启反吹模式时,将烛式过滤器的进口阀门和滤液出口阀门关闭,开启烛式过滤器顶部排气阀门,通入惰性气体进行反吹,使滤布表面的滤渣通过反吹进入烛式过滤器底部,定期排放收集;
[0019]S4,烛式过滤器排出滤液和滤渣,其中滤液通入闪蒸塔内分离出精制沥青并回收萃取剂,滤渣通入干燥机中回收萃取剂。
[0020]本申请采用烛式过滤技术,使得制备的精制沥青产率达到95%以上,溶剂回收率可达95%以上,产品灰分低于0.1%,硫含量低于0.05%,可实现连续稳定长周期运转。
[0021]在一些实施例中,所述萃取剂为焦化洗油;
[0022]或,萃取剂为焦化洗油与NMP的混合物,其中,NMP的质量为焦化洗油的5~35%;
[0023]或,萃取剂为焦化洗油与煤液化油的混合物,其中,煤液化油为220~260℃馏分段的煤液化油,煤液化油的质量为焦化洗油的5~35%。
[0024]辅加N

甲基吡咯烷酮或220~260℃馏分段的煤液化油均有利于降低体系粘度,而不影响萃取剂整体的萃取效果,只是不同体系要求的萃取温度有略微差异。
[0025]在一些实施例中,所述步骤S1中,添加的萃取剂与液化残渣的质量比为3:1~7:1。
[0026]在一些实施例中,所述步骤S1中,助滤剂为纤维素、硅藻土、活性炭中的一种或多种,助滤剂的添加量为每平米烛式过滤的过滤面积使用1

4Kg的助滤剂。
[0027]选择具有较大比表面积且化学稳定性良好的纤维素、硅藻土、活性炭等助滤剂,在滤元表面预先形成均匀、稳定、致密、无裂纹的超高过滤介质预涂层,内含无数曲折毛细孔道,这种微孔道结构使残渣滤液易于穿过,且能够有效拦截滤渣,满足液化残渣与焦化洗油萃取混合液的小于1μm本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统,其特征在于,包括:料浆制备罐、预涂液制备罐、烛式过滤器、干燥机、滤液储罐和闪蒸塔,所述料浆制备罐设有液化残渣入口和第一萃取剂入口,预涂液制备罐设有第二萃取剂入口、助滤剂入口和回收液入口,料浆制备罐的出口与预涂液制备罐的出口共同连接烛式过滤器的物料入口;料浆制备罐、预涂液制备罐、烛式过滤器均连接有惰性气体管路,烛式过滤器的滤液出口分别连接滤液储罐的入口和预涂液制备罐的回收液入口,滤液储罐的出口连接闪蒸塔的入口,闪蒸塔设有第一萃取剂出口和精制沥青出口,烛式过滤器的滤渣出口连接干燥机的入口,干燥机设有第二萃取剂出口和干滤渣出口。2.根据权利要求1所述的煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统,其特征在于,所述烛式过滤器设有不少于两个且并联连接。3.一种煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制方法,其特征在于,利用权利要求1或2所述的煤液化残渣溶剂萃取脱灰精制系统,包括如下步骤:S1,将萃取剂加入料浆制备罐中,加热并搅拌,加热至60~100℃后加入液化残渣,然后通入惰性气体,继续搅拌并启动超声震荡,升温至料浆制备罐内部液体温度达到100~180℃后,恒温一段时间准备过滤;与此同时,将助滤剂和萃取剂通入预涂液制备罐中来配制预涂液,将预涂液通入烛式过滤器中,连通烛式过滤器的滤液出口与预涂液制备罐的回收液入口之间的管路,使预涂液在烛式过滤器和预涂液制备罐之间循环流动,直至预涂液在滤布上完成全部预涂;S2,将烛式过滤器的滤液出口与预涂液制备罐的回收液入口之间的管路切断,连通烛式过滤器的滤液出口与滤液储罐的入口之间的管路,料浆制备罐中的浆料连续通入烛式过滤器中,直至烛式过滤器的进出口压差大于1~3kgf/cm2时停止进料,关闭烛式过滤器进口阀门,关闭烛式过滤器顶部排气阀门,开启烛式过滤器的滤液出口阀门,通入惰性气体开启正吹模式直至烛式过滤器的进出口压差小于1~3kgf/cm2,再次进料过滤,过滤与正吹多次重...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵鹏刘敏黄澎李文博寇丽红赵渊李兰廷石智杰谷小会王昊
申请(专利权)人:煤炭科学技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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