本发明专利技术涉及一种全新的使用煤炭为原料制备碳氢液体燃料的方法的生产工艺，更具体地说涉及一种使用纤维素协助煤炭水解，然后水解产物经过氢化反应制备碳氢液体燃料的生产工艺。本发明专利技术的方法第一次实现了煤炭的水解。本发明专利技术的水解反应和氢化反应的温度和压力，相对于煤炭的直接液化或间接液化，都大幅下降，并且，煤炭中硫、氮、重金属等对氢化过程影响很小或基本没有影响，有效降低了使用煤炭制备液体碳氢燃料的生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全新的以煤炭为原料制备液体碳氢燃料的生产工艺，具体的说， 是先催化水解煤炭为小分子有机物，然后在较当前煤炭液化条件而言非常温和的条件下氢化制备液体碳氢燃料的方法与生产工艺。
技术介绍
煤炭在地球中的储量远远高于石油的储量，本世纪初，石油能源已走进其可供应量的峰值。在人类社会的现有科技条件下，液体碳氢燃料在相当长的时期内是不可取代的， 人类在尝试着不同的以煤炭为原材料制备液体碳氢燃料的方法。已知的方法由于都有比较严重的缺陷，都要求煤质较高，产业化没有形成。例如，直接液化的反应条件相当苛刻，温度接近500°C、压力超过150公斤的氢化反应体系；煤炭气化间接法生产液体碳氢燃料，气化温度超过1000°C，且对煤质的要求很高，并且，由于煤炭中硫、氮、重金属、等含量较高，反应过程控制和反应设备需要应对硫、氮、重金属等，工艺复杂、对设备要求高。为了能够尽快的产业化煤炭为原料制备碳氢液体燃料，需要开发出反应条件温和，生产成本大幅下降，对煤质要求不高、煤炭中硫、氮、重金属等对氢化过程影响很小或基本没有影响的煤制碳氢液体燃料的技术和生产工艺。特别是褐煤(Lignite)，由于其含氧量和灰分都很高，但是储量又很大，例如占中国煤炭储量的13 %，将其转化为碳氢液体燃料， 意义重大。因此，本领域迫切需要一种条件温和的以煤炭为原材料制备得到液体碳氢燃料的方法；更迫切地需要一种从煤质要求不高的煤炭出发得到液体碳氢燃料的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以煤炭为原料制备液体碳氢燃料的新生产工艺。这种新的生产工艺的核心是煤炭水解(coal hydrolysis)，然后将水解得到的水解产物经过氢化(hydrogenation)饱和转化为烷烃类化合物，即液体碳氢燃料。水解反应和氢化反应的温度和压力，相对于煤炭的直接液化或间接液化，都大幅下降，并且，煤炭中硫、氮、重金属等对氢化过程影响很小或基本没有影响，有效降低了使用煤炭制备液体碳氢燃料的生产成本。本专利技术所述的以煤炭为原料制备液体碳氢燃料的方法，第一次实现了煤炭的催化水解，其包括以下步骤第一步，煤炭在纤维素的存在下，被水解为小分子的有机物；第二步，将水解得到的芳香化合物进行氢化饱和转化为烷烃类化合物、即液体碳氢燃料。本专利技术第一方面提供一种使用煤炭水解制备碳氢液体燃料的方法，其包括以下步骤第一步，提供煤炭和任选的纤维素的混合物；其中所述煤炭的比例不低于50%， 以混合物总重量计算；第二步，将第一步得到的混合物进行水解反应，得到所述煤炭解聚且相对所述煤炭其中硫氮和灰分大幅减少的水解产物； 第三步，所述水解产物经过氢化反应转化为高热值的碳氢液体燃料。 在本专利技术的一个具体实施方式中，第二步中，所述硫氮和灰分大幅减少是指所述水解产物相对于第一步中煤炭的硫含量的减少不低于85%，氮含量的减少不低于95% ；灰分含量的减少不低于90%，以第一步中煤炭的重量含量计算。在本专利技术的一个具体实施方式中，第二步中，所述水解反应的温度为低于250°C， 压力低于4. 6MPa ；优选地，水解反应的反应温度为180 250°C。在本专利技术的一个具体实施方式中，第二步中，用于煤炭水解的水解反应催化剂是式一、和式二所示的物质，或者可以在水中转化为式一或式二的物质。权利要求1.一种使用煤炭水解制备碳氢液体燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，提供煤炭和任选的纤维素的混合物；其中所述煤炭的比例不低于50%，以混合物总重量计算；第二步，将第一步得到的混合物进行水解反应，得到所述煤炭解聚且相对所述煤炭其中硫氮和灰分大幅减少的水解产物；第三步，所述水解产物经过氢化反应转化为高热值的碳氢液体燃料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，所述硫氮和灰分大幅减少是指所述水解产物相对于第一步中煤炭的硫含量的减少不低于85%，氮含量的减少不低于 95% ；灰分含量的减少不低于90%，以第一步中煤炭的重量含量计算。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，所述水解反应的温度为低于 250°C，压力低于4. 6MPa ；优选地，水解反应的反应温度为180 250°C。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，用于煤炭水解的水解反应催化剂是式一、或式二所示的物质，或者可以在水中转化为式一或式二的物质，5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭的水解是在纤维素存在的条件下进行，且纤维素和煤炭之间的比例是1 100到1 1之间。优选，纤维素和煤炭之间的比例是1 5 1 1。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素是纯纤维素、或含纤维素的物质中存在的纤维素。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用纤维素生物质时，其中的纤维素和半纤维素的总含量至少是煤炭重量的三分之一。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水解产物的氢化采用催化氢化或采用催化转移氢化。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化转移氢化反应中，氢的来源为甲醇，氢化催化剂为多孔铜镁铝金属氧化物(Cu-PMO)。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高热值的碳氢液体燃料选自含有氧或不含氧的饱和碳氢化合物。全文摘要本专利技术涉及一种全新的使用煤炭为原料制备碳氢液体燃料的方法的生产工艺，更具体地说涉及一种使用纤维素协助煤炭水解，然后水解产物经过氢化反应制备碳氢液体燃料的生产工艺。本专利技术的方法第一次实现了煤炭的水解。本专利技术的水解反应和氢化反应的温度和压力，相对于煤炭的直接液化或间接液化，都大幅下降，并且，煤炭中硫、氮、重金属等对氢化过程影响很小或基本没有影响，有效降低了使用煤炭制备液体碳氢燃料的生产成本。文档编号C10G1/06GK102212380SQ20111008298公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日专利技术者孙萌, 朱作霖, 苏春高 申请人:淮北中润生物能源技术开发有限公司, 美国升阳制药公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用煤炭水解制备碳氢液体燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，提供煤炭和任选的纤维素的混合物；其中所述煤炭的比例不低于５０％，以混合物总重量计算；第二步，将第一步得到的混合物进行水解反应，得到所述煤炭解聚且相对所述煤炭其中硫氮和灰分大幅减少的水解产物；第三步，所述水解产物经过氢化反应转化为高热值的碳氢液体燃料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱作霖，孙萌，苏春高，
申请(专利权)人：淮北中润生物能源技术开发有限公司，美国升阳制药公司，
类型：发明
国别省市：34
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