專利名稱：煤的超臨界氣體連續抽提方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于煤的直接液化，具體涉及一種煤的超臨界氣體抽提工藝的改進。
作為煤的一種直接液化方法，煤的超臨界氣體抽提可以直接得到燃料油，不需要復雜的煤脫灰予處理，不必操作在氫氣氛下，氣固液產品易分離，抽提溶劑可循環使用，基本不造成環境污染，因而受到國內外的關注。1975年英國的WhiteheadJ·C和Williams·D·F發表了題為“SolventextractionofCoalbySupercriticalgases”的文章(J·Inst·Fuel，48，182)他們首先對一種含揮發分38%的次煙煤，以甲苯為抽提溶劑，在350℃的溫度和10Mpa的壓力的超臨界狀態下進行煤的抽提試驗，燃料油對干基煤的收率為20%(重)。此后，美國、蘇聯、西德、南非和中國等相繼進行了大量研究工作。朱亞杰和楊煌等1984年發表了題為“煤及油頁巖超臨界氣體抽提研究”(油頁巖科學研究論文集，P58，華東石油學院學報編輯部出版)，報導了用苯、甲苯、二甲苯作為抽提溶劑，對褐煤及油頁巖進行的超臨界氣體抽提研究，溫度為360～420℃，壓力為10～18Mpa。上述試驗都是在半連續的小型試驗裝置上進行的，將一定粒度的煤裝填在管狀抽提器中，用超臨界狀態的氣體溶劑連續抽提，分離燃料油后，又循環使用，這裝置只能用于煤種的評價，無法在工業上應用。
本發明的任務在于提出一種煤的超臨界氣體連續抽提的方法及設備以便滿足工業化的要求。
這種用于煤超臨氣體連續抽提制備燃料油的方法，采用苯、甲苯、二甲苯或它們的混合物為抽提溶劑，抽提溫度為360～420℃，抽提壓力為10～18Mpa其特征在于連續抽提的工藝過程如下將煤粉碎至80～120目，在制漿罐中與所說的抽提溶劑制成含煤30～40%(重)的煤漿，經泵送系統將制成的煤漿增壓至所說的抽提壓力送至抽提裝置頂部，抽提溶劑經計量、增壓至抽提壓力，加熱至略高于抽提溫度，與上述煤漿混合后進入抽提裝置，總包的溶劑與煤的重量比為8∶1，在抽提裝置中，溶劑與煤粉的氣固混合物連續并流下落過程中進行超臨界氣體抽提，氣態抽提溶劑與汽態燃料油的混合物與殘煤靠重力分離后，混合物從上部連續放出，殘煤定時從下部排出，所述混合物經至少兩個分離器逐級等溫降壓使燃料油分離出來，氣態抽提溶劑冷凝后循環使用，不凝氣計量后貯存備用。
附圖
為煤的超臨界氣體連續抽提工藝流程圖。粉碎至上述粒度的粉煤與所述的溶劑從加料口(a)加入配料罐(1)，制30-40重%的煤漿，經攪拌均勻后進入泵送系統。該泵送系統由電子稱(2)、煤漿罐(3)、攪拌循環泵(4)、溶劑計量管(5)和煤漿泵(6)所組成。開車時，溶劑經計量管(5)入煤漿泵(6)增壓至所述的抽提壓力后進入抽提裝置;正常運轉后，把溶劑逐漸切換為煤漿;停車時，再切換為溶劑，用溶劑沖洗管道及泵(6)中的煤漿;作物料衡算時，將由配料罐(1)制成的煤漿加入煤漿罐(3)中，由電子稱(2)進行動態測量，攪拌循環泵(4)邊攪拌、邊循環、邊增壓供給煤漿泵(6)再增至抽提壓力，與予熱后的氣態溶劑混合后進抽提裝置。這種泵送系統可以保證煤漿不沉淀，高壓煤漿泵(6)運行穩定。所述的抽提裝置由中心管(20)、抽提器(7)、高溫高壓柔性石墨密封伐(8)及(8)、貯煤管(10)、殘煤管(9)所組成;氣態抽提溶劑與粉煤的混合物(其重量比為8∶1)并流進入中心管(20)，在所述的抽提壓力與抽提溫度下，可部分地從煤中抽出燃料油，落入抽提器(7)后，繼續進行抽提反應，然后靠重力使殘煤與汽態的燃料油及氣態抽提溶劑的混合物分離，混合物從抽提器頂部排出，殘煤落入貯煤管(10)，緊急狀態下可從(h)放空;在伐(8)與(8)關閉狀態下，由(b)用N2增壓至略低于抽提壓力，打開伐(8)，將殘煤放入殘煤管(9)，關閉伐(8)，由(C)放空常壓，開伐(8′)，由d放出殘煤。抽提溶劑的予熱進料系統由計量管(18)、溶劑泵(17)、予熱器(16)及(15)組成。產品的回收分離系統由分離器(11)及(12)、冷凝器(13)、濕式流量計(14)及氣柜(19)組成;來自抽提器(7)的汽態燃料油及氣態抽提溶劑的混合物，采取必要的保溫或加熱措施，在稍高于溶劑臨界溫度下，經過至少兩個分離器逐級將壓力降至接近抽提溶劑的臨界壓力，使燃料油分離出來，分別由(e)及(f)放出，汽態的抽提溶劑，經冷凝器(13)冷凝后由(g)放出并循環使用，不凝氣CO2、CH4等經濕式流量計(14)計量后放入氣柜(19)備用。
本發明與已有技術相比最大的優點是實現了煤超臨界氣體抽提過程的連續化并提供了為實現過程連續化而專門設計的裝置與部件。采用冷態高壓煤漿進料是實現過程連續化的第一步;殘煤與氣(汽)態混合物在抽提裝置中的有效分離，使目的產品能連續排出;采用了高溫高壓柔性石墨密封伐，實現了在連續進料、連續放出目的產品的同時可以定期排放殘煤，過程的連續化為工業化奠定了基礎。
實施例涉及本實施例的原煤、提抽溶劑、產品、工藝條件及試驗結果分述如下1.原煤工業分析、元素分析、粒度分析及葛金干餾焦油的分析采用國家規定的分析方法分析，其分析結果見表1。
A.代表云南尋甸褐煤，B代表山西繁峙褐煤，二者都是粉碎至80～120目。
2.溶劑各種溶劑的臨界溫度與臨界壓力如表2所示。
本實施例采用的混合提抽溶劑粗二甲苯組成為甲苯36.47%、二甲苯38.01%、三甲基環己烷20.65%，其余為C8烷烴。這是蒸餾焦油時在甲苯和二甲苯之間取出的中間餾份，來源豐富，價格便宜，抽提效果好。
3.產品產品分析采用國家規定的標準，結果見表3
燃料油蒽氏蒸餾結果如下表
不凝氣脫除CO2后熱值為6000～7000大卡/立方米。
由殘煤成型后做成的活性炭與市售的河南活性炭的對比如下表
由上述分析測定結果可知，燃料油可直接作為重柴油或進一步加工成輕柴油等化工產品。不凝氣可作為燃料煤氣，殘煤可制成廉價活性炭，且性能較好。
4.工藝參數及相應的試驗結果(1)抽提溫度由試驗編號1-5可知，采用甲苯抽提，在其他工藝參數基本不變的情況下，隨著溫度從340℃提高到420℃，油收率從19.4%提高到26.5%，氣體收率從0.1%提高到6.5%。由試驗編號29～31可知，采用粗二甲苯抽提，其他工藝參數基本不變，隨著溫度從385℃提高到425℃，油收率從29.6%提高到44.3%，氣體收率從2.9%提高到4.7%。抽提溫度必須高于所用抽提溶劑的臨界溫度低于該溶劑的裂解溫度，以保證溶劑不液化、不裂解、油收率高而氣體收率不致于過高。
(2)抽提壓力從試驗編號26-28和32-34可知，提高壓力、油收率增加，這是因為抽提壓力的提高會增加抽提氣體的密度，而隨著抽提氣體密度增加，抽提效率也隨之提高。
(3)抽提溶劑的影響由試驗編號13-14與19-20的對比可知，混合溶劑比單一溶劑的油收率高。
(4)煤種影響由試驗編號6和14，26和20的對比可知，A比B有更高的油收率。
(5)長期連續運轉結果工藝條件原料為A，溶劑為粗二甲苯，溶煤比為8∶1，罐(1)制備的煤濃度為30W%，泵(6)的入口壓力為0.02-0.04Mpa，出口壓力為12Mpa(即抽提壓力)，抽提溫度為400℃，予熱器(16)的溫度為380℃，予熱器(15)的溫度為420℃，分離器(11)溫度為370-380℃，壓力為8.0Mpa.分離器(12)溫度為370-380℃，壓力為4.5Mpa，冷凝器(13)同水冷至常溫，壓力為0～0.5Mpa。
五天運轉結果如下表
權利要求
1.一種用于煤超臨界氣體連續抽提制備燃料油的方法，采用苯、甲苯、二甲苯或它們的混合物為抽提溶劑，抽提溫度為360～420℃，抽提壓力為10～18MPa，其特征在于連續抽提的工藝過程如下-將煤粉碎至80～120目，在制漿罐中與所說的抽提溶劑制成含煤30～40%(重)的煤漿，-經泵送系統將制成的煤漿增壓至所說的抽提壓力送至抽提裝置頂部，-抽提溶劑經計量、增壓至抽提壓力，加熱至略高于抽提溫度，與上述煤漿混合后進入抽提裝置，總包的溶劑與煤的重量比為8∶1，-在抽提裝置中，溶劑與煤粉的氣固混合物連續并流下落過程中進行超臨界氣體抽提，氣態抽提溶劑與汽態燃料油的混合物與殘煤靠重力分離后，混合物從上部連續放出，殘煤定時從下部排出，-所述混合物經至少兩個分離器逐級等溫降壓使燃料油分離出來，氣態抽提溶劑冷凝后循環使用，不凝氣計量后貯存備用。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的泵送系統由電子稱(2)、煤漿罐(3)、攪拌循環泵(4)、溶劑計量管(5)和煤漿泵(6)所組成，實現了邊計量、邊攪拌、邊循環、邊增壓的穩定連續運行。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的抽提溶劑為粗二甲苯餾份段。
4.為權利要求1所述方法專門設計的抽提裝置，其特征在于它由中心管(20)、抽提器(7)、高溫高壓柔性石墨密封環(8)和(8)、貯煤管(9)所組成，實現了連續進料，并流連續抽提，連續放出目的產品，定時排出殘煤的連續過程。
全文摘要
本發明是煤的超臨界氣體連續抽提的一種方法。主要解決了過程連續化的問題，它包括煤漿連續進料的泵送系統，超臨界氣體連續抽提裝置，高溫高壓下定時排渣系統及溶劑、燃料油的連續回收分離系統。該方法可用于煤、油頁巖等化石燃料的超臨界抽提。
文檔編號C10G1/04GK1032027SQ87102560
公開日1989年3月29日 申請日期1987年4月2日 優先權日1987年4月2日
發明者武練增, 朱亞杰, 楊煌, 劉東勛, 沈滿珍 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所