一種煤直接液化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煤直接液化方法，尤其涉及一種具有兩個操作模式不同的反應區 的煤直接液化方法。
【背景技術】
[0002] 煤直接液化是能源轉化效率最高的煤轉化技術之一，因此受到了世界上許多國家 的重視。現有的煤直接液化工藝主要分為鼓泡床、漿態床和環流反應器三種。其中，漿態床 工藝的操作條件一般為：反應器內的反應溫度320?480°C，反應壓力8?25MPa，體積空 速0. 3?3h-l，氫油體積比500?2000。漿態床工藝的催化劑可分為固體粉末催化劑、油 溶性催化劑和水溶性催化劑三類，目前工業上主要使用的是固體粉末催化劑。用于漿態床 的固體粉末催化劑一般可分為：①金屬催化劑，比如鎳、鑰、鎢等；②金屬鹵化物，比如氯化 鋅、氯化錫等；③鐵系催化劑，比如各種含鐵的天然礦石、含鐵的工業殘渣、氧化鐵、硫化鐵、 氫氧化鐵等。
[0003] 到上世紀末，德國、美國、日本、俄羅斯、中國等國家都分別開發出了各具特色的煤 直接液化技術，我國神華集團以"一種煤炭直接液化的方法"（CN1587351A)為基礎建成了 100萬噸油/年的工業生產裝置，于2008年投產。這些技術所選用的反應器都表現出一個 共同特點，就是反應器內的氣體含率偏高，影響了高壓反應系統的利用效率，例如，德國的 IGOR技術和日本的NEDOL技術采用漿態床反應器，反應器內的氣體含率大約40 % (v/v)，美 國的H-Coal技術和中國神華煤直接液化技術選用強制內循環反應器，有效地降低了反應 器內的氣體含率，但氣體含率仍高達30% (v/v)以上。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術存在的不足，本發明提出了 一種煤直接液化方法，該方法采用了兩 個操作模式不同的反應區，不僅可以提高加氫反應器的容積負荷，而且與現有的漿態床煤 直接液化方法相比，具有更好的煤液化效果。
[0005] 本發明的主要內容如下：
[0006] 1. -種煤直接液化方法，包括：煤漿、氫氣和催化劑進入第一反應區，三者的混合 物流在第一反應區內向上流動，并在漿態床煤直接液化的條件下反應；所述混合物流流出 第一反應區后，經氣液分離分成氣相物流和液相物流；所述液相物流進入第二反應區并向 下流動，與進入第二反應區并向上流動的氫氣逆流接觸，在漿態床煤直接液化的條件下反 應；所述液相物流流出第二反應區后，部分或全部進入分離系統進行分離。
[0007] 2.按照1所述的方法，其特征在于，第二反應區的反應溫度比第一反應區的反應 溫度高20°C?KKTC，優選高20°C?50°C。
[0008] 3.按照1或2所述的方法，其特征在于，第一反應區的反應條件為，反應溫度 380°C?450°C，優選為410°C?440°C ;反應壓力為5. OMPa?25. OMPa，優選為10. OMPa? 20. OMPa ;體積空速為0. 1?1.0,優選為0. 2?0.6 ;氫油體積比為200?1500,優選為 300 ?900 ;和
[0009] 第二反應區的反應條件為，反應溫度430°C?480°C，優選為440°C?470°C ;反 應壓力為5. OMPa?25. OMPa，優選為10. OMPa?20. OMPa ;體積空速為0· 1?L 0,優選為 0· 2?0· 6 ;氫油體積比為200?1500,優選為300?900。
[0010] 4.按照前述任一的方法，其特征在于，第二反應區內，所述液相物流向下的流速小 于60mm/s,優選在20mm/s?50mm/s之間。
[0011] 5.按照前述任一的方法，其特征在于，所述第一反應區由一個或多個反應器所對 應的反應區域組成，優選由1?4個反應器所對應的反應區域組成；所述反應器優選內部 為空桶的反應器；所述多個反應器的聯接關系優選為串聯；和
[0012] 所述第二反應區由一個或多個反應器所對應的反應區域組成，優選由1?4個反 應器所對應的反應區域組成；所述反應器優選內部為空桶的反應器；所述多個反應器的聯 接關系優選為串聯。
[0013] 6.按照5所述的方法，其特征在于，第一和第二反應區之間不設置氣液分離器，所 述混合物流流出第一反應區后，進入第二反應區的反應器上部，在該反應器的上部分離成 氣相物流和液相物流。
[0014] 7.按照前述任一的方法，其特征在于，在所述分離系統內，將進入該系統的物流分 離成煤液化生成油和殘渣。
[0015] 8.按照前述任一的方法，其特征在于，還包括將煤粉與溶劑油配制成煤漿的步驟， 所述的溶劑油的來源為下述（A)、（B)、（C)之一或其任意的組合；
[0016] ⑷所述煤液化生成油經加氫、分餾獲得的溶劑油；
[0017] (B)石油重油和/或潤滑油溶劑精制抽出油；
[0018] (C)催化裂化循環油、催化裂化油漿、煤焦油、煤焦油重餾分、頁巖油、頁巖油重餾 分之一或其任意的組合經加氫、分餾獲得的溶劑油。
[0019] 9.按照前述任一的方法，其特征在于，所述流出第二反應區的液相物流，一部分進 入所述分離系統進行分離，另一部分與所述煤漿混合，循環回第一反應區。
[0020] 10.按照前述任一的方法，其特征在于，所述催化劑為固體粉末催化劑；催化劑顆 徑小于0. 1mm，催化劑活性金屬選自鐵、鈷、鑰、鎳、鎢之一或者是它們任意的組合；以重油 中的新鮮原料質量為100%計，催化劑用量為〇. 1 %?5%。
[0021] 與現有的漿態床煤直接液化技術相比，本發明的方法具有以下的優勢：
[0022] 1.大幅度降低了加氫反應器內的氣體分率。現有的漿態床煤直接液化技術中，反 應器內的氣體分率一般在30?40% (v/v)范圍內，而本發明的第二反應區內的氣體分率可 控制在20% (v/v)以下，從而明顯提高了第二反應區的容積負荷（單位體積單位時間內的 原料處理量）。
[0023] 2.提高了第二反應區內氫氣的純度和氫分壓，有利于加氫反應的進行。
[0024] 3.本發明的優選實施方式可以節省一個高溫高壓分離器設備，從而降低建設投 資。
[0025] 4.采用兩個反應區的負荷相對比較均勻，便于穩定操作控制。
[0026] 5.采用本發明方法，既可以避免輕組分的過度裂化，又可以使相對惰性的組分得 到更充分的轉化。
[0027] 本發明的其他特征和優點將在【具體實施方式】中進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發明的一種優選實施方式的示意流程圖。
[0029] 圖2為本發明的另一種優選實施方式的示意流程圖。
[0030] 如圖1和圖2中所示，一段反應器可以是一個反應器，也可以是兩個或兩個以上串 聯的反應器組；二段反應器可以是一個反應器，也可以是兩個或兩個以上串聯的反應器組； 分離器1可以是一個分離器，也可以是兩個或兩個以上的分離器組；分離器2可以是一個分 離器，也可以是兩個或兩個以上的分離器組；分餾系統包括常壓和減壓兩部分，分別設置有 常壓塔和減壓塔。
【具體實施方式】
[0031] 除非另有定義，本說明書中的術語都具有本領域通常的含義。有沖突時，以本說明 書的定義為準。
[0032] 除非明確說明，本說明書中未提及的內容均直接適用本領域中已知的那些而無需 進行改變。
[0033] 本發明中的實施方式之間可以任何方式自由結合，由此形成的技術方案均應被視 為本發明原始公開的一部分，而不應被視為是本文未曾披露或預期過的新內容，除非本領 域技術人員認為該結合明顯不合理。本發明所公開的所有特征可以任意組合，這些組合應 被理解為本發明所公開的內容，除非本領域技術人員認為該組合明顯不合理。本說明書所 公開的數值點，不僅包括具體公開的數值點，還包括各數值范圍的端點，這些數值點所任意 組合的范圍都應被視為本發明已公開或記載的范圍，不論本文中是否一一公開了這些數值 對。
[0034] 以下結合附圖詳細闡述本發明的方法。
[0035] -、本發明的第一種優選實施方式
[0036] 本實施方式的原則工藝流程如圖1所示。將干煤粉、催化劑與溶劑油按照一定的 比例配制成煤漿，經原料泵（圖中未標出）升壓后與氫氣混合進入加熱爐，在加熱爐內將煤 漿、氫氣、催化劑的混合物加熱至接近第一段反應器（其中的反應區域為第一反應區）入 口溫度，然后進入第一段反應器底部，煤漿、氫氣、催化劑所組成的混合物流在第一段反應 器內向上流動，并在漿態床煤直接液化的條件下反應，反應生成物從第一段反應器的頂部 流出，全部進入第二段反應器（其中的反應區域為第二反應區）的上部，在第二段反應器的 上部分為氣相物流和液相物流兩部分，其中氣相物流從第二段反應器的頂部流出，經過換 熱冷凝后在低溫高壓分離器1中分離成富氫氣體、輕油和水，其中輕油經減壓后進入分餾 系統，富氫氣體經氫氣提純后循環至第一段、第二段反應部分；在第二段反應器上部分離得 到的液相物流自第二段反應器的上部在重力的作用下向下流動，與第二段反應器下部注入 的氫氣進行逆流接觸，并在漿態床煤直接液化的條件下反應，第二段反應器內的過量氫氣 和反應生成的氣體，在第二段反應器上部與分離自第一段反應器產物物流的氣體混合后從 第二段反應器的頂部流出，第二段反應后的液體物流在第二段反應器的底部排出，該液體 物流的部分或全部經減壓后進入高溫中壓分離器2,分離器2的氣相部分經換熱冷凝、降壓 后與分離器1的液相部分混合進入分餾系統，分離器2的液相部分進一步降壓后進入分餾 系統；來自分離器1和分離器2的液相可以分別進入分餾系統，也可以混合后進入分餾系 統。在所述分離系統內，將進入該系統的物流分離成煤液化生成油和殘渣，其中殘渣排出裝 置，煤液化生成油進入加氫穩定部分，經