一種煤直接液化油加氫穩定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煤直接液化油加氫穩定方法。
【背景技術】
[0002] 近年來國際石油市場風云變幻，價格迭起，能源安全問題引起各國的廣泛關注。世 界各國為了降低對石油資源的依賴，確保能源安全，都積極開發新型燃料。中國的國情是貧 油富煤。因此，開發煤基液體燃料是解決我國天然石油短缺的一條重要途徑。
[0003] 煤炭直接液化工藝所產生的液化油稱為煤直接液化油。煤直接液化油是一種復雜 的烴類化合物混合體系，通常其芳烴含量高達60-80重量％，烯烴含量約為10重量％，硫、 氮、氧等雜原子含量較高，穩定性差，極易生成不利于后續運輸和加工的物質。因此，需要采 用加氫的方法對煤直接液化油進行預處理，最大限度地脫除硫、氮、氧等雜原子，飽和煤液 化油中烯烴，使煤液化油中雙環及多環芳烴部分氫化，此加氫過程稱為煤直接液化油的加 氫穩定。煤直接液化油加氫穩定的主要作用是：一是將經過加氫穩定處理后的重質油餾分 循環回煤炭直接液化裝置作為循環供氫劑；二是對直接煤液化油進行初加工，為后續加氫 提質提供較為穩定的原料。
[0004] CNl 141362C公開了一種煤液化油的穩定加氫方法，該方法包括：過濾后的煤液化 油與氫氣進入穩定加氫反應器，與加氫保護劑、加氫精制催化劑接觸，穩定加氫反應器的流 出物依次經過高壓分離器、低壓分離器、分餾塔，分離得到輕餾分和尾油餾分，從高壓分離 器分離出富氫氣流與新鮮氫氣混合，循環回穩定加氫反應器。該方法能最大限度地脫除液 化油中的氮、硫等雜原子，降低其烯烴和芳烴含量，提高產品的穩定性。由于未轉化煤粉和 煤液化催化劑在反應器頂部沉積，采用該方法對煤直接液化油進行加氫處理時，易造成反 應器壓降上升，縮短裝置運轉周期。
[0005] CN100378201C公開了一種煤液化油加氫穩定的方法，該方法包括：煤液化油經過 濾后，與氫氣從反應器底部進入膨脹床反應器，與加氫精制催化劑接觸，反應器流出物經氣 液分離、分餾，分離得到產品；從高壓分離器分離出的富氫氣流循環回膨脹床反應器。該方 法采用膨脹床反應器，有效地緩解反應器壓降上升過快的現象，并抑制反應器入口催化劑 過快失活，延長開工周期，同時能脫除煤液化油中氮，提高煤液化油質量。
[0006] 但是，上述煤液化油加氫穩定技術均米用常規的氣-液-固三相加氫工藝技術，為 了帶走大量的反應熱、抑制催化劑積炭生焦，需要大量的循環氫及其相應的循環系統，一方 面使得氫氣消耗量大、反應溫升不可控；另一方面使得加氫裝置的體積較為龐大，裝置的投 資成本及操作能耗。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于克服現有的煤直接液化油加氫穩定方法需要大量循環氫，導致 加氫裝置龐大且投資成本和操作能耗高的問題，提供一種煤直接液化油加氫穩定方法，該 方法無需循環氫，能有效地降低煤直接液化油中的雜質含量，而且能夠有效地抑制催化劑 生焦，延長裝置的穩定運行時間。
[0008] 本發明提供了一種煤直接液化油加氫穩定方法，該方法包括：將氫氣通過平均孔 徑為納米尺寸的孔送入煤直接液化油中，得到含氫液化油；將所述含氫液化油以向上流動 的方式送入管式反應器中，在液相加氫處理條件下與裝填在管式反應器中的加氫催化劑接 觸。
[0009] 采用本發明的方法對煤直接液化油進行加氫，能夠獲得較好的加氫處理效果，有 效地降低煤直接液化油中的雜質(如硫、氮、氧、金屬）含量和殘炭量，使煤直接液化油的多 環芳烴部分氫化，降低煤液化油的膠質和浙青質含量。
[0010] 并且，本發明的方法無需循環氫，縮減了加氫反應裝置的規模，降低了氣液分離裝 置的壓力等級，降低了加氫裝置的投資成本和操作能耗。
[0011] 另外，本發明的方法無需向加氫原料中引入稀釋油和/或循環油即可使加氫原料 攜帶足量的氫氣，提高了加氫反應裝置的有效處理量。
[0012] 本發明的方法能夠取得上述效果的原因可能是：本發明的方法將氫氣通過平均孔 徑為納米尺寸的孔送入煤直接液化油中，能夠使氫氣快速溶解在煤直接液化油中，未溶解 的氫氣則能高度分散在煤液化油中，從而使煤直接液化油攜帶足以滿足加氫反應需求的氫 氣；同時，本發明的方法使含氫液化油以向上流動的方式送入管式反應器中，這樣在反應過 程中，溶解并分散在液相物流中的氫氣基本不會聚集形成大的氣泡并從液相中逸出，從而 能夠確保加氫反應在液相中進行，提高加氫反應的速率；同時煤液化油中未轉化的煤粉隨 液體物料向上浮動并均勻分布在反應器中，最終隨反應物流離開反應器，而不是沉積在反 應器入口；催化劑床層完全浸潤在烴油中，反應溫升均勻，從而有效地降低了催化劑生焦的 趨勢，使催化劑長周期保持較高的催化活性。
【附圖說明】
[0013] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。
[0014] 圖1用于示意性地說明本發明使用的氣液混合器中鄰接液體通道和氣體通道的 構件的一種優選實施方式。
[0015] 圖2為圖1示出的構件的一種橫截面示意圖。
[0016] 圖3為圖1示出的構件的另一種橫截面示意圖。
[0017] 圖4為本發明使用的氣液混合器的結構示意圖。
[0018] 圖5為本發明的煤直接液化油加氫處理方法的一種實施方式。
[0019] 圖6為本發明的煤直接液化油加氫處理方法的另一種實施方式。
[0020] 圖7為本發明的煤直接液化油加氫處理方法的又一種實施方式。
[0021] 圖8用于說明氣液混合器與管式反應器之間的連接關系。
[0022] 附圖標記說明
[0023] 1 :通道 2 :管壁
[0024] 3 :多孔膜 4 :用于鄰接液體通道和氣體通道的構件
[0025] 5 :殼體 6:氣體入口
[0026] 7:液體入口 8:液體出口
[0027] 9 :氣液混合器 10 :氫氣
[0028] 11:煤直接液化油 12:管式反應器
[0029] 13 :法蘭盤 14 :法蘭盤
[0030] 15 :法蘭盤 16 :法蘭盤
【具體實施方式】
[0031] 本發明提供了一種煤直接液化油加氫穩定方法，該方法包括：將氫氣通過平均孔 徑為納米尺寸的孔送入煤直接液化油中，得到含氫液化油；將所述含氫液化油以向上流動 的方式送入管式固定床反應器中，在液相加氫處理條件下與加氫催化劑接觸。
[0032] 本發明中，所述平均孔徑為納米尺寸的孔的平均孔徑一般可以為Inm至lOOOnm， 優選為30nm至1000 nm,更優選為30nm至800nm，進一步優選為50nm至500nm。所述平均孔 徑采用掃描電鏡法測定。
[0033] 從進一步提高氫氣在煤直接液化油中的分散混合效果，進而使得氫氣能更快更均 勻地分散在煤直接液化油中的角度出發，孔徑處于50-500nm范圍內的孔的數量占總孔數 量的比例為95%以上。
[0034] 可以采用各種方法將氫氣通過平均孔徑為納米尺寸的孔注入煤直接液化油中。
[0035] 在本發明的一種優選實施方式中，氫氣通過一種氣液混合器被注入煤直接液化油 中，所述氣液混合器包括至少一個用于容納煤直接液化油的液體通道和至少一個用于容納 氫氣的氣體通道，所述液體通道和所述氣體通道之間通過一構件鄰接，所述構件的至少部 分為有孔區，所述有孔區具有所述平均孔徑為納米尺寸的孔，氫氣通過所述平均孔徑為納 米尺寸的孔被注入煤直接液化油中。本發明中，術語"液體通道"是指能夠容納煤直接液化 油的空間；術語"氣體通道"是指能夠容納氫氣的空間。
[0036] 所述構件的至少部分為有孔區，所述有孔區沿所述構件的長度方向延伸。優選地， 所述有孔區覆蓋整個構件（即，所述液體通道和所述氣體通道之間通過具有所述平均孔徑 為納米尺寸的孔的構件鄰接，氫氣通過所述孔而被注入煤直接液化油中）。所述有孔區具有 所述平均孔徑為納米尺寸的孔，以使氫氣通過所述具有平均孔徑為納米尺寸的孔被注入煤 直接液化油中。
[0037] 所述構件可以為各種能夠使容納于所述氣體通道內的氫氣通過所述平均孔徑為 納米尺寸的孔而進入容納于液體通道內的煤直接液化油中的構件。在一個實例中，所述構 件由多孔材料形成，其中的孔的平均孔徑為納米尺寸。在另一個實例中，所述構件包括基體 以及附著在所述基體上的多孔膜，所述基體具有通孔，所述多孔膜可以位于所述基體的與 容納于所述液體通道內的煤直接液化油接觸的表面上，也可以位于所述基體的與容納于所 述氣體通道內的氫氣接觸的表面上。優選地，所述多孔膜位于所述基體的與容納于所述液 體通道內的煤直接液化油接觸的表面上。所述多孔膜中的孔為前文所述的平均孔徑為納米 尺寸的孔。所述基體上的通孔的平均孔徑沒有特別限定，只要能