專利名稱::一種采用煤矸石為原材料生產(chǎn)代用柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域中的燃料油,具體說是采用煤矸石為原材料生產(chǎn)代用柴油的一種新方法。
背景技術(shù):
:在能源緊缺的當(dāng)今世界,節(jié)省燃料油和替代燃料油成為當(dāng)務(wù)之急,煤矸石作為廢棄物以成歷史,盡管少部分作為制磚填充物,但由于質(zhì)量不過關(guān),還是不能利用;頁巖油渣是頁巖干餾后的廢棄物,含有微量重質(zhì)烴,有些工廠能將其與煤炭混合燃燒掉,而其燃燒過程產(chǎn)生的污染比煤炭直接燃燒高過幾倍,綜上所述二種物料始終不能充分利用,給國家造成了很大的浪費和污染。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述諸多問題和柴油市場求大于供,發(fā)明了一種制取代用柴油的新方法,整個工藝流程均不采用加氫方法和加氫裝置,設(shè)備投資大幅度降低,原材料易得,工藝方法簡單,生產(chǎn)成本低廉,以此即解決了廢棄物給環(huán)境帶來的污染問題,又能為能源市場提供優(yōu)質(zhì)、價廉、具備市場競爭力的代用柴油。采用煤矸石為主要原材料生產(chǎn)代用柴油的方法,其工藝流程由破碎、粉碎、攪拌、反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過濾各工序組成,A)原材料配方及含量(按重量%)比煤矸石和/或頁巖油渣60-30(煤矸石和頁巖油渣共同作為原料時,它們的混合物中煤矸石的重量含量通常為40-60%),氯化鋁或氯化鋅0.8-1.2,溶劑30-60,助劑2.5-3.5,激活劑:5-7;a)助劑為丁醇、十六醇和/或十八醇,通??蔀橛墒己褪舜级N組份組成的混合物,混合物中十六醇的重量含量為40-60%;b)溶劑首次攪拌時為脫晶蒽油,連續(xù)生產(chǎn)后,采用蒸餾工序溫度340-38(TC的餾分物為溶劑,當(dāng)餾分物不足時可采用脫晶蒽油補(bǔ)足;c)激活劑為四氫化萘;d)調(diào)合劑為硝酸戊酯;B)生產(chǎn)代用柴油的方法及各工序技術(shù)參數(shù)a)煤矸石和/或頁巖油渣破碎為《lcm的顆粒,粉碎為《200目的細(xì)粉,破碎工序應(yīng)除去金屬類雜質(zhì);b)通常反應(yīng)溫度為410-45(TC,壓力為5.5-9.5MPa,反應(yīng)時間^1小時;較佳反應(yīng)時間1-3小時,較佳壓力為5.5-8.5MPa下,較佳反應(yīng)溫度為420-440°C;最佳反應(yīng)溫度420-44(TC,最佳反應(yīng)壓力為6-7MPa,最佳反應(yīng)時間為1.5_2.5小時;c)蒸餾溫度最終溫度為38(TC,半成品柴油的切取溫度為34(TC,溶劑餾分物切取溫度為340-380°C;e)調(diào)合工序加入的調(diào)合劑量,按柴油國標(biāo)確定調(diào)合劑的添加重量,通常狀態(tài)下,調(diào)合劑應(yīng)為被調(diào)合物料的0.5-1%。;再按常規(guī)的方法經(jīng)過過濾,除去雜質(zhì),即可生產(chǎn)出成品代用柴油。本發(fā)明的積極效果是所采用的破碎機(jī)、粉碎機(jī)、蒸餾釜和反應(yīng)釜等裝置,均為常規(guī)石油化工設(shè)備,不采用加氫方法和加氫裝置,節(jié)省了高昂的設(shè)備投資,原材料易得,工藝方法簡單,成本低廉,無環(huán)境污染,廢棄物對環(huán)境的污染和柴油的短缺社會難題,提供了一種新的解決之道。圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。具體實施方式實施例1生產(chǎn)本發(fā)明提供的合格代用柴油依據(jù)本發(fā)明提供的原材料配方及含量(按重量%)比,即重量含量各50%的煤矸石和頁巖油渣混合物為60%,溶劑30%,氯化鋁1%,助劑3%,激活劑6%的比例,準(zhǔn)備所需原材料,煤矸石300kg,頁巖油渣300kg,溶劑脫晶蒽油300kg,氯化鋁10kg,丁醇30kg,四氫化萘60kg,接著按圖1所示的工藝流程進(jìn)行操作,在破碎工序?qū)⒁褌潺R的煤矸石和頁巖油渣經(jīng)破碎機(jī)使它們粒度達(dá)到lcm,進(jìn)入粉碎工序經(jīng)粉碎機(jī)使它們的粒度達(dá)到200目,攪拌工序把200目粒度的煤矸石、頁巖油渣和已備好的溶劑,即首次投料將300kg的脫晶蒽油、氯化鋁以及助劑丁醇、激活劑四氫化萘按配方比例投入到攪拌缸中,充分?jǐn)嚢杈鶆?,之后,進(jìn)入反應(yīng)釜轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序,反應(yīng)溫度410°C,壓力為5.5Mpa,時間為3小時,接著進(jìn)入蒸餾工序,蒸餾釜內(nèi)最高溫度為38(TC,34(TC前段的分餾物為半成品柴油,待調(diào)合,340-38(TC分餾的物質(zhì)可做溶劑,在連續(xù)生產(chǎn)過程中,可循環(huán)使用,余下的殘渣為瀝青,半成品柴油進(jìn)入調(diào)合工序選用硝酸戊酯作調(diào)合劑,在常溫下向半成品柴油中加入硝酸戊酯時,應(yīng)事先檢測半成品柴油的技術(shù)指標(biāo),符合柴油國標(biāo)的代用柴油,應(yīng)停止加入硝酸戊酯,調(diào)合劑加入量一般為0.5-1.0%。,再經(jīng)過過濾,除去雜質(zhì),即可生產(chǎn)出成品代用柴油151.8kg,瀝青544.2kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。生產(chǎn)工序中的加熱工藝,可以采用電加熱或蒸氣加熱方法,也可以是煤氣、燃油或是熔鹽;反應(yīng)釜、蒸餾釜的操作過程,可以采用間歇或連續(xù)方式,蒸餾釜亦可以采用無熱源精餾塔,反應(yīng)釜亦可采用塔式反應(yīng)器。所生產(chǎn)的代用柴油,各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于國家0#柴油的指標(biāo),其具體檢驗結(jié)果參見表1所示,在農(nóng)用柴油車試用,起動、運行,負(fù)載、爬坡,效果和0#柴油類同,因價格低,深受用戶歡迎。實施例2采用本發(fā)明生產(chǎn)代用柴油,依據(jù)原料配方及含量(按重量%)比,即煤矸石25%,頁巖油渣25%,溶劑40%,助劑3%,氯化鋅1%,激活劑6%的比例,備料煤矸石和頁巖油渣各250kg,溶劑采用蒸餾釜340-38(TC溫度的分餾物作溶劑共400kg,氯化鋅10kg,十六醇30kg,四氫化萘60kg。生產(chǎn)工藝條件首先將煤矸石和頁巖油渣破碎至lcm,接著粉碎至200目,接著轉(zhuǎn)入攪拌工序,把500kg粒度為200目的煤矸石和頁巖油渣的粉狀物、400kg溶劑、氯化鋅10kg、十六醇30kg、四氫化萘60kg分別加入攪拌缸中,充分?jǐn)嚢杈鶆颍又M(jìn)入反應(yīng)釜采用電加熱方式加熱至420°C,壓力為6MPa,反應(yīng)時間2小時之后,轉(zhuǎn)入蒸餾工序,蒸餾釜內(nèi)加熱至380°C,切取溫度為340°C,340°C前的分餾物為代用柴油半成品,340-380°C分餾物為溶劑,可循環(huán)使用,余渣為瀝青,半成品柴油轉(zhuǎn)入調(diào)合工序,要在常溫下加入硝酸戊酯,硝酸戊酯的加入量以檢測結(jié)果而確定,當(dāng)半成品柴油技術(shù)指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的國標(biāo)(國標(biāo)GB252-2000)時,應(yīng)停止加入硝酸戊酯,通常硝酸戊酯添加量為0.5_1.0%。,再經(jīng)過過濾除雜工序,即生產(chǎn)出代用柴油126.5kg,瀝青485.5kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。實施例3按本發(fā)明配方及組份含量(按重量%)比,煤矸石20%,頁巖油渣20%,溶劑50%,氯化鋁1%,助劑十八醇3%,激活劑6%的比例,準(zhǔn)備各物料,煤矸石200kg,頁巖油渣200kg,溶劑500kg,氯化鋁10kg,十八醇30kg,四氯化萘60kg。在生產(chǎn)工藝流程中,反應(yīng)釜加熱至43(TC,反應(yīng)壓力為6.5MPa,反應(yīng)時間為1.0小時,其它工序與前述兩實施例相同,同樣可生產(chǎn)出合格代用柴油101.2kg,瀝青406.8kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。實施例4按本發(fā)明配方及組份含量(按重量%)比,煤矸石30%,溶劑60%,氯化鋅1%,助劑3%,激活劑6%的比例準(zhǔn)備所需材料,煤矸石300kg,溶劑600kg,,由于生產(chǎn)過程為連續(xù)進(jìn)行,溶劑為從蒸餾工序提取340-38(TC的餾分物即可,助劑為十六醇15kg,十八醇15kg,共30kg,氯化鋅10kg,四氫化萘60kg;在生產(chǎn)工藝流程中,反應(yīng)加熱至440°C,反應(yīng)壓力為7MPa,反應(yīng)時間為1.5小時,其它工序與前述實施例相同,亦可生產(chǎn)出合格代用柴油67.8kg,瀝青353.2kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。實施例5按本發(fā)明配方及組份含量(按重量%)比,煤矸石45%,溶劑45%,氯化鋁1%,助劑3%,激活劑6%的比例準(zhǔn)備所需材料,煤矸石450kg,溶劑450kg,氯化鋁10kg,丁醇30kg,四氫化萘60kg;在生產(chǎn)工藝流程中,反應(yīng)加熱至450°C,反應(yīng)壓力為7.5MPa,反應(yīng)時間為2.5小時,其它工序與前述實施例相同,亦可生產(chǎn)出合格代用柴油101.7kg,瀝青457.3kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。實施例6按本發(fā)明配方及組份含量(按重量%)比,煤矸石45%,溶劑45%,氯化鋁1.2%,助劑2.5%,激活劑5.3%的比例準(zhǔn)備所需材料,煤矸石450kg,溶劑450kg,氯化鋁12kg,丁醇25kg,四氫化萘53kg;在生產(chǎn)工藝流程中,反應(yīng)加熱至450°C,反應(yīng)壓力為9MPa,反應(yīng)時間為2.5小時,其它工序與前述實施例相同,亦可生產(chǎn)出合格代用柴油101.7kg,瀝青457.3kg(瀝青可根據(jù)需求深加工成筑路瀝青、防水瀝青等)。上述產(chǎn)成品各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過0#柴油標(biāo)準(zhǔn),且成本低,設(shè)備簡單,投資少,是一項充分利用廢棄物、減少環(huán)境污染,很有推廣價值的生產(chǎn)代用柴油的新方法。表1國家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(沈陽)檢驗報告,依據(jù)GB252-2000標(biāo)準(zhǔn)檢驗,樣品檢驗結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種采用煤矸石為原材料生產(chǎn)代用柴油的方法,其工藝流程包括反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過濾等工序,其特征在于可按如下工序過程進(jìn)行,1)混合反應(yīng)首先將原材料于壓力為5.5-9.5MPa下混合反應(yīng),反應(yīng)溫度為410-450℃,反應(yīng)時間應(yīng)≥1小時;按重量計,原材料組成為煤矸石和/或頁巖油渣30-60份、氯化鋁或氯化鋅0.8-1.2份、溶劑30-60份、助劑2.5-3.5份、激活劑5-7份,所有原料的最終總和為100份;所述激活劑為四氫化萘;所述助劑為丁醇、十六醇和/或十八醇;所述溶劑為脫晶蒽油和/或蒸餾工序中溫度340-380℃的餾分物;2)蒸餾將步驟1)所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾,最終切取溫度為380℃,收集切取溫度為≤340℃前的餾分即為半成品柴油,切取溫度為>340至380℃的餾分物為溶劑組份,溫度>380℃的為瀝青;3)調(diào)合于半成品柴油中加入十六烷值改進(jìn)劑,其加入量被調(diào)合物料重量的0.5-1.0‰,即可生產(chǎn)出成品代用柴油。2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述助劑由十六醇和十八醇二種組份組成的混合物,混合物中十六醇的重量含量為40-60%。3.按照權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于所述煤矸石和頁巖油渣共同作為原料時,它們的混合物中煤矸石的重量含量為40-60%。4.按照權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于所述步驟l)中溶劑的加入,首次投料時為脫晶蒽油;連接生產(chǎn)后,采用蒸餾工序切取溫度340-38(TC的餾分物為溶劑,當(dāng)餾分物不足時可采用脫晶蒽油補(bǔ)足。5.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述步驟1)中較佳反應(yīng)時間1-3小時,壓力為5.5-8.5MPa下混合反應(yīng),反應(yīng)溫度為420_440°C。6.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述步驟1)中最佳反應(yīng)時間1.5-2.5小時,壓力為6-7MPa下混合反應(yīng),反應(yīng)溫度為420-440°C。7.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述步驟1)反應(yīng)前煤矸石和/或頁巖油渣應(yīng)首先破碎成《lcm的顆粒,顆粒再粉碎成為《200目的細(xì)粉,破碎工序中應(yīng)除去金屬類雜質(zhì);細(xì)粉再與氯化鋁或氯化鋅、溶劑、助劑、激活劑攪拌均勻后進(jìn)行混合反應(yīng)。8.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述十六烷值改進(jìn)劑為調(diào)合劑硝酸戊酯。全文摘要本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域中的燃料油,具體說是采用煤矸石為原材料生產(chǎn)代用柴油的一種新方法,采用煤矸石和/或頁巖油渣為主要原材料,其工藝流程由破碎、粉碎、攪拌、反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過濾各工序組成,整個工藝流程均不采用加氫方法和加氫裝置,設(shè)備投資大幅度降低,原材料易得,工藝方法簡單,生產(chǎn)成本低廉,以此即解決了廢棄物給環(huán)境帶來的污染問題,又能為能源市場提供優(yōu)質(zhì)、價廉、具備市場競爭力的代用柴油。文檔編號C10B53/06GK101712881SQ20081001354公開日2010年5月26日申請日期2008年10月7日優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日發(fā)明者任春山申請人:任春山