一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法，屬于煤直接液化【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法是按溶劑/煤質(zhì)量比為2～5，將粉碎后的原煤和一種甲醇混合溶劑，加入到帶閃蒸裝置的高壓反應(yīng)釜中，在0.1～2MPa?N2氣氛中，250～350℃恒溫?zé)崽幚?0～180min；然后經(jīng)閃蒸冷凝分離出溶劑和輕質(zhì)組分，所得處理煤冷卻后，直接加入液化溶劑和催化劑制備液化煤漿，用于直接加氫液化。同時，閃蒸冷凝液經(jīng)蒸餾分離，所得的溶劑循環(huán)使用。該方法具有良好的脫水改質(zhì)作用，直接液化轉(zhuǎn)化率較未處理煤提高10%以上，同時可以獲得4%以上的輕質(zhì)組分。此外，該方法具有成本低、工藝流程短、操作簡便、過程清潔等特點。
【專利說明】一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤直接液化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種煤直接液化的甲醇混合溶劑前處
理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤直接液化也稱加氫液化，一般指在高溫、高壓的氫氣和供氫溶劑中，對煤進行熱解、催化加氫和加氫裂解，使固體煤轉(zhuǎn)化為液體油的工藝過程。煤直接液化技術(shù)可以生產(chǎn)液體燃料，彌補石油資源短缺，具有非常重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略價值。
[0003]由于煤加氫反應(yīng)性較低，煤直接液化反應(yīng)需要在400~450°C高溫和IOMPa以上的高壓條件下才能完成。同時，直接液化原料煤一般采用活性較高的褐煤至煙煤階段的中低階煤。由于中低價煤水分含量和氧含量較高，反應(yīng)氫耗和能耗高，是制約煤直接液化的關(guān)鍵因素之一。所以通過煤的前處理，提高煤加氫液化反應(yīng)性，降低煤的水分和氧含量，有利于促進煤的高效液化。例如:日本NEDO針對澳大利亞高水分褐煤液化開發(fā)的褐煤液化工藝(BCL)中，采用了液化溶劑脫水的前處理工藝。
[0004]由于煤直接液化屬于多相反應(yīng)，傳質(zhì)過程顯著影響煤加氫液化。煤具有大分子結(jié)構(gòu)特征，其中不僅存在復(fù)雜的共價鍵交聯(lián)，而且存在大量的氫鍵等非共價鍵交聯(lián)作用。所以煤中大分子結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過充分溶脹后才能促進供氫溶劑、催化劑以及溶解H2對煤及其熱解產(chǎn)物進行加氫。專利CN101787310提供了一種褐煤預(yù)處理方法，利用甲醇對褐煤進行超臨界萃取，分離出萃取液后的萃余物用于熱溶催化液化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超臨界甲醇預(yù)處理可以改變褐煤微孔結(jié)構(gòu)，增大反應(yīng)比表面積，提高褐煤的轉(zhuǎn)化率。然而，由于甲醇溶劑極性強，對煤的浸潤能力較差，尤其對煤階較高的次煙煤浸潤和溶脹能力差，所以進行超臨界甲醇處理前需要一定的預(yù)溶脹處理。
[0005]本發(fā)明根據(jù)煤的結(jié)構(gòu)特點`，提供一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法。通過添加一種芳烴溶劑，改善甲醇溶劑對中低價煤的浸潤和溶脹能力，無需預(yù)溶脹處理，并可以根據(jù)煤種改變混合溶劑組成，對煤種的適應(yīng)性強。同時，采用閃蒸方法進行溶劑分離，所得處理煤可直接制備液化煤漿，直接用于液化，并具有同時脫除水、溶劑和輕質(zhì)組分的作用。此外，本發(fā)明在前處理過程中無需添加任何酸堿，冷凝液經(jīng)分離后所得混合溶劑可以循環(huán)利用，工藝過程清潔、簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種提高煤直接液化效率的甲醇混合溶劑前處理方法。通過高溫甲醇混合溶劑處理，松弛原煤中大分子結(jié)構(gòu)的非共價鍵作用，改善煤的浸潤和溶脹能力，提高供氫溶劑、氫氣和催化劑的傳質(zhì)能力，促進煤的加氫轉(zhuǎn)化。
[0007]本發(fā)明所提供的一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法具體步驟如下:
[0008](I)前處理:將粉碎后的原煤加入帶閃蒸裝置的高壓反應(yīng)釜中，按溶劑/煤質(zhì)量比為2~5的比例加入甲醇混合溶劑，釜內(nèi)空氣經(jīng)N2置換后，利用N2調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)壓力為
0.1~2MPa，然后開啟攪拌，并升溫至250~350°C，恒溫?zé)崽幚?0~180min ;所述甲醇混合溶劑由甲醇與一種芳烴組成，所述芳烴指甲苯或二甲苯，混合溶劑中芳烴的體積分數(shù)為10 ~40% ；
[0009](2)分離:步驟(1)結(jié)束時，停止攪拌，在處理溫度下靜置5min，然后，緩慢開啟卸壓閥，將煤和釜內(nèi)溶劑以及輕質(zhì)組分進行閃蒸分離，分離出的溶劑和輕質(zhì)組分經(jīng)冷凝器冷卻后收集，待釜內(nèi)壓力降至常壓后，停止加熱，并自然冷卻得到前處理煤；
[0010](3)液化:待高壓反應(yīng)釜中前處理煤冷卻至100°C以下，進行加氫液化。
[0011]進一步的，所述步驟(2)中冷凝器收集的閃蒸冷凝液經(jīng)蒸餾分離可分別得到混合溶劑和輕質(zhì)組分，所述分離出的混合溶劑可循環(huán)使用。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0013]1、本發(fā)明提供一種煤直接液化的甲醇混合溶劑前處理方法，與原煤相比，甲醇混合溶劑前處理煤液化轉(zhuǎn)化率提高10%以上，水分降低達80%以上，并可以分離得到一定量的輕質(zhì)組分；
[0014]2、通過添加一種芳烴溶劑，改善甲醇溶劑對中低價煤的浸潤和溶脹能力，無需預(yù)溶脹處理，并可以根據(jù)煤種改變混合溶劑組成，對煤種的適應(yīng)性強；
[0015]3、采用閃蒸方法進行溶劑分離，所得處理煤可直接制備液化煤漿，用于直接液化，并具有同時脫除水、溶劑和輕質(zhì)組分的作用；
[0016]4、前處理過程中無需添加任何酸堿，冷凝液經(jīng)分離后所得的混合溶劑可以循環(huán)利用，工藝過程簡單、清潔。
【具體實施方式】
[0017]為了進一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下通過具體實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實施例。
[0018]對照例1:在200ml高壓反應(yīng)器中依次加入10.0g神府煤原煤，0.5g催化劑(由FeS和S組成，摩爾比l)，25ml供氫溶劑四氫萘。密閉反應(yīng)器后以H2吹掃反應(yīng)器3次，置換反應(yīng)器中空氣，并試壓、檢漏后充入H2至5MPa。然后以10~15°C /min加熱速率將反應(yīng)器加熱至400°C，并在400°C條件下恒溫液化60min。最后，將反應(yīng)器冷卻至室溫，取出液化產(chǎn)物，并以四氫呋喃洗滌反應(yīng)釜，隨后所有液化產(chǎn)物以四氫呋喃為溶劑進行索氏抽提。根據(jù)80°C真空干燥后的THF抽余物重量計算神府煤直接液化轉(zhuǎn)化率為70.8%。其中，煤液化轉(zhuǎn)化率計算方法如下(daf,指干燥無灰基準):
【權(quán)利要求】
1.一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法，其特征在于，該方法具體步驟如下: (1)前處理:將粉碎后的原煤加入帶閃蒸裝置的高壓反應(yīng)釜中，按溶劑/煤質(zhì)量比為2~5的比例加入甲醇混合溶劑，釜內(nèi)空氣經(jīng)N2置換后，利用N2調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1~2MPa,然后開啟攪拌，并升溫至250~350°C，恒溫?zé)崽幚?0~180min ;所述甲醇混合溶劑由甲醇與一種芳烴組成，所述芳烴指甲苯或二甲苯，混合溶劑中芳烴的體積分數(shù)為10~40% ； (2)分離:步驟(1)結(jié)束時，停止攪拌，在處理溫度下靜置5min，然后，緩慢開啟卸壓閥，將煤和釜內(nèi)溶劑以及輕質(zhì)組分進行閃蒸分離，分離出的溶劑和輕質(zhì)組分經(jīng)冷凝器冷卻后收集，待釜內(nèi)壓力降至常壓后，停止加熱，并自然冷卻得到前處理煤； (3)液化:待高壓反應(yīng)釜中前處理煤冷卻至100°C以下，進行加氫液化。
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中冷凝器收集的閃蒸冷凝液經(jīng)蒸餾分離可分別得到混合溶劑和輕質(zhì)組分，所述分離出的混合溶劑可循環(huán)使·用。
【文檔編號】C10G1/06GK103589444SQ201310586099
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】王知彩, 吳德清, 水恒福, 雷智平, 任世彪, 潘春秀, 余傳軍 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)