煤直接液化性能的評價裝置及評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤化工領域技術領域，具體而言，涉及一種煤直接液化性能的評價裝 置及評價方法。
【背景技術】
[0002] 在煤直接液化性能評價試驗中，主要考察兩個方面的內容：一個是考察工藝條件 對煤直接液化操作結果的影響，即通過改變煤直接液化反應裝置的壓力、溫度、停留時間等 條件來考察特定煤種的煤直接液化結果；另一個是考察進料物性對煤直接液化操作結果的 影響，即通過考察進料煤種、溶劑油、催化劑等進料的不同對其對應的煤直接液化結果的影 響。通過煤直接液化性能評價試驗，可以用于進行煤種性能評價和催化劑性能評價，或進行 煤直接液化工藝開發(fā)，為更大規(guī)模的煤直接液化裝置的設計和建設提供基礎理論數據。 [0003]目前用來進行煤直接液化性能評價的裝置有兩種，一種是間歇評價裝置，包括水 平震蕩式高壓釜、間歇式高壓釜和管彈式反應器等。在間歇式試驗裝置中，油煤漿和氫氣等 被一次投入煤液化反應器中，在一定的溫度和壓力條件下經過一定的反應時間后，將煤液 化反應產物連同未反應物一同取出進行稱重分析，繼而獲得各產物的收率和組成等數據； 另一種是連續(xù)進料式評價裝置，包括連續(xù)攪拌式高壓釜、連續(xù)反應器等。在連續(xù)進料式評價 裝置中，油煤漿和氫氣將按照一定工藝條件連續(xù)通入到煤液化反應裝置中去，按照設定的 溫度、停留時間等條件進行試驗，煤液化反應產物可以連續(xù)計量和取樣分析，且試驗裝置一 次運行可對多種試驗條件進行考察。
[0004] 相對于間歇式評價裝置，連續(xù)進料式評價裝置具有升溫速率快，氫氣分壓恒定等 特點，而且因為工藝過程是連續(xù)過程，因此比較接近真實的煤直接液化反應過程，以此獲得 的評價試驗數據相對也更加有效。但真實的煤直接液化反應過程包括兩個階段，一個是煤 漿升溫反應階段，在煤漿預熱器中進行，在此階段煤漿從100°C升溫到約400°C，主要發(fā)生 的反應為煤中不穩(wěn)定鍵的裂解反應，這些裂解生成的不穩(wěn)定自由基再和供氫溶劑中的氫原 子結合形成較為穩(wěn)定的中間產物；另一個是煤漿恒溫反應階段，在煤液化反應器中進行，在 此階段反應器內基本維持在約455°C，經過預熱階段的煤漿進一步和氫氣在催化劑的作用 下進行反應，生成種類分布豐富的煤液化產物。因此一個完整的煤直接液化性能評價試驗 過程應該包括上述兩個階段。但是現(xiàn)有的煤直接液化性能的評價裝置中，受限于裝置本身 的設計，往往所能考察的條件范圍比較窄，這就導致所獲得的煤液化性能評價試驗結果與 實際情況有所偏差。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種煤直接液化性能的評價裝置及評價方法，以解決 現(xiàn)有技術中的煤直接液化性能的評價裝置導致所獲得的煤液化性能評價試驗結果與實際 情況有所偏差的問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種煤直接液化性能的評價 裝置，包括依次相連的煤漿和氫氣輸送單元、煤漿預熱和反應單元和煤液化產品分離單元， 其中，煤漿預熱和反應單元包括：兩段式預熱器，與煤漿和氫氣輸送單元的出口連通，兩段 式預熱器包括串聯(lián)設置的第一段預熱器和第二段預熱器；反應器，與第二段預熱器的出口 連通，其中，第二段預熱器的出口通過三通閥分別與反應器的入口和煤液化產品分離單元 的入口連通。
[0007] 進一步地，反應器為多個，多個反應器串聯(lián)設置，且各反應器的出口連通于煤液化 產品分離單元的入口。
[0008] 進一步地，煤漿和氫氣輸送單元包括：煤漿配置罐，煤漿配置罐的入口連通有煤漿 進料管線；高壓煤漿栗，設置于煤漿配置罐的出口與煤漿預熱和反應單元的入口之間；氫 氣壓縮機，設置于高壓煤漿栗的出口與煤漿預熱和反應單元的入口之間，且氫氣壓縮機的 入口連通有氫氣輸送管線。
[0009] 進一步地，煤漿和氫氣輸送單元還包括設置于煤漿配置罐和高壓煤漿栗之間的煤 漿循環(huán)栗，且煤漿循環(huán)栗的入口連通于煤漿配置罐的出口，煤漿循環(huán)栗的出口連通于煤漿 配置罐的入口。
[0010] 進一步地，煤漿和氫氣輸送單元還包括：氫氣質量流量計，與氫氣壓縮機的出口連 通。
[0011] 進一步地，煤液化產品分離單元包括：高溫分離器，連通于煤漿預熱和反應單元的 出口，且高溫分離器具有第一出口和第二出口；重質產物接收器，連通于第一出口；低溫分 離器，連通于第二出口，且低溫分離器具有第三出口；輕質產物接收器，連通于第三出口。
[0012] 進一步地，低溫分離器具有第四出口，且煤液化產品分離單元還包括濕式流量計， 濕式流量計與重質產物接收器的氣相出口、和/或低溫分離器的第四出口、和/或輕質產物 接收器的氣相出口連通。
[0013] 進一步地，煤液化產品分離單元還包括氣樣管線，氣樣管線設置于連通重質產物 接收器的出口的管線上、和/或連通低溫分離器的出口的管線上、和/或連通輕質產物接收 器的出口的管線上。
[0014] 根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種煤直接液化性能的評價方法，包括以下步驟： 將包括煤漿和氫氣的原料通入到上述的煤直接液化性能的評價裝置中的煤漿預熱和反應 單元中，形成煤液化反應產物并剩余部分氫氣，其中，原料通過煤漿預熱和反應單元中的第 二段預熱器的出口處的溫度低于450Γ，且原料通過第二段預熱器的入口處與出口處的溫 差小于200°C ;將煤液化反應產物和部分氫氣通入到評價裝置中的煤液化產品分離單元進 行分離，得到待測樣品；對待測樣品進行液化性能分析。
[0015] 進一步地，在將原料通入到煤漿預熱和反應單元的步驟中，原料通過煤漿預熱和 反應單元中的第一段預熱器的出口處的溫度低于300°C ;原料在第二段預熱器中的溫度為 250 ~450 °C。
[0016] 進一步地，反應器為多個，多個反應器串聯(lián)設置，且各反應器的出口連通于煤液化 產品分離單元的入口，在將原料通入到煤漿預熱和反應單元的步驟中，原料在評價裝置中 各反應器中的溫度為400~500°C，反應壓力為2~30MPa。
[0017] 進一步地，在將原料通入到煤漿預熱和反應單元的步驟中，原料在預熱器中的停 留時間為〇~60min，原料在反應器中的反應時間為0~180min。
[0018] 進一步地，煤液化產品分離單元包括：高溫分離器，連通于煤漿預熱和反應單元的 出口，且高溫分離器具有第一出口和第二出口；重質產物接收器，連通于第一出口；低溫分 離器，連通于第二出口，且低溫分離器具有第三出口；輕質產物接收器，連通于第三出口，在 將煤液化反應產物通入到煤液化產品分離單元進行分離的步驟中，煤液化反應產物在評價 裝置中的高溫分離器中的溫度為250~420 °C。
[0019] 進一步地，煤漿的進料量為0~3kg/h，且氫氣的進料量為0~5Nm3/h。
[0020] 進一步地，煤漿的濃度為0~55%，煤漿中煤粉顆粒的粒徑小于200um。
[0021] 進一步地，待測樣品包括低碳經類、輕質油、重質油、前瀝青稀、瀝青稀、水、一氧化 碳、二氧化碳、硫化氫、氨氣和和氫氣中的任一種或多種。
[0022] 進一步地，液化性能包括物料平衡、轉化率、油收率、瀝青類物質收率、水產率、氣 產率和氫耗量中的任一種或多種。
[0023] 應用本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明提供了一種煤直接液化性能的評價裝置，包括依 次相連的煤漿和氫氣輸送單元、煤漿預熱和反應單元和煤液化產品分離單元，由于上述兩 段式預熱器的出口通過三通閥分別與反應器的入口和煤液化產品分離單元的入口連通，從 而采用上述評價裝置能夠實現(xiàn)對對煤漿預熱和反應階段的單獨考察，進而利用該評價裝置 進行分析取樣能夠較準確代表特定停留時間下液化反應特點。
【附圖說明】
[0024] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0025] 圖1示出了本發(fā)明實施方式所提供的一種煤直接液化性能的評價裝置的結構示 意圖。
【具體實施方式】
[0026] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0027] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據本發(fā)明的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式 也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0028] 為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特 征的空間位置關