一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟：（1）重油在400～500℃下、加熱不超過30min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；（2）對上述步驟（1）中的減粘生成物進行分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；（3）向上述步驟（2）中的液相物質(zhì)中加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑；（4）將所述步驟（3）中的混合溶劑、煤粉和催化劑混合，配制得到油煤漿；（5）所述油煤漿經(jīng)加氫反應得到液體燃料；其中液體燃料中250～500℃的餾分循環(huán)至所述步驟（3）作為溶劑油使用。本發(fā)明采用減粘重油代替重油與煤粉進行共煉反應，可以大大降低煤漿的粘度。
【專利說明】一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，屬于煤化工領域。

【背景技術(shù)】
[0002]煤直接液化技術(shù)是指在高溫、高氫氣壓力條件下，通過加氫使煤中復雜的有機高分子結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化為較低分子的液體燃料的過程。
[0003]煤油共煉制油技術(shù)是將煤直接液化技術(shù)與石油重油加氫裂化技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新技術(shù)，主要是將石油中的重油、渣油作為溶劑油或部分溶劑油，與煤粉混合形成油煤漿，通過高溫高壓加氫而生產(chǎn)輕質(zhì)液體燃料油。煤油共煉的優(yōu)點是解決了煤直接液化技術(shù)溶劑油短缺的問題、提高了裝置操作的靈活性、節(jié)省了石油重油的加氫裂化裝置。
[0004]諸如，中國專利文獻CN10120286A公開了一種煤和石油共同加工工藝，包括如下步驟:(I)將煤粉和溶劑油配制成煤漿；(2)對煤漿進行加氫、裂解反應；(3)對步驟(2)產(chǎn)物脫除固體后的油品再進行加氫反應；(4)將步驟(3)產(chǎn)物餾分中350~520°C的餾分循環(huán)用作溶劑油；其中，步驟(1)所述溶劑油還包括來自石油的渣油，且石油的渣油的引入量可根據(jù)煤直接液化單元配制煤漿所需要溶劑油的量進行調(diào)節(jié)。上述技術(shù)通過以“貧芳構(gòu)富氫”的石油渣油以及加氫產(chǎn)物中350~520°C的餾分作為溶劑油，與“富芳構(gòu)貧氫”的煤共煉，通過調(diào)節(jié)共處理過程，在大大降低了煤直接液化過程的苛刻度的條件下，制備得到液體燃料，在一定程度上提高了煤直接液化的經(jīng)濟性。但是，上述煤油共煉技術(shù)中采用的溶劑油含有石油渣油，而由于石油渣油的粘度很大，當把石油渣油作為溶劑油直接用于配制煤漿時，存在以下問題:粘度大的石油渣油作為溶劑油時，為了保證煤漿具有良好的穩(wěn)定性和流動性，通常需要降低油煤漿的固含量，而油煤漿的固含量降低會影響煤油共液化裝置高壓設備的效率。
[0005]如何能夠降低石油渣油粘度，將其用于煤共煉中，制備液體燃料，是本領域技術(shù)人員亟待解決的問題。而現(xiàn)有技術(shù)中，雖然有重油的熱裂化減粘技術(shù)，但是由于現(xiàn)有技術(shù)中的重油熱裂化減粘的目的是為了生產(chǎn)低粘度的重質(zhì)燃料油產(chǎn)品。將重油的熱裂化減粘技術(shù)用于重油與煤共液化的技術(shù)中，可以解決重油與煤共液化時存在重油粘度大影響油煤漿的固含量的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中由于煤粉與石油共煉時存在煤漿粘度過高導致液體燃料的總收率降低的問題，進而提供一種能夠提高液體燃料總收率的煤焦油與煤共反應的方法。
[0007]本發(fā)明提供了一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0008](I)重油在400~500°C下、加熱不超過30min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0009](2)對上述步驟(1)中的減粘生成物進行分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0010](3)向上述步驟(2)中的液相物質(zhì)中加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑；
[0011](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、煤粉和催化劑混合，配制得到油煤漿；
[0012](5)所述油煤漿經(jīng)加氫反應得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0013]所述步驟(1)中，所述重油在450~480°C下、加熱不超過lOmin，進行熱裂化減粘處理。
[0014]所述步驟(2)中，所述減粘重油經(jīng)閃蒸塔進行氣液分離。
[0015]所述步驟(3)中，所述溶劑油還包括減粘生成物在溫度為300~420°C、氫分壓為5~20MPa的條件下經(jīng)加氫處理后的產(chǎn)物。
[0016]所述步驟(3)中，以液相物質(zhì)的體積計，所述液相物質(zhì)與所述溶劑油添加量的比值為(1:9)~(9:1)。
[0017]所述步驟(4)中，以干基煤粉質(zhì)量計，所述混合溶液、煤粉和催化劑的添加量的比值為(50 ~70):(50:~30):(0.2 ~5)。
[0018]所述步驟(4) 中,所述煤粉的粒徑小于0.3_。
[0019]所述步驟(5)中，所述加氫反應的條件為:溫度為380~480°C、壓力為10~20MPa。
[0020]所述重油為環(huán)烷基重油、中間基重油或石蠟基重油中一種或幾種。
[0021]所述催化劑為鐵系加氫催化劑、N1-W系加氫催化劑、N1-Mo系加氫催化劑中的任意一種。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0023]本發(fā)明所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，首先將重油在特定溫度和特定加熱時間下進行熱裂化減粘處理，重油在特定條件下的減粘過程中，主要發(fā)生鏈烷烴的裂化和芳烴斷側(cè)鏈的反應，生成一部分相對較小分子的烴，可以大幅度降低重油的粘度，同時也提高了重油中芳烴的濃度；然后將經(jīng)減粘處理后的生成油進行氣液分離，氣液分離的目的是除去減粘重油中生成的部分較小分子的烴，分離得到的液相物質(zhì)一方面其粘度相比減粘處理前重油的粘度來說大大降低，另一方面液相物質(zhì)中芳烴濃度相比減粘處理前重油的芳烴濃度大大提高；再將該液相物質(zhì)與溶劑油混合作為混合溶劑油，由于該液相物質(zhì)粘度適宜，有利于其與溶劑油的混合，并且其與溶劑油組成的混合溶劑更易于與煤粉顆粒之間的接觸，改善了煤漿的穩(wěn)定性和流動性，同時提高了煤漿的固含量。

【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步具體描述，但不局限于此。
[0025]實施例1
[0026]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0027](I)將1kg的環(huán)烷基重油在400°C下加熱30min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0028]( 2 )將上述步驟(1)中的減粘生成物進入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0029](3)將上述步驟(2)中液相物質(zhì)加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑，液相物質(zhì)與溶劑油的混配比例按體積比為1:9 ；
[0030](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、煤粉(以干基煤粉計)和硫酸亞鐵催化劑按70:30:5的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為30wt%的油煤漿，且該油煤漿60°C下粘度為31mpa.s ;
[0031](5)所述油煤漿，在溫度為460°C、氫分壓為1MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用，。
[0032]本實施例所述液體燃料收率為64.32wt%。
[0033]實施例2
[0034]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0035](I)將1kg的石蠟基重油在420°C下加熱20min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0036]( 2 )將上述步驟(1)中的減粘生成物進入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0037]( 3 )將上述步驟(2 )中液相物質(zhì)加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑，液相物質(zhì)與溶劑油的混配比例按體積比為3:7 ;
[0038](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與煤粉(以干基煤粉計)、羥基氧化鐵催化劑按60:40:4的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為40被％的油煤漿，且該油煤衆(zhòng)60°C下粘度為315mpa.s ；
[0039](5)所述油煤漿，在溫度為450°C、氫分壓為13MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0040]本實施例所述液體燃料收率為66.89wt%0
[0041]實施例3
[0042]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0043](I)將1kg的石蠟基重油在450°C下加熱lOmin，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0044](2)將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0045](3)將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與步驟(1)中的減粘生成物在以減粘生成物的質(zhì)量計，硫酸亞鐵催化劑添加量為0.5wt%的催化劑作用下，在340°C、氫分壓為16MPa條件下加氫處理2.5h的產(chǎn)物以及所述步驟(5)的循環(huán)溶劑油按體積比為4:3:3混合均勻，得到混合溶劑；
[0046](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與煤粉(以干基煤粉計)、赤泥催化劑按40:60:3的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為55被％的油煤漿，且該油煤衆(zhòng)60°C下粘度為320mpa.s ；
[0047](5)所述油煤漿，在溫度為420°C、氫分壓為16MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0048]本實施例所述液體燃料收率為72.57wt%。
[0049]實施例4
[0050]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0051](I)將1kg的中間基重油在480°C下加熱7min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0052](2)將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0053](3)將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與步驟(1)中的減粘生成物在以減粘生成物的質(zhì)量計，赤泥催化劑添加量為1.0wt%的催化劑作用下，在380°C、氫分壓為12MPa條件下加氫處理3.0h的產(chǎn)物以及所述步驟(5)的循環(huán)溶劑油按體積比為7:2:1按7:3混合均勻，得到混合溶劑；
[0054](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、上述步驟(2)中液相物質(zhì)與煤粉(以干基煤粉計)、N1-Mo系催化劑按35:65:2.5的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為65wt%的油煤漿，且該油煤衆(zhòng)60°C下粘度為330mpa.s ；
[0055](5)所述油煤漿，在溫度為400°C、氫分壓為ISMPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0056]本實施例所述液體燃料收率為77.34wt%。
[0057]實施例5
[0058]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0059](I)將1kg的環(huán)烷基重油在500°C下加熱5min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0060](2)將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0061](3)將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與步驟(1)中的減粘生成物在以減粘生成物的質(zhì)量計，羥基氧化鐵催化劑添加量為0.5wt%的催化劑作用下，在400°C、氫分壓為5MPa條件下加氫處理3.5h的產(chǎn)物以及所述步驟(5)的循環(huán)溶劑油按體積比為6:2:2混合均勻，得到混合溶劑；
[0062](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、上述步驟(2)中液相物質(zhì)與煤粉(以干基煤粉計)、N1-W系催化劑按70:30:2的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為30wt%的油煤漿，且該油煤衆(zhòng)60°C下粘度為31mpa.s ；
[0063](5)所述油煤漿，在溫度為380°C、氫分壓為20MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0064]本實施例所述液體燃料收率為62.27wt%0
[0065]實施例6
[0066]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0067](I)將1kg的環(huán)烷基重油在470°C下加熱8min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0068](2)將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0069](3)將上述步驟(2)中液相物質(zhì)與溶劑油混合均勻，得到混合溶劑，其中液相物質(zhì)與溶劑油的混配比例按體積比為5:5 ；
[0070](4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、將上述步驟(2)中經(jīng)加氫處理后的液相物質(zhì)與煤粉(以干基煤粉計)、附-1系催化劑按30:70:1的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為70被％的油煤漿，且該油煤漿60°C下粘度為340mpa.s ；
[0071](5)所述油煤漿，在溫度為380°C、氫分壓為20MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0072]本實施例所述液體燃料收率為78.41wt%0
[0073]實施例7
[0074]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0075](I)將1kg的環(huán)烷基重油在430°C下加熱25min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0076]( 2 )將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0077](3)向上述步驟(2)中液相物質(zhì)加入溶劑油，配制得到混合溶劑，其中液相物質(zhì)與溶劑油的混配比例按體積比為7:3 ;
[0078](4)將上述步驟(3)中的混合溶劑與煤粉(以干基煤粉計)、N1-W系催化劑按50:50:0.5的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為50wt%的油煤漿，且該油煤漿60°C下粘度為315mpa.s ；
[0079](5)所述油煤漿，在溫度為380°C、氫分壓為20MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中350~520°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0080]本實施例所述液體燃料收率為68.81wt%。
[0081]實施例8
[0082]本實施例所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0083](I)將1kg的環(huán)烷基重油在490°C下加熱6min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物；
[0084]( 2 )將上述步驟(1)中的減粘生成物送入分離器進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)；
[0085] (3)向上述步驟(2)中的液相物質(zhì)中加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑，其中液相物質(zhì)與溶劑油的混配比例按體積比為9:1 ;
[0086](4)將上述步驟(3)中的混合溶劑、煤粉(以干基煤粉計)、N1-Mo系加氫催化劑按48:52:0.2的質(zhì)量比混合，配制得到固含量為52wt%的油煤漿，且該油煤漿60°C下粘度為31mpa.s ；
[0087](5)所述油煤漿，在溫度為380°C、氫分壓為20MPa的條件下經(jīng)加氫反應制備得到液體燃料；其中液體燃料中350~520°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
[0088]本實施例所述液體燃料收率為71.25wt%。
[0089]需要說明的是，上述所有實施例中的加氫反應可以在現(xiàn)有技術(shù)中使用的任意形式的可進行加氫反應的裝置中進行，如流通式鼓泡反應塔等，作為優(yōu)選的實施方式，所述加氫反應器可以是固定床加氫反應器，從而避免了得到的制備針狀焦的原料中存在催化劑沉淀的現(xiàn)象。
[0090]上述所有實施例中所述的分離器的工作原理為:對所述加氫熱分解的產(chǎn)物進行閃蒸分離，分離成高分油與低分油。所述分離器在加溫至350°C，物料進入分離器內(nèi)，沸點350°C以下的成分變成蒸發(fā)氣體在分離器上部，沸點350°C以上的成分形成液體或漿態(tài)置于分離器底部，上述所有實施例中所述的液相物質(zhì)分即為350°C以上的成分。
[0091]上述所有實施例中所述液體燃料收率是指加氫產(chǎn)物能夠作為液體燃料使用的C4~350°C的產(chǎn)品以及沸點大于350°C的產(chǎn)品的總收率。
[0092]此外，上述實施例中所用的煤粉的粒徑小于3mm;上述所有實施例中所述硫酸亞鐵加氫催化劑、赤泥催化劑、羥基氧化鐵催化劑、N1-Mo系催化劑、N1-Mo系加氫催化劑均為本領域常用的現(xiàn)有技術(shù)，其中，所述N1-Mo系催化劑和所述N1-W系催化劑可以是Ni和Mo或者是Ni和W的金屬微粒，也可以是將所述活性組分Ni和Mo或者Ni和W負載在催化劑載體上制備而成，所述載體可以是Al2O3載體，在本發(fā)明中不再贅述。此外，本發(fā)明中所述的N1-Mo系催化劑和所述N1-W系催化劑為市售的任意產(chǎn)品。
[0093]對比例
[0094]對比例中所述煤焦油與煤共反應制備液體燃料的方法，包括如下步驟:
[0095](I)將40kg的褐煤煤粉、60kg的催化裂化渣油、32kg的赤泥催化劑混合得到油煤漿；
[0096](2)將上述油煤漿預熱至350°C后，進入加氫反應器，在溫度為420°C、壓力為17MPa條件下進行加氫反應；
[0097](3)加氫完成后的物流在溫度為320°C、壓力為1MPa下進行氣液分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)，所述氣相物質(zhì)進入在溫度為25V、壓力為14MPa下進行二級氣液分離得到氫氣和輕質(zhì)油；所述液相物質(zhì)進入減壓蒸餾塔，在360°C、0.009MPa下得到粗油；
[0098](4)粗油和輕質(zhì)油混合，在溫度為450°C下，壓力為16MPa下加氫重整得到液體燃料；
[0099]本對比例中所述的加氫催化劑為硫酸亞鐵催化劑
[0100]本對比例所述液體燃料收率為64.08wt%o
[0101]實駘例
[0102]在本發(fā)明實驗例中首先對上述所有實施例和對比例中用到的原料煤、環(huán)烷基重油、中間基重油、減壓渣油或石蠟基重油以及各實施例中減粘生成物的性能進行分析，結(jié)果如表1、表2和表3所不:
[0103]表1原料油的性質(zhì)分析結(jié)果
[0104]

【權(quán)利要求】
1.一種減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，包括如下步驟: (1)重油在400~500°C下、加熱不超過30min，進行熱裂化減粘處理，得到減粘生成物； (2)對上述步驟(1)中的減粘生成物進行分離，得到氣相物質(zhì)和液相物質(zhì)； (3)向上述步驟(2)中的液相物質(zhì)中加入溶劑油混合均勻，得到混合溶劑； (4)將所述步驟(3)中的混合溶劑、煤粉和催化劑混合，配制得到油煤漿； (5)所述油煤漿經(jīng)加氫反應得到液體燃料；其中液體燃料中250~500°C的餾分循環(huán)至所述步驟(3)作為溶劑油使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述重油在450~480°C下、加熱不超過lOmin，進行熱裂化減粘處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述減粘重油經(jīng)閃蒸塔進行氣液分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述溶劑油還包括減粘生成物在溫度為300~420°C、氫分壓為5~20MPa的條件下經(jīng)加氫處理后的產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 或2或3所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，以液相物質(zhì)的體積計，所述液相物質(zhì)與所述溶劑油添加量的比值為(1:9)~(9:1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，以干基煤粉質(zhì)量計，所述混合溶液、煤粉和催化劑的添加量的比值為(30 ~70):(70:~30):(0.2 ~5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述煤粉的粒徑小于0.3_。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述加氫反應的條件為:溫度為380~480°C、壓力為10~20MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述重油為環(huán)烷基重油、中間基重油或石蠟基重油中一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一所述減粘重油與煤共煉制備液體燃料的方法，其特征在于，所述催化劑為鐵系加氫催化劑、N1-W系加氫催化劑、N1-Mo系加氫催化劑中的任意一種。
【文檔編號】C10G67/02GK104178214SQ201310200389
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】井口憲二, 坂脇弘二 申請人:任相坤