本發(fā)明涉及一種高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，具體來說，本發(fā)明通過重質(zhì)油預處理降低其粘度，提高其供氫性，然后與高惰質(zhì)組含量的煤共處理，從而實現(xiàn)高惰質(zhì)組含量的煤和重質(zhì)油最大化的生產(chǎn)清潔油品的目的。

背景技術(shù)：

2015年，中國原油加工量達到了5.22億噸，凈進口量為3.34億噸，原油對外依存度高達64％，預計到2020年原油進口量將達到5億噸，供需矛盾尖銳嚴重威脅國家能源安全。而中國擁有豐富的低變質(zhì)煤炭資源，這些低變質(zhì)煤反應活性高，通過煤直接液化技術(shù)可以將煤轉(zhuǎn)化成清潔車用燃料，是有效地緩解我國石油供需矛盾的重要途徑，目前，除了中國外，美國、德國、日本等都開發(fā)了各自的煤直接液化技術(shù)。但煤直接液化技術(shù)易存在循環(huán)溶劑油短缺的問題，一旦溶劑油出現(xiàn)短缺，則需要從柴油餾分中抽出部分重組分油來保證整個裝置的穩(wěn)定運行，從而降低了產(chǎn)品油的收率，而且循環(huán)溶劑經(jīng)過多次循環(huán)后，易出現(xiàn)輕質(zhì)化現(xiàn)象，溶劑輕質(zhì)化易造成煤粉沉降及其供氫性能下降，從而堵塞管線及反應器，影響整個裝置的穩(wěn)定運行。

為了改善或消除煤直接液化技術(shù)中溶劑油短缺的問題，提高產(chǎn)品油收率，在煤直接液化的基礎(chǔ)上，研究人員嘗試將煤直接液化需要的循環(huán)溶劑用重質(zhì)油(如重質(zhì)原油、渣油、催化裂化油漿、煤焦油等)替代，全部或部分取消循環(huán)溶劑，并取得了不錯的效果。與煤直接液化技術(shù)相比，煤油共煉技術(shù)存在油產(chǎn)率高、氫耗低、氫利用率高等優(yōu)點。而且煤油共煉技術(shù)在使煤液化的同時，也能使重質(zhì)油輕質(zhì)化，因此，越來越受到研究者的重視。美國，德國、加拿大、日本、中國等相繼開發(fā)了多種煤油共煉技術(shù)。從目前公開的煤油共處理工藝來看，可以將煤油共煉分為兩大類：第一類是單程通過的煤油共煉工藝，該工藝的顯著特點是煤油共處理時不需要循環(huán)溶劑；第二類是循環(huán)回煉的煤油共煉工藝，該工藝的顯著特點是煤油共處理的過程中仍需要循環(huán)溶劑。

上述煤油共煉工藝技術(shù)雖然實現(xiàn)了煤和重質(zhì)油的共同加工，但煤的性質(zhì)及重質(zhì)油的性質(zhì)對煤油共處理結(jié)果影響較大：首先，煤油共煉用煤一般選取年老的褐煤及年輕的煙煤(包括長焰煤、弱粘煤、不粘煤及部分氣煤)，一般褐煤的轉(zhuǎn)化率與煤直接液化時的轉(zhuǎn)化率基本一致，但煙煤轉(zhuǎn)化率會有所降低，尤其是惰質(zhì)組含量較高(15％-45％)的煙煤，其中未轉(zhuǎn)化的煤最終會聚集在液化殘渣中，使液化殘渣產(chǎn)量增大，這是我們所不希望的。第二，重質(zhì)油的性質(zhì)直接影響配成油煤漿的性質(zhì)。在單獨煤直接液化中，一般要求油煤漿的粘度在50-500mPa.s(80℃)，而渣油自身的粘度高，用這種大粘度的重質(zhì)油配制油煤漿時，一方面會大幅度降低油煤漿中煤粉的摻加比例，通常只能將油煤漿中煤粉的含量控制在30％-40％，從而降低了煤液化裝置處理煤的能力，降低了設(shè)備利用率；另一方面會大幅提高油煤漿的粘度，這種高粘度的油煤漿不利于泵的輸送，而且傳熱及傳質(zhì)效果較差。第三，重質(zhì)油的供氫能力會直接影響煤的液化效果。在煤油共處理過程中，重質(zhì)油除了自身發(fā)生加氫裂化反應外，還需要為煤液化提供和轉(zhuǎn)移活性氫，研究發(fā)現(xiàn)，部分氫化芳烴及環(huán)烷烴有供氫能力，而鏈烷烴不具有供氫能力，因此，為了保證煤油共處理的效果，目前上述煤油共煉工藝所用的石油渣油大都選自芳烴及環(huán)烷烴含量較高的環(huán)烷基原油的渣油、中間-環(huán)烷基原油的渣油及其混合物，而石蠟基原油的渣油則通常被排除在外。實際上由與石蠟基原油的渣油含有大量的鏈烷烴，若其與煤進行共加工，得到的柴油的十六烷值會更高。

如何降低重質(zhì)油的粘度以使反應系統(tǒng)最大限度的處理煤和重質(zhì)油，并使惰質(zhì)組含量較高的煤保持較高的轉(zhuǎn)化率，從而擴大惰質(zhì)組含量較高的煤及鏈烷烴含量較高的重質(zhì)油的適用范圍，提高產(chǎn)品柴油的十六烷值，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，主要通過熱裂化來進行預處理以降低重質(zhì)油的粘度，但熱裂化溫度較高，一般在450-480℃，重質(zhì)油容易出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，使總體油收率降低，并且并未涉及如何提高重質(zhì)油的供氫能力。因此，有必要開發(fā)一種新型的煤油共煉工藝，既能夠使惰質(zhì)組含量較高的煤保持較高的轉(zhuǎn)化率，又對各種重質(zhì)油有良好的適應性，從而能夠盡可能多的生產(chǎn)燃料油。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新型的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其提高惰質(zhì)組含量較高的煤的轉(zhuǎn)化率，增加液體產(chǎn)品的收率，從而更加適于實用。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其包括：

1)將重質(zhì)油、第一未加氫循環(huán)溶劑以及催化劑混合，制得油漿；將所述的油漿進行第一加氫裂解反應，得到第一產(chǎn)物；將所述的第一產(chǎn)物分離，得到第一輕質(zhì)餾分油和第一重質(zhì)餾分油；

2)將所述的第一重質(zhì)餾分油、第二未加氫循環(huán)溶劑以及煤粉混合，制成油煤漿，將所述的油煤漿進行第二加氫裂解反應，得到第二產(chǎn)物，將所述的第二產(chǎn)物進行分離，得到第二輕質(zhì)餾分油和第二重質(zhì)餾分油；

3)所述的第二重質(zhì)餾分油分為兩部分，一部分分離得到殘渣和第三重質(zhì)餾分油，其中所述的第三重質(zhì)餾分油作為第一未加氫循環(huán)溶劑，用于制備油漿；另一部分作為第二未加氫循環(huán)溶劑，用于制備油煤漿；

4)將所述的第一輕質(zhì)餾分油與所述的第二輕質(zhì)餾分油進行第三加氫提質(zhì)，得到第三產(chǎn)物，將所述的第三產(chǎn)物分離，得到石腦油、航空煤油和柴油。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的煤焦油包括中低溫煤焦油、高溫煤焦油及其加工后的重餾分油；

所述石油煉制低附加值產(chǎn)品油為催化裂化油漿、渣油、溶劑萃取得到的芳烴、乙烯裂解焦油中的至少一種。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的催化劑的金屬活性組分為Fe、Ni、Co、Mo、Ti、W中的至少一種；所述催化劑的活性組分的質(zhì)量為重質(zhì)油的0.002-2％；所述的第一未加氫循環(huán)溶劑與重質(zhì)油的質(zhì)量之比為1：10-6：4。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的第一加氫裂解反應的反應溫度為370-430℃，氫分壓為12-20MPa，氣液比為400-1500，空速為0.5-1.5h^-1；

所述第二加氫裂解反應的反應溫度為430-470℃，氫分壓為15-22MPa，氣液比為600-1800，空速為0.3-0.8h^-1；

所述的第三加氫提質(zhì)的反應溫度為320-420℃。氫分壓為10-20MPa，空速為0.5-4.0h^-1。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的第一產(chǎn)物通過高溫分離器和低溫分離器進行分離，所述的高溫分離器的分離溫度為250-370℃，所述低溫分離器的分離溫度為室溫；

所述的第二產(chǎn)物通過高溫分離器和低溫分離器進行分離；

所述的殘渣和第三重質(zhì)餾分油的通過減壓蒸餾分離。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的第一輕質(zhì)餾分油餾程為終餾點小于370℃，第一重質(zhì)餾分油的切割溫度大于350℃；

所述的第二輕質(zhì)餾分油餾程為終餾點小于370℃，第二重質(zhì)餾分油的切割溫度大于350℃；

所述的第三重質(zhì)油及殘渣的分離通過減壓蒸餾來實現(xiàn)，第三重質(zhì)油的終餾點小于等于520℃。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的油煤漿中煤粉的質(zhì)量百分含量為40-50％，所述的煤粉的粒徑小于0.3mm，水分含量小于等于4.0％。

優(yōu)選的，前述的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其中所述的第二未加氫循環(huán)溶劑占第二重質(zhì)餾分油中的質(zhì)量比為50-90％。

借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法至少具有下列優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的重質(zhì)油通過預加氫處理，大幅度降低了重質(zhì)油的粘度，能保證所配制得油煤漿的濃度在40％以上，基本不影響煤直接液化裝置的加工能力；

(2)本發(fā)明重質(zhì)油與第一未加氫循環(huán)溶劑通過預加氫，使體系中的芳烴變?yōu)椴糠謿浠紵N，提高了供氫能力，并將產(chǎn)物中含鏈烷烴較高的輕質(zhì)油分離，僅用富含芳烴較多重質(zhì)餾分油作為配制油煤漿的溶劑油，進一步提高了其供氫能力；

(3)本發(fā)明配制油煤漿的溶劑油沸點高于350℃，改善了溶劑油或油煤漿的高溫性能，也避免了液化生成的輕質(zhì)餾分油的二次裂化；

(4)擴大了重質(zhì)油的適用范圍，尤其可以用于加工石蠟基原油的渣油；提高了惰質(zhì)組含量較高的煤的轉(zhuǎn)化率至90-93％，可以使液體產(chǎn)品的收率可達到70％以上，比現(xiàn)有方法提高1-15個百分點。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法的工藝流程圖；

圖2是對比例1的工藝流程圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效,以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法其具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點可由任何合適形式組合。

本發(fā)明的一個實施例提出的一種高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其包括：

1)將重質(zhì)油、第一未加氫循環(huán)溶劑以及催化劑混合，制得油漿；將所述的油漿進行第一加氫裂解反應，得到第一產(chǎn)物；將所述的第一產(chǎn)物分離，得到第一輕質(zhì)餾分油和第一重質(zhì)餾分油；

2)將所述的第一重質(zhì)餾分油、第二未加氫循環(huán)溶劑以及煤粉混合，制成油煤漿，將所述的油煤漿進行第二加氫裂解反應，得到第二產(chǎn)物，將所述的第二產(chǎn)物進行分離，得到第二輕質(zhì)餾分油和第二重質(zhì)餾分油；

3)所述的第二重質(zhì)餾分油分為兩部分，一部分分離得到殘渣和第三重質(zhì)餾分油，其中所述的第三重質(zhì)餾分油作為第一未加氫循環(huán)溶劑，用于制備油漿；另一部分作為第二未加氫循環(huán)溶劑，用于制備油煤漿；

4)將所述的第一輕質(zhì)餾分油與所述的第二輕質(zhì)餾分油進行第三加氫提質(zhì)，得到第三產(chǎn)物，將所述的第三產(chǎn)物分離，得到石腦油、航空煤油和柴油。

其中，重質(zhì)油可以選擇低品質(zhì)的原油及石油加工后的低附加值產(chǎn)品如：催化裂化油漿、渣油、溶劑萃取得到的芳烴、乙烯裂解焦油等，還可以選擇中低溫煤焦油、高溫煤焦油及其加工后的重餾分油中的一種或多種；催化劑的金屬活性組分可以是Fe、Ni、Co、Mo、Ti和W等過渡金屬中的一種或多種；油漿中催化劑的添加量根據(jù)具體情況來確定，其活性組分與重質(zhì)油的占比為0.002-2％，未加氫循環(huán)溶劑與重質(zhì)油的摻混比例為1:10-6:4。

第一加氫裂解反應的可以在1個或2個漿態(tài)床或鼓泡床反應器中進行，反應溫度為370-430℃，氫分壓為12-20MPa，氣液比為400-1500，空速為0.5-1.5h^-1。

第一產(chǎn)物的分離通過一個或多個高溫分離器及低溫分離器組合實現(xiàn)，其中高溫分離器的分離溫度為300-370℃，低溫分離器的分離溫度為室溫；分離得到的第一輕質(zhì)餾分油餾程為終餾點小于370℃，第一重質(zhì)餾分油餾程為350℃以上。

煤粉粒徑小于0.3mm，水分含量不超過4.0％，油煤漿中煤粉含量為40-50％，因第一重質(zhì)餾分油及第二重質(zhì)餾分油中均含有催化劑，因此制備的油漿中無需額外添加催化劑。

第二加氫裂解反應在兩個或多個上流式漿態(tài)床反應器中進行，反應溫度為430-470℃，氫分壓為15-22MPa，氣液比為600-1800，空速為0.3-0.8h^-1。

第二產(chǎn)物的分離通過一個或多個高溫分離器及低溫分離器來實現(xiàn)，得到的第二輕質(zhì)餾分油為終餾點小于370℃的餾分油，第二重質(zhì)餾分油的餾程為大于350℃的餾分油。

用來配制煤漿的第二未加氫循環(huán)溶劑占第二重質(zhì)餾分油中的質(zhì)量比為50％-90％；第三重質(zhì)餾分油及殘渣的分離通過減壓蒸餾來實現(xiàn)，第三重質(zhì)油的終餾點不超過520℃。

第三加氫提質(zhì)反應在固定床反應器中進行，使用加氫精制劑裂化催化劑，氫分壓為10-20MPa，反應溫度為320-420℃，空速為0.5-4.0h^-1。

本發(fā)明的工藝流程圖如圖1所示。本發(fā)明高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法所采用的裝置包括油漿預處理裝置、煤油共煉裝置、溶劑油循環(huán)裝置和油品提質(zhì)加工裝置，其中，油漿預處理裝置包括：油漿罐1，預熱器2，反應器3，高溫分離器4，低溫分離器5；煤油共煉裝置包括：油煤漿罐6，氫氣預熱器7，油煤漿預熱器8，漿態(tài)床反應器9，高溫分離器10，低溫分離器11，減壓蒸餾塔12；油品提質(zhì)加工裝置包括：固定床反應器13，分離器14，蒸餾塔15，上述煤油共煉裝置的連接順序依次為油漿預處理裝置、煤油共煉裝置和油品提質(zhì)加工裝置，所述的溶劑油循環(huán)裝置的兩端分別連接油漿罐1和煤油共煉裝置中的減壓蒸餾塔12。

實施例1

本實施例中的減壓渣油的性質(zhì)見表1；本實施例中的高惰質(zhì)組含量的煤組分為新疆地區(qū)的低階煙煤，其性質(zhì)見表2。

本發(fā)明的一個實施例提出的一種高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其包括：

(1)將表1的減壓渣油與第一未加氫循環(huán)溶劑按7:3比例制成油漿，在油溶性Mo催化劑存在下，在溫度400℃、壓力17MPa、氣液比1000條件下進行第一預加氫反應，得到第一輕質(zhì)餾分油和第一重質(zhì)餾分油，Mo催化劑的添加量為減壓渣油重量的0.03％；

(2)將第一重質(zhì)餾分油與表2中的煙煤A及第二未加氫循環(huán)溶劑按0.5:1:1的比例制成油煤漿，在溫度450℃、壓力19MPa、氣液比1500條件下進行第二加氫裂化反應，得到第二輕質(zhì)餾分油和第二重質(zhì)餾分油；

(3)將60％第二重質(zhì)餾分油作為第二未加氫循環(huán)溶劑重新返回步驟(2)配制油煤漿，另40％第二重質(zhì)餾分油通過減壓蒸餾脫除殘渣后得到第三重質(zhì)餾分油，第三重質(zhì)餾分油作為第一未加氫循環(huán)溶劑全部返回步驟(1)配制油漿；

(4)第一輕質(zhì)餾分油與第二輕質(zhì)餾分油按重量比1:5混合后進行第三加氫提質(zhì)反應，反應溫度為370℃，壓力15MPa，得到液體燃料A，實驗結(jié)果及液體燃料A性質(zhì)見表3。

實施例2

本實施例中的高溫煤焦油組分及性質(zhì)見表1；本實施例中的高惰質(zhì)組含量的煤組分為新疆地區(qū)的低階煙煤，其性質(zhì)見表2。

本發(fā)明的一個實施例提出的一種高惰質(zhì)組含量的煤與重質(zhì)油共處理的方法，其包括：

(1)將表1中高溫煤焦油與第一未加氫循環(huán)溶劑按9：1比例制成油漿，在油溶性Mo催化劑存在下，在溫度390℃、壓力17MPa、氣液比1000條件下進行第一預加氫反應，得到第一輕質(zhì)餾分油和第一重質(zhì)餾分油，Mo催化劑的添加量為油漿重量的0.02％；

(2)將第一重質(zhì)餾分油與表2中煙煤B及第二未加氫循環(huán)溶劑按0.7:1:0.8的比例制成油煤漿，在溫度450℃、壓力19MPa、氣液比1500條件下進行第二加氫裂化反應，得到第二輕質(zhì)餾分油和第二質(zhì)重質(zhì)餾分油；

(3)將80％第二重質(zhì)餾分油作為第二未加氫循環(huán)溶劑重新返回步驟(2)配制油煤漿，另20％第二重質(zhì)餾分油通過減壓蒸餾脫除殘渣后得到第三重質(zhì)餾分油，第三重質(zhì)餾分油作為第一未加氫循環(huán)溶劑全部返回步驟(1)配制油漿；

(4)第一輕質(zhì)餾分油與第二輕質(zhì)餾分油按1:4比例混合后進行第三加氫提質(zhì)反應，反應溫度為360℃，壓力15MPa，得到液體燃料B，實驗結(jié)果及液體燃料B性質(zhì)見表3。

對比例1

采用與實施例1中相同的原料煤和重質(zhì)油，采用圖2中的工藝流程，以煤：循環(huán)溶劑：渣油＝1:1.2:0.7比例配制油煤漿，在450℃，19MPa下進行加氫裂化反應，得到的輕質(zhì)油在370℃、17MPa下進行加氫提質(zhì)，得到液體燃料C，實驗結(jié)果及液體燃料C性質(zhì)見表3。

其中，煤的轉(zhuǎn)化率是以無水無灰基煤為基準；產(chǎn)物產(chǎn)率是以全部有機質(zhì)進料為基準；氫利用率是油產(chǎn)率/氫耗。

表1重質(zhì)油原料性質(zhì)

表2新疆某低階煙煤的性質(zhì)

表3煤油共處理連續(xù)試驗結(jié)果及物料性質(zhì)

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。