一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法

2023-10-17 20:33:04 4

專利名稱：：一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法
技術領域：
：本發明屬於一種在不存在氫的情況下，煤的非催化熱裂化方法，更具體地說，是一種煤經焦化生產液體烴的方法。
背景技術：
：早在上世紀初，一些國外的學者就發現煤成油的現象和證據，人們隨之開始了煤成油的廣泛研究，這個研究沿著兩個方向發展，即煤的直接液化和間接液化。煤的直接液化最早始於德國，迄今已經有近百年的歷史。在上個世紀20年代就建成了世界上第一座工業規模生產的煤直接液化廠，二次大戰期間又有11套直接液化的生產裝置投入生產，當時的操作壓力高達70MPa。20世紀60年代是石油和天然氣大發展的時期，高成本的煤直接液化基本處於停頓，直到上世紀70年代，由於石油危機，發達國家又開始煤液化的研究，針對不同原料煤的性質、催化劑的種類和產品的構成，逐漸形成了四種典型的液化工藝，即德國的IGOR工藝，日本的NEDOL工藝，美國的HTI工藝和我國的神華工藝。煤炭的直接液化需要加氫，使煤中的有機高分子轉化為較低分子的液態燃料，且反應需要高壓和高溫。即使目前所謂緩和的工藝，其壓力也高達19-30MPa，溫度在400~500°C。不論那種工藝，其反應條件都是非常苛刻的。煤的間接液化技術也起源於德國，由德國皇家煤炭研究所的Fischer和Tropsch所發明，所以被稱為F-T(費-託)合成。該過程先將煤氣化製得合成氣(CO+H2)，合成氣經淨化，調整其H2/CO比，再經F-T合成為液體燃料。煤間接液化的優點是煤種的適應性較寬，操作條件相對緩和。二次大戰期間德國一共建有9套生產裝置。但是煤的間接液化流程特別長，裝置和i殳備特別多，建這樣一個生產廠差不多等於一個煤氣廠和一個煉油廠的總和，因此固定投資費用非常高，其總效率不如直接液化高，目前只有南非建有世界最大規模的煤間接液化的工廠。另外還有一種煤煉油工藝，即煤的低溫乾餾工藝，該工藝起始於20世紀初期，主要是為獲得煤氣和從煤氣中回收低沸點的烴類物質。該工藝多數以褐煤、次煙煤等高揮發分煤為原料，熱解溫度在600700。C以下稱為中低溫乾餾。乾餾產物中煤氣的產率不高，一般為120-200m"t幹煤，其中H2、CH4含量較高，達到70體積。/。以上，熱值25~26MJ/m3，是優質的民用煤氣，也可以用作合成原料氣。液體生成物的產率一般僅為6-12重量％,相對密度小、沸點低，其組成和石油類液體烴相似，但是含酚類較多，經過加氫、重整也可以得到合格的汽油、柴油、石蠟和瀝青產品，乾餾後的固體物稱為半焦，其強度低、塊小，可以用作冶煉鐵合金用焦、無煙燃料或型焦的原料。該方法液體烴的產率4艮低。
發明內容以低分子化合物為主的烴類物質不只賦存於砂巖或碳酸鹽巖空隙介質中，構成傳統概念的油氣藏，還儲存於可以生烴，但不易或不能排烴，並可以作為特殊儲集介質的煤巖之中，構成"煤巖油氣藏"。在煤巖油氣藏中，烴類物質主要是以溶合相被熔融在煤巖大分子團間的微型儲集空間之中，或被吸附於煤巖裂縫或空隙的表面。本發明的目的是在上述發現的基礎上提供一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法。本發明的技術方案如下一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法，將煤和油類混合得到油煤漿，油煤漿進入焦化裝置，在480-51(TC下進^f亍焦化反應，得到焦炭、液體烴和氣體。所述煤為腐植煤或/和腐泥煤，其中腐植煤為褐煤或/和煙煤，煙煤選自長焰煤、中粘煤、弱粘煤中的一種或幾種，腐泥煤選自藻煤、蘚煤、燭煤中的一種或幾種。優選的煤為腐泥煤、腐植煤中的褐煤、腐植煤中的煙煤中的一種或幾種。所述煤的揮發分大於30重％。所述油類為重質原油或/和加工油，其中重質原油選自稠油、特稠油、超稠油中的一種或幾種，加工油選自渣油、催化裂化油漿、催化裂化澄清油、加氳尾油、燃料油、溶劑精製抽出油、焦化蠟油、脫瀝青油、蒸汽裂解焦油、煤焦油、頁巖油中的一種或幾種。所述重質原油20。C密度為卯0~1100kg/m3優選大於950kg/m3;所述燃料油選自4#燃料油、5#燃料油、6#燃料油、7#燃料油中的一種或幾種；所述渣油為減壓渣油或/和常壓渣油。所述的稠油是密度為O.卯~0.92g/cm3(20°C)的原油，所述的特稠油是密度為0.92-0.98g/cm3(20°C)的原油，所述的超稠油是密度為大於0.98g/cm3(20°C)的原油。所述煤和油類的重量比為0.1~2.0:1優選0.5~1.0:1。所述焦化裝置為延遲焦化裝置或/和流化焦化裝置。焦化反應的溫度優選4卯-510。C。圖1為本發明技術方案的原則流程示意圖。圖2為本發明實施方式的工藝流程示意圖。具體實施例方式下面描述本發明的兩種實施方式，但本發明並不局限於這種實施方式。一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法，該方法包括(1)、將煤粉碎為顆粒100~400目的煤粉；(2)、將步驟(1)所得煤粉和油類混合，在80-300。C下分散和部分溶解3~72小時後得到油煤漿；(3)、步驟(2)所得油煤漿經加熱爐加熱至480-510。C後，進入焦炭塔內進行焦化反應，得到焦炭、液體烴和氣體。所述煤為腐植煤或/和腐泥煤，其中腐植煤為褐煤或/和煙煤，煙煤選自長焰煤、中粘煤、弱粘煤中的一種或幾種，腐泥煤選自藻煤、蘚煤、燭煤中的一種或幾種。優選的煤為腐泥煤、腐植煤中的褐煤、腐植煤中的煙煤中的一種或幾種。所述煤的揮發分大於30重％。所述油類為重質原油或/和加工油，其中重質原油選自稠油、特稠油、超稠油中的一種或幾種，加工油選自渣油、催化裂化油漿、催化裂化澄清油、加氫尾油、燃料油、溶劑精製抽出油、焦化蠟油、脫瀝青油、蒸汽裂解焦油、煤焦油、頁巖油中的一種或幾種。所述重質原油20。C密度為900~1100kg/m3優選大於950kg/m3;所述燃料油選自4#燃料油、5#燃料油、6#燃料油、7#燃料油中的一種或幾種；所述渣油為減壓渣油或/和常壓渣油。所述煤和油類的重量比為0.1~2.0:1優選0.5~1.0:1。步驟(2)的分散和部分溶解溫度優選802(MTC，分散和部分溶解時間優選5~24小時。步驟(3)的加熱爐溫度優選為4卯-500。C。焦炭塔頂壓力為0-0.17MPa(表壓)。下面結合附圖對本發明所提供的方法予以進一步的說明，附圖中某些示意性設備如球磨機、混合器、沉降罐等也可選用功能基本相同的其它設備代替，附圖中沒有畫出輔助設備如預熱器和配件如閥門等，但並不因此而限制本發明。圖1為本發明技術方案的原則流程示意圖。將煤1和油類2加入混合器3，混合得到油煤漿4，油煤漿進入焦化裝置5，在480-510。C下進行焦化反應，得到焦炭6、液體烴7和氣體8。圖2為本發明實施方式之一的工藝流程示意圖。煤1經球磨機3粉碎至粒徑100~400目的煤粉，和油類2均加入混合器4，在30-300。C下溶解372小時後得到油煤漿5，油煤漿依次經泵9、管線10進入加熱爐11中，加熱到480-510。C最好4卯-500。C後，經管線12進入兩個焦炭塔13中的一個內進行焦化反應，反應生成的焦炭沉積在焦炭塔內，當該焦炭塔內充滿焦炭，切換至另一空的焦炭塔操作，將該焦炭塔內焦炭14全部清除(如圖中虛線所示)，焦化油氣則經管線15進入分餾塔16分餾成氣體17、焦化汽油18、焦化柴油19、焦化蠟油20。與現有技術相比，本發明的優點如下1、流程簡單，操作條件緩和，不需要高壓設備，設備投資較小；2、不需要消耗氫氣，不使用催化劑，操作費用較低；3、能獲得較高收率的液體烴，液體烴的收率高達50重％左右；4、大大減輕了加熱爐的結焦。下面的實施例將對本發明提供的方法予以進一步的說明，但並不因此而限制本發明。試驗是在延遲焦化中型裝置上進行的。原料煤的性質列於表1，表2列出了油類的性質。實施例1將原料煤A粉碎至粒徑100-400目的煤粉，和6#燃料油按重量比0.51:1加入混合器，在150。C下溶解12小時後得到油煤漿，油煤漿進入加熱爐加熱到4卯。C後，進入焦炭塔內進4亍焦化反應，反應生成的焦炭沉積在焦炭塔內，焦化油氣則進入分餾塔分餾成氣體和液體烴。操作條件和物料平衡列於表3。從表3可以看出，液體烴的收率達48.5重％。實施例2將原料煤B粉碎至粒徑100~400目的煤粉，和超稠油按重量比1.94:l加入混合器，在285。C下溶解64小時後得到油煤漿，油煤漿進入加熱爐加熱到510'C後，進入焦炭塔內進行焦化反應，反應生成的焦炭沉積在焦炭塔內，焦化油氣則進入分餾塔分餾成氣體和液體烴。操作條件和物料平衡列於表3。從表3可以看出，液體烴的收率達33.3重％。實施例3將原料煤C粉碎至粒徑100~400目的煤粉，和減壓渣油按重量比1.0:l加入混合器，在200。C下溶解24小時後得到油煤漿，油煤漿進入加熱爐加熱到50(TC後，進入焦炭塔內進行焦化反應，反應生成的焦炭沉積在焦炭塔內，焦化油氣則進入分餾塔分餾成氣體和液體烴。操作條件和物料平衡列於表3。從表3可以看出，液體烴的收率達42.0重％。實施例4將原料煤A粉碎至粒徑100~400目的煤粉，和煤焦油按重量比0.3:1加入混合器，在80。C下溶解3小時後得到油煤漿，油煤漿進入加熱爐加熱到490。C後，進入焦炭塔內進行焦化反應，反應生成的焦炭沉積在焦炭塔內，焦化油氣則進入分餾塔分餾成氣體和液體烴。操作條件和物料平衡列於表3。從表3可以看出，液體烴的收率達53.1重％。表1tableseeoriginaldocumentpage9ad表示空氣乾燥基；d表示乾燥基；daf表示乾燥無灰基。表2tableseeoriginaldocumentpage10tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1、一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法，其特徵在於該方法包括將煤和油類混合得到油煤漿，油煤漿進入焦化裝置，在480～510℃下進行焦化反應，得到焦炭、液體烴和氣體。2、按照權利要求l的方法，其特徵在於所述煤為腐植煤或/和腐泥煤，其中腐植煤為褐煤或/和煙煤，煙煤選自長焰煤、中粘煤、弱粘煤中的一種或幾種，腐泥煤選自藻煤、蘚煤、燭煤中的一種或幾種。3、按照權利要求1的方法，其特徵在於所述煤的揮發分大於30重％。4、按照權利要求1的方法，其特徵在於所述油類為重質原油或/和加工油，其中重質原油選自稠油、特稠油、超稠油中的一種或幾種，加工油選自渣油、催化裂化油漿、催化裂化澄清油、加氫尾油、燃料油、溶劑精製抽出油、焦化蠟油、脫瀝青油、蒸汽裂解焦油、煤焦油、頁巖油中的一種或幾種。5、按照權利要求4的方法，其特徵在於所述重質原油2(TC密度為900畫1100kg/m3。6、按照權利要求4的方法，其特徵在於所述燃料油選自4#燃料油、5#燃料油、6#燃料油、7#燃料油中的一種或幾種。7、按照權利要求4的方法，其特徵在於所述渣油為減壓渣油或/和常壓5查油。8、按照權利要求1的方法，其特徵在於所述煤和油類的重量比為0.1~2.0:1。9、按照權利要求l的方法，其特徵在於所述焦化裝置為延遲焦化裝置或/和流化焦化裝置。10、一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法，其特徵在於該方法包括(1)、將煤粉碎為顆粒為100~400目的煤粉；(2)、將步驟(1)所得煤粉和油類混合，在30-300。C下分散和部分溶解3~72小時後得到油煤漿；(3)、步驟(2)所得油煤漿經加熱爐加熱至480-51(TC後，進入焦化塔內進行焦化反應，得到焦炭、液體烴和氣體。11、按照權利要求10的方法，其特徵在於所述煤為腐植煤或/和腐泥煤，其中腐植煤為褐煤或/和煙煤，煙煤選自長焰煤、中粘煤、弱粘煤中的一種或幾種，腐泥煤選自藻煤、蘚煤、燭煤中的一種或幾種。12、按照權利要求10的方法，其特徵在於所述煤的揮發分大於30重%。13、按照權利要求10的方法，其特徵在於所述油類為重質原油或/和加工油，其中重質原油選自稠油、特稠油、超稠油中的一種或幾種，加工油選自渣油、催化裂化油漿、催化裂化澄清油、加氫尾油、燃料油、溶劑精製抽出油、焦化蠟油、脫瀝青油、蒸汽裂解焦油、煤焦油、頁巖油中的一種或幾種。14、按照權利要求13的方法，其特徵在於所述重質原油20。C密度為900~1100kg/m3。15、按照權利要求13的方法，其特徵在於所述燃料油選自4#燃料油、5#燃料油、6#燃料油、7#燃料油中的一種或幾種。16、按照權利要求13的方法，其特徵在於所述渣油為減壓渣油或/和常壓渣油。17、按照權利要求10的方法，其特徵在於所述煤和油類的重量比為0.1-2.0:1。18、按照權利要求10的方法，其特徵在於所述煤和油類的重量比為0.5~1.0:1。19、按照權利要求10的方法，其特徵在於步驟(2)的分散和部分溶解溫度為80-200。C，分散和部分溶解時間為5~24小時。20、按照權利要求10的方法，其特徵在於步驟(3)的加熱爐溫度為4卯—500。C。全文摘要一種從煤巖油氣藏直接生產液體烴的方法。將煤和油類混合得到油煤漿，油煤漿進入焦化裝置，在480～510℃下進行焦化反應，得到焦炭、液體烴和氣體。與煤的直接液化和間接液化相比，該方法不需要消耗氫氣，不使用催化劑，設備投資和操作費用均較低，能獲得較高收率的液體烴。文檔編號C10G1/00GK101597507SQ20081011430公開日2009年12月9日申請日期2008年6月2日優先權日2008年6月2日發明者侯創業,楊元一,牛嘉玉,王好平,蘇樹林,軍金申請人:金軍;蘇樹林;王好平;侯創業;牛嘉玉;楊元一