一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法
2023-07-03 22:27:51 2
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，屬於煤直接液化【技術領域】。該方法是按溶劑/煤質量比為2～5，將粉碎後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釜中，在0.1～2MPa?N2氣氛中，250～350℃恆溫熱處理30～180min；然後經閃蒸冷凝分離出溶劑和輕質組分，所得處理煤冷卻後，直接加入液化溶劑和催化劑製備液化煤漿，用於直接加氫液化。同時，閃蒸冷凝液經蒸餾分離，所得的溶劑循環使用。該方法具有良好的脫水改質作用，直接液化轉化率較未處理煤提高10%以上，同時可以獲得4%以上的輕質組分。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
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤直接液化【技術領域】，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】
[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，使固體煤轉化為液體油的工藝過程。煤直接液化技術可以生產液體燃料，彌補石油資源短缺，具有非常重要的現實意義和戰略價值。
[0003]由於煤加氫反應性較低，煤直接液化反應需要在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採用活性較高的褐煤至煙煤階段的中低階煤。由於中低價煤水分含量和氧含量較高，反應氫耗和能耗高，是制約煤直接液化的關鍵因素之一。所以通過煤的前處理，提高煤加氫液化反應性，降低煤的水分和氧含量，有利於促進煤的高效液化。例如:日本NEDO針對澳大利亞高水分褐煤液化開發的褐煤液化工藝(BCL)中，採用了液化溶劑脫水的前處理工藝。
[0004]由於煤直接液化屬於多相反應，傳質過程顯著影響煤加氫液化。煤具有大分子結構特徵，其中不僅存在複雜的共價鍵交聯，而且存在大量的氫鍵等非共價鍵交聯作用。所以煤中大分子結構必須經過充分溶脹後才能促進供氫溶劑、催化劑以及溶解H2對煤及其熱解產物進行加氫。專利CN101787310提供了一種褐煤預處理方法，利用甲醇對褐煤進行超臨界萃取，分離出萃取液後的萃餘物用於熱溶催化液化。結果發現，超臨界甲醇預處理可以改變褐煤微孔結構，增大反應比表面積，提高褐煤的轉化率。然而，由於甲醇溶劑極性強，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溶脹處理。
[0005]本發明根據煤的結構特點`，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，無需預溶脹處理，並可以根據煤種改變混合溶劑組成，對煤種的適應性強。同時，採用閃蒸方法進行溶劑分離，所得處理煤可直接製備液化煤漿，直接用於液化，並具有同時脫除水、溶劑和輕質組分的作用。此外，本發明在前處理過程中無需添加任何酸鹼，冷凝液經分離後所得混合溶劑可以循環利用，工藝過程清潔、簡單。
【發明內容】
[0006]本發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，鬆弛原煤中大分子結構的非共價鍵作用，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能力，促進煤的加氫轉化。
[0007]本發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:將粉碎後的原煤加入帶閃蒸裝置的高壓反應釜中，按溶劑/煤質量比為2~5的比例加入甲醇混合溶劑，釜內空氣經N2置換後，利用N2調節反應釜內壓力為
0.1~2MPa，然後開啟攪拌，並升溫至250~350°C，恆溫熱處理30~180min ;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為10 ~40% ；
[0009](2)分離:步驟(1)結束時，停止攪拌，在處理溫度下靜置5min，然後，緩慢開啟卸壓閥，將煤和釜內溶劑以及輕質組分進行閃蒸分離，分離出的溶劑和輕質組分經冷凝器冷卻後收集，待釜內壓力降至常壓後，停止加熱，並自然冷卻得到前處理煤；
[0010](3)液化:待高壓反應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蒸餾分離可分別得到混合溶劑和輕質組分，所述分離出的混合溶劑可循環使用。
[0012]與現有技術相比，本發明具有以下技術效果:
[0013]1、本發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化率提高10%以上，水分降低達80%以上，並可以分離得到一定量的輕質組分；
[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，無需預溶脹處理，並可以根據煤種改變混合溶劑組成，對煤種的適應性強；
[0015]3、採用閃蒸方法進行溶劑分離，所得處理煤可直接製備液化煤漿，用於直接液化，並具有同時脫除水、溶劑和輕質組分的作用；
[0016]4、前處理過程中無需添加任何酸鹼，冷凝液經分離後所得的混合溶劑可以循環利用，工藝過程簡單、清潔。
【具體實施方式】
[0017]為了進一步了解本發明的技術內容，以下通過具體實施例詳述本發明，但本發明不局限於下述實施例。
[0018]對照例1:在200ml高壓反應器中依次加入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。密閉反應器後以H2吹掃反應器3次，置換反應器中空氣，並試壓、檢漏後充入H2至5MPa。然後以10~15°C /min加熱速率將反應器加熱至400°C，並在400°C條件下恆溫液化60min。最後，將反應器冷卻至室溫，取出液化產物，並以四氫呋喃洗滌反應釜，隨後所有液化產物以四氫呋喃為溶劑進行索氏抽提。根據80°C真空乾燥後的THF抽餘物重量計算神府煤直接液化轉化率為70.8%。其中，煤液化轉化率計算方法如下(daf,指乾燥無灰基準):
【權利要求】
1.一種煤直接加氫液化的甲醇混合溶劑前處理方法，其特徵在於，該方法具體步驟如下: (1)前處理:將粉碎後的原煤加入帶閃蒸裝置的高壓反應釜中，按溶劑/煤質量比為2~5的比例加入甲醇混合溶劑，釜內空氣經N2置換後，利用N2調節反應釜內壓力為0.1~2MPa,然後開啟攪拌，並升溫至250~350°C，恆溫熱處理30~180min ;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為10~40% ； (2)分離:步驟(1)結束時，停止攪拌，在處理溫度下靜置5min，然後，緩慢開啟卸壓閥，將煤和釜內溶劑以及輕質組分進行閃蒸分離，分離出的溶劑和輕質組分經冷凝器冷卻後收集，待釜內壓力降至常壓後，停止加熱，並自然冷卻得到前處理煤； (3)液化:待高壓反應釜中前處理煤冷卻至100°C以下，進行加氫液化。
2.如權利要求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，其特徵在於，所述步驟(2)中冷凝器收集的閃蒸冷凝液經蒸餾分離可分別得到混合溶劑和輕質組分，所述分離出的混合溶劑可循環使·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 優先權日:2013年11月19日
【發明者】王知彩, 吳德清, 水恆福, 雷智平, 任世彪, 潘春秀, 餘傳軍 申請人:安徽工業大學