[发明专利]一种煤直接液化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤直接液化的方法，具体地讲是涉及一种可以使包括 低品质的褐煤和高品质烟煤的多种煤种直接加氢液化的方法。

背景技术

我国石油资源相比于煤炭资源较少，截至2006年底，全国石油剩余经 济可采储量20.43亿吨，而且开采位置向沙漠、海底、高原推移，开采成 本增加。随着我国经济的高速发展，我国石油对外依存度目前高达42.9％， 进口石油又受种种因素的影响，影响我国的经济发展。据权威部门测算， 目前我国的石油开采期按照探明可开采量和年消耗量来看只有11年，我国 目前的石油可开采储备还是不足的。我国煤炭资源丰富，若将固态煤转化 为液态燃料，减小对石油的依赖，可产生巨大的经济和社会效益。煤加氢 直接液化是在一定温度和天然气压力及催化剂作用下，使煤发生加氢反应 转化为液态燃料及气态烃的过程，是煤炭洁净加工利用技术的一种。

煤直接液化是曾经工业化的技术，经过近一个世纪的发展，煤直接液 化技术又有长足的进步，较成熟的技术有美国的氢煤法、两段催化液化工 艺、溶剂精炼煤法、煤油共炼工艺、德国的直接液化新工艺、日本的NEDOL 工艺、我国的神华煤液化工艺，但这些煤液化方法都需要使用5-10MPa的 高压氢气，反应体系的压力至少为17MPa。目前工业氢气来源有水电解制氢、 煤气化制氢、甲烷水蒸气重整制氢以及催化部分氧化制氢等。但在煤气化 和甲烷水蒸气重整制氢过程中，容易产生副产物二氧化碳，造成环境污染。 随着中国的经济发展、人口增加、城市化以及消费模式的改变，中国已经 成为仅次于美国的世界第二大二氧化碳排放国。如果大量制氢所副产的二 氧化碳不能得到很好应用，必将限制煤直接液化制油规模的扩大。

许多年来，人们一直进行天然气转化成碳氢燃料的研究工作。美国专 利U.S.Pat.No.5277773公开了一种把碳氢化合物和甲烷一起放在磁场中， 在微波辐射的条件下，从而可以产生电流的方法。美国专利U.S.Pat. No.3389189也公开了一种在电孤作用下将甲烷转化成乙炔的方法。

人们也深入地研究了在高温条件下将甲烷裂解成乙炔和氢气的方法。 美国专利U.S.Pat.No.3156733公开了一种在高温条件下将甲烷转化成其它 化合物和氢气的方法。

上述专利公开了一些甲烷转化的方法，但是没有一种方法能高效地将 天然气和煤结合在一起转化成液态燃料。与煤伴生的煤层气(甲烷含量大 于90％)，它既是煤矿安全生产的最大危害，也是宝贵的洁净能源。如果能 将煤和甲烷在一起清洁转化成液态燃料，则可产生巨大的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需工业制氢过程，节约能源，对设备要求 低，适于工业化生产的煤直接液化的方法。

为实现上述发明目的，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大 量的研究和创造性的劳动，研制出了一种煤直接液化的方法，所述的方法 包括下述步骤：

①将煤、溶剂、主催化剂和助催化剂混合均匀，得浆状混合物；所述 的主催化剂为卤素单质及其化合物，所述的助催化剂为发烟硫酸或三氧化 硫；煤可以为褐煤，次烟煤或烟煤。

②将步骤①所述的浆状混合物导入到反应器内，向反应器内充入甲 烷，在温度为280-420℃、反应体系总压为7-12MPa的条件下，反应0.5-4 小时，分离，即得。所述的温度优选为330-380℃；所述的反应时间优选为 0.5-3小时。

所述的反应器内的甲烷的起始压力为2-10Mpa，优选为3-5MPa。

所述的主催化剂为干基煤的0.2-10wt％，优选为1-5wt％；助催化剂为干 基煤的1-20wt％，优选为5-15wt％。

所述的溶剂为四氢萘、加氢蒽油、催化裂化渣油以及煤直接液化产物 中的高馏分组分。其用量为干基煤重量的0.5-10倍，优选为1-2倍。

所述的卤素单质及其化合物为碘或碘的化合物，所述的碘的化合物为 五氧化二碘、碘化钾、碘化钠、碘化硼、碘酸钾或碘酸钠中的一种或其中 几种的混合物。

所述的发烟硫酸的浓度为20％-60％；所述的三氧化硫为气态的三氧化 硫或固态的三氧化硫。