[发明专利]整合型煤液化方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种整合型煤液化方法。

【背景技术】

煤液化是把固体状态的煤经过一系列化学加工过程，使其转化为液体产品的洁净煤技术。

总体而言，煤液化主要有四种方式：直接加氢处理(direct hudrogenation)、施主溶液加氢处理(donor solvent hydrogenation)、通过气化(gasification)和费托合成(F-T synthesis)的间接液化(indirect liquefaction)、高温分解(pyrolysisor thermal degradation)(请参Kirk Othomer所著的《Fuels》)。

直接加氢处理(也被称为煤直接液化)是把固体状态的煤在高温(华氏750度以上)、高压(10MPa以上)、氢气(或CO+H₂，CO+H₂O)、催化剂以及溶剂的作用下，把煤中的分子进行加氢裂解，直接转化为液体产品的加工过程。

间接液化是先把固体状态的煤气化得到合成气(CO+H₂)，再以合成气为原料合成液体产品的加工过程，其中，费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis)是以合成气为原料生产烃类产品的最主要的煤液化方法。

工业界一直希望提高把煤转化成如液态燃油等高价值化学产品的效率。而把煤转化成高价值化学产品通常会涉及把煤气化以获得合成气，合成气的主要成分是氢气和一氧化碳，它能被用于生产各种化学产品，比如液态燃油、甲醇、乙酸、二甲醚、含氧基醇(oxo alcohols)、异氰酸酯(isocyanate)等。

目前，主要有两种把合成气转化成传统的燃料和润滑油的方法，其一是费托合成(简称费托合成)；其二是先把合成气转化为甲醇，再把甲醇转化为富含芳香族化合物的汽油(highly aromatic gasoline)(简称GTS工艺)。而天然气也可被转化为合成气，用于生产上述产品，其中合成气的生产是最昂贵的一个步骤。这其中的一个关键是生产出适当的氢气对一氧化碳的比例的合成气，以优化后续的产品结构以及避免合成气生产过程中的问题。

可以利用已经商业化的气化装置把煤气化以生产合成气，并可以获得氢碳比为0.5∶1至1∶1的合成气。

所述的费托合成和GTS工艺各有优缺点。费托合成的优势在于其产物富含链烷烃，而富含链烷烃的产品具有较好的燃料性能和润滑性能。而费托合成的缺点在于产生的二氧化碳的量较大。而GTS工艺的优势在于其产物为富含芳香族化合物的汽油和液化石油气(比如丙烷和丁烷)。但由GTS工艺生产得到的富含芳香族化合物的汽油较易形成低结晶点(通常在常温下形成固态)的均四甲苯(durene)和其他聚甲基芳香烃类产品。另外，GTS工艺的生产成本较费托合成高，且其产品不能用作润滑油、柴油类燃油以及飞机燃油。而且GTS工艺过程也会产生二氧化碳。

已有煤液化方案中一般把费托合成的富含一氧化碳的尾气用作燃料，或者用于水气转换反应生产氢气，这两种途径都会产生大量二氧化碳。然而，二氧化碳的排放对环境有着极大的破坏作用。

基于以上原因，需要设计一种煤液化方法，具有较高的单位数量煤的液态产品产量以及较低的二氧化碳排放量。

【发明内容】

本发明的一方面提供了一种整合型煤液化方法，具有较高的单位数量煤的液态产品的产量以及较低的二氧化碳排放量。

本发明的一方面提供了一种整合型煤液化方法，包括以下步骤：

煤气化步骤，把含煤原料进行气化以获得合成气；

合成气转化步骤，把由煤气化步骤获得的合成气转化为液态产品，其中，该步骤中水煤气变换反应所消耗的一氧化碳少于合成气转化步骤中消耗的一氧化碳总量的5％；

煤羰化步骤，从煤气化步骤获得的合成气中或从合成气转化步骤的尾气中回收一氧化碳用于煤的羰化反应；

煤直接液化步骤，把经过煤羰化步骤处理的煤进行直接加氢液化处理。

在一个实施方案中，合成气转化步骤是通过费托合成将合成气转化为烃类产品。

进一步的，所述整合型煤液化方法还包括石脑油分离步骤，从合成气转化步骤获得的液态产品中分离出石脑油。

进一步的，所述整合型煤液化方法还包括石脑油重整步骤，重整石脑油以获得汽油以及氢气，并将氢气用于所述煤直接液化步骤。

进一步的，把煤直接液化步骤获得的残渣用于煤气化步骤。

进一步的，所述合成气所含氮气的摩尔含量少于5％。

进一步的，相较于传统煤液化工艺方法，所述整合型煤液化方法可减少15％的二氧化碳排放量。