[发明专利]非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭化学加工的技术领域，具体涉及一种非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法。

背景技术

煤炭液化是用煤为原料以液体烃类为主要产品的技术，分为“直接液化”和“间接液化”两大类：(1)煤的直接液化是煤在相当高的温度和压力下，催化加氢裂化生成液体烃类及少量气体烃，并脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的转化过程；(2)煤的间接液化是以煤气化制备的合成气(CO+H₂)为原料，在一定的温度和压力下，催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺。

现有的煤直接液化法具有较高的热效率和液体产品收率等优点，世界各国投入了大量的人力和物力进行研究开发，并形成许多相对成熟的工艺，如，德国的IGOR工艺，日本的NEDOL工艺，美国的溶剂精炼煤法SRC、氢煤法H-Coal、Exxon供氢体溶剂法EDS、催化两段加氢液化工艺CTSL、HTI工艺和煤油共炼工艺COP，俄罗斯的低压加氢液化工艺等。又如中国专利200710032428.4公开了一种用褐煤制取液体燃料的热溶催化方法，该方法包括煤粉制备步骤、煤浆制备步骤、热溶催化步骤和热溶液化产物分离步骤，其操作条件温和，能够使褐煤中的有机质转化率达到较高的水平，液体燃料产品经加工后可制备符合国家标准的发动机燃料；且制备设备简单、投资少、成本低，适合于我国国情。

尽管国内外在煤直接液化方面已做了大量工作。但仍有许多问题尚待解决，如：生产成本居高不下，还不足以与石油竞争；耗能高，煤直接液化要求煤的水分＜2％，这势必增加了煤炭干燥设备的能耗和投资。

发明内容

本发明的目的是在中国专利200710032428.4所公开的褐煤热溶催化技术的基础上，提供一种非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法。

本发明所述的非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法，采用如下技术方案：

非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法，包括煤粉制备步骤、煤浆制备步骤、热溶催化步骤和热溶液化产物分离步骤；所述煤粉制备步骤中，煤粉的水分含量不少于8w％；及在热溶催化步骤中，通入CO气体。

进一步，所述煤粉的水分含量为8～20w％。

作为优选，所述CO气体的通入量为不少于25立方米/Kg煤浆。

作为优选，所述CO气体为CO含量不少于30％[v/v]的工业气体。

作为优选，采用金属氧化物作为催化剂。该金属氧化物包括FeS₂、ZnI₂、Bi₂O₃。

相对于现有的褐煤热溶催化技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明反应条件温和，操作工艺简易、安全稳定，设备国产化程度高、投资少、成本低。

2、CO对溶剂有优化作用，提高了液化油质量。

3、反应所需的H₂O来自富含水分的褐煤，降低了对褐煤水分的要求，可取消褐煤的加热干燥，从而降低了能耗；同时降低褐煤液化的水产率，从而减少了水污染。

4、本发明采用含CO的工业气体作为介质，褐煤中的水与CO发生反应：CO+H₂O→CO₂+H₂，褐煤中富含的Na等碱性矿物与CO+H₂O反应生成甲酸盐，甲酸盐很容易分解生成氢，这种新生态氢的活性很高，容易与煤发生反应，提高了液化油收率，并促使煤更容易溶解；

5、CO具有还原性，可与煤结构中的氧和硫结合，使其脱除，减少了氢耗。

附图说明

图1是本发明所述方法的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的非氢气氛下的褐煤增溶催化液化方法的具体步骤如下：

1)煤粉制备步骤：将褐煤破碎干燥，并控制水分在8w％～20w％之间。

2)煤浆制备步骤：将煤粉、溶剂和催化剂充分搅拌混合制成煤浆，其中：煤粉的质量百分比为30％～40％，溶剂的质量百分比为60％～70％，催化剂的添加量为相对于煤粉质量的0.5％～1％。

3)增溶催化步骤：通入纯CO气体或含30％(v/v)以上CO的工业气体(CO的通入量为不少于25立方米/Kg煤浆)；在该气氛条件下，煤浆增溶催化反应生成液化产物，其中：温度为390～450℃、压力为5.0～9.0MPa，反应时间为30～60分钟。

4)热溶液化产物分离步骤：分离热溶液化产物，得到气、液、固三相产物；对液体产物进行提质加工成液体燃料。