[发明专利]一种包含液化残渣最大化利用的煤炭直接液化方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭化学加工领域，特别是涉及一种包含液化残渣最大化利用的煤炭直接液化方法。

背景技术

由于石油储量逐年下降而开采量不断上升，导致石油价格持续在高位攀升，所以世界范围内的石油短缺危机将不可避免。我国富煤贫油，能源安全形势更加严重。煤炭直接液化(以下简称煤炭液化)是在高温高压下，借助于供氢溶剂和催化剂，使氢元素进入煤及其衍生物的分子结构，从而将煤转化为液体燃料或化工原料的先进洁净煤技术。发展煤炭液化技术，是缓解我国石油资源短缺、石油产品供需紧张状况的重要途径之一，同时也是提高我国煤炭资源利用率、减轻燃煤污染，促进能源、经济、环境协调发展的重要措施。

七十年代初石油危机后，寻找石油替代品引起了各工业发达国家的高度重视，根据具体工艺流程的不同，各国相继研究开发了许多煤炭液化工艺。

美国于上世纪80年底初开发了H-COAL工艺(USP4842719)，该工艺主要技术特点是采用强制循环悬浮床反应器和石油系加氢催化剂；采用旋液分离和减压蒸馏分离循环溶剂。德国在上世纪80年代末开发了IGOR⁺工艺，该工艺采用鼓泡床反应器及采用赤泥做液化催化剂；减压蒸馏分离循环溶剂，全部采用加氢后的供氢性循环溶剂。日本在上世纪90年代末开发完成了NEDOL液化工艺，该工艺采用天然黄铁矿做液化催化剂，并采用离线的固定床加氢反应器对循环溶剂进行加氢；液化反应器为鼓泡床，减压蒸馏分离循环溶剂。美国HTI公司在H-COAL煤液化工艺的基础上研究开发出了HTI煤液化工艺，该工艺为两段催化液化工艺，采用悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂；在高温分离器后面串联在线加氢固定床反应器；固液分离采用临界溶剂萃取的方法，从液化残渣中最大限度回收重质油。我国神华集团开发神华煤液化工艺(中国专利公开号：CN1438294A和CN1587351A)，采用高效液化催化剂、供氢性循环溶剂，固液分离采用减压蒸馏。

上述这些煤液化生产过程无论应用那种煤炭液化工艺，何种固液分离方法(减压蒸馏、过滤和溶剂萃取等)，都会产生约占液化原煤量30％左右的液化残渣。它是一种高炭、高灰和高硫的物质，主要由重质油、沥青类物质(沥青烯和前沥青烯)、未转化的煤、无机矿物质以及煤液化催化剂组成。大概液化残渣中50％左右是重质液化油和沥青类物质，其余50％是未转化煤、灰分和催化剂。无论是从液化装置整体的经济性，还是从资源利用和环境保护的角度出发，都需要对液化残渣进行转化利用，因此液化残渣的利用研究具有很重要的意义。

对液化残渣的利用比较传统的方式主要是燃烧、焦化和加氢气化。残渣作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧，既不经济，也会带来严重的环境污染问题。焦化制油虽然增加了煤液化工艺的液体油收率，但液化残渣并不能得到最合理的利用，半焦和焦炭的质量也不好，导致它们的利用途径也不十分明确。将液化残渣进行气化制氢对设备要求比较苛刻，而且残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现。在上述的HTI液化工艺中，尽管采用了临界溶剂萃取的技术，但只是最大限度地回收了残渣中的重质油，沥青类物质并没有回收，也没有涉及到残渣的综合利用技术。

液化残渣中碳的质量分数在90％左右，沥青烯类物质的含量为20％左右，沥青烯分子具有芳香度高，容易发生聚合或交联的特点，因此先后开发用来制备道路沥青改性剂沥青基碳纤维中间相沥青的方法等。这些方法均是以煤液化残渣中的沥青类物质为原料，没有涉及到残渣中重质油的利用。日本专利JP1304182公开了一种从煤液化残渣中分离出重质油和沥青类物质的方法，该方法将重质油份进行加氢裂解，而沥青类物质进入煤炭液化单元进行再液化反应。由于沥青类物质没有进行加氢反应，粘度很大，导致液化单元的管道很容易堵塞。

如果能够取出残渣中的重质油馏份并进行适当处理后作为循环溶剂使用，这无疑将提高煤直接液化油品的收率，从而提高液化厂的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题和不足，本发明人长期从事煤直接液化的开发研究及实践，将传统煤液化工艺和液化残渣的溶剂萃取及综合利用有机结合开发提供一种充分最大程度利用液化残渣中重质油馏分及沥青类物质的，包含液化残渣最大化利用的新型煤炭直接液化方法。

本发明提供的包含液化残渣最大化利用的煤炭直接液化方法，包括下列步骤：

(1)煤浆配制