[发明专利]从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤深度加工领域，特别涉及一种对煤液化残渣萃取后的固液分离和溶剂回收的方法。具体地说，本发明提供了一种从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法。 

背景技术

煤炭直接液化是对我国石油资源短缺的重要补充，对我国能源安全具有重要意义。不管采用哪种煤炭直接液化工艺，如IGOR⁺工艺、NEDOL工艺和神华液化工艺(ZL200410070249.6和ZL200610090484.9)，煤的转化率都不可能达到100％，最后总是有约占液化进煤量的30％左右的液化残渣副产物。它是一种高碳、高灰和高硫的物质，主要由煤中的矿物质、催化剂、以固体物形式存在的未反应煤、沥青烯和重质液化油组成。其中残渣中的重质液化油、沥青类物质含量约占残渣量的50％左右，未转化煤约占30％左右，灰分和催化剂约占20％左右。 

回收液化残渣中的重质油品，对提高整个煤液化工艺的油收率，从而提高液化厂的经济效益，提高资源的利用效率，减少能源浪费具有非常重要的意义。另外，煤直接液化残渣中的沥青质主要由多环的缩合芳烃组成，具有芳香度高，碳含量高，容易聚合或交联的特点，具有很多石油沥青质所没有的特性，非常适合作为制备碳素材料的原料，是一种非常宝贵而独特的资源，煤液化沥青质的 应用日益受到人们的重视，有望制备出一些高附加值的碳素制品。中国专利ZL200510047800.X公开了一种以煤炭直接液化残渣为原料利用等离子体来制备纳米碳材料的方法。中国专利ZL200610012547.9公开了一种将煤液化残渣作为道路沥青改性剂的方法。中国专利ZL200910087907.5公开了一种利用煤直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法。中国ZL200910086158.4公开了一种以煤液化残渣制备中间相沥青的方法。这些方法均是以煤液化残渣中的沥青类物质为原料，但并没有从残渣中分离出重质液化油并加以利用，无疑造成了油品资源的浪费，而且残渣中沥青类物质的抽提均是以价格昂贵的纯化学试剂为溶剂，成本相对较高，目前研究基本处于实验室小试阶段。 

当前对煤液化残渣的大宗利用途径主要有燃烧、焦化制油、气化制氢等方法。煤液化残渣作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧，无疑将影响煤液化的经济性，造成资源的浪费，而且液化残渣中较高的硫含量在燃烧过程中将带来环境方面的问题。焦化制油是将液化残渣中的沥青烯转化为重质油和可蒸馏油，虽然在一定程度上可以增加煤液化工艺的液体油收率，但液化残渣焦化后半焦收率高，油收率低，而且焦化过程得到半焦的硫含量高和灰含量高，其利用途径也不十分明确。专利CN101760220A公开了一种煤炭液化残渣的连续焦化方法和设备，焦化操作在高温、高真空度下进行，但由于重质液化油中芳烃含量高、容易聚合，在热处理时有相当比例的重质液化油缩聚为焦炭，因此实际得到的重质油比例并不高。将液化残渣进行气化制氢的方法是一种有效的大规模利用的途径，但对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。 

将残渣中50％左右的重质油、沥青烯等有较高利用价值的物质分离出来并分别进行综合加工利用，使其产生更大的经济效益，一直是煤直接液化领域的一个富有挑战性的课题。其中的难点之一在 于固液分离和溶剂回收的问题。这些问题之所以难以解决是由于液化残渣的特点决定的。煤炭直接液化残渣中固体物的颗粒粒度很细，颗粒粒度分布从不到1μm到数微米，部分悬浮于残液中，部分呈胶体状态；由于液化残渣中前沥青烯、沥青烯等高黏度物质的存在，以及未转化煤在其中的溶胀、胶溶等作用都会决定了液化残渣的黏度非常高；由于液相基本由重质液化油和沥青质组成，因此液相与固体颗粒之间的密度差比较小。所有这些特点导致了液化残渣固液分离的难度。JP 1304182公开了一种从直接液化残渣中分离出重质液化油和沥青类物质的方法。CN101885976A、CN101962560A和CN101962561A公开了一种从煤直接液化残渣中萃取出重液化油和沥青质并分别加以综合利用的方法。以上专利提供的工艺路线最大程度地发挥了残渣中重质油和沥青质的利用潜力，但并没有给出具体的固液分离和萃取溶剂回收方案。