[发明专利]一种两级加氢的煤直接液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种两级加氢的煤直接液化工艺，属于煤直接液化技术领域。

背景技术

煤直接液化是使煤在高温高压下催化加氢直接转化为液体燃料的技术，目前世界上已成功开发出了多种煤直接液化工艺，包括德国IGOR工艺、美国H-Coal工艺、日本NEDOL工艺和中国神华工艺。其中，中国神华工艺于2008年建成了6000吨/天的工业示范装置并投入了使用。

通过长期的研究发现，煤在直接液化中首先经历快速热解反应生成大量前沥青烯、沥青烯和一些小分子烃、CO₂、CO等气体，随后其中的前沥青烯和沥青烯会继续加氢进一步裂解成小分子烃和气体。但是，由于煤的快速热解反应是以自由基反应为主，热解产生的自由基碎片容易相互碰撞聚合成大分子焦炭，因此现有技术一般将煤直接液化分两级进行，在一级快速热解反应中采用较低的热解温度来控制自由基的生成速率，同时混合适量的活性氢来及时消除生成的自由基碎片。如中国专利文献CN102115674A公开了一种煤液化与石油炼制的组合方法，步骤为1）将煤粉与馏程为150-343℃的石油馏分Ⅰ、液体产物馏分Ⅰ和催化剂混合为煤浆，煤浆中煤的固含量为10-50%；2）将煤浆与氢气一起由底部进入一级反应器，在360-450℃下进行煤热解加氢反应；3）一级反应器流出物、馏程为343-600℃的石油馏分Ⅱ和液体产物馏分Ⅱ混合由底部进入二级反应器，在420-480℃下进行加氢裂解反应；4）二级反应器流出物经分离得到气体、液体产物馏分Ⅰ、液体产物馏分Ⅱ和残渣，部分液体产物馏分Ⅰ循环回一级反应器中，部分液体产物馏分Ⅱ循环回二级反应器中。

上述技术虽然能够有效降低煤快速热解产生的自由基间的碰撞聚合几率，减少焦炭的生成，但是上述煤直接液化工艺的生产效率很低，本领域技术人员一直找不到导致上述工艺生产效率低的原因。

再有，为了方便控制反应的进行，现有技术的两级加氢煤直接液化工艺都是将原料和氢气由一级反应器底部送入，再将一级反应产物和氢气由二级反应器的底部送入，使一级或二级反应器内的气固物料顺流混合反应。虽然引入二级反应器内的一级反应产物中含有一定量不参与反应的小分子烃和CO、CO₂等气体，但是现有技术中普遍认为这部分不参与反应的气体在第二反应器内的气含率仅为10-15%，不会影响反应的进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术的两级加氢煤直接液化工艺生产效率很低，并且本领域技术人员一直找不到该工艺生产效率低的原因；进而提出一种生产效率高的两级加氢煤直接液化工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种两级加氢的煤直接液化工艺，包括如下步骤，

（1）将煤粉与供氢性溶剂混合成煤浆，所述煤浆、氢气和催化剂在一级反应器内反应，反应温度为420-460℃，反应结束得到一级反应产物；

（2）将所述一级反应产物送入二级反应器的上部，所述一级反应产物中的气相组分由二级反应器顶部流出，固液组分在所述二级反应器内向下流动，与所述二级反应器内向上流动的氢气逆流接触反应，反应温度为430-480℃，反应结束后得到二级反应产物；

（3）将所述二级反应产物中的固液组分分离即可。

所述二级反应器内，所述固液组分向下流动的流速为1-10cm/s。

所述二级反应器内的氢油比600-1000。

所述二级反应器内的氢分压为10-15MPa。

所述二级反应器内的反应压力为15-20MPa。

在所述一级反应器内，反应压力为15-20MPa，氢分压为10-15MPa。

所述煤浆的煤粉含量为30-50wt%，所述催化剂的重量为所述煤粉重量的0.1-10.0%。

所述煤粉为烟煤和次烟煤中的一种或两种，所述供氢性溶剂为重油、渣油和步骤（3）中液体馏分中的一种或几种的混合物。

步骤（1）中，将所述煤浆、催化剂和氢气混合、加压并加热后，由底部送入所述一级反应器内。

所述二级反应产物中的气相组分与一级反应产物中的气相组分相混合后进行分离，分离出的富氢气体作为步骤（1）和（2）中的氢气使用。

本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：