[发明专利]一种煤多级复合催化加氢液化的工艺方法

说明书

本发明涉及一种煤多级复合催化加氢液化的方法，即将煤液化反应在串联的二个或三个反应器下逐级进行，主要步骤为：将预热后的煤浆依次通过三级或二级串联反应器，与反应气氛及催化剂充分接触反应，反应器1、2、3中的反应气氛和催化剂分别为：反应器1主要为合成气/碱性催化剂，反应器2主要为氢气/铁催化剂，反应器3是氢气/镍钼钴类催化剂；物料在反应器1中反应后液化产生的水和轻油经分离器后随反应气排出分离，进入反应器2的液固浆料反应后经高温水力旋流分离出固体残渣，富含沥青质的低含固率物料进入反应器3加氢液化。本发明对原料煤无需过度脱水干燥，且能提高煤的转化率和油收率，尤其适用于低阶煤。

技术领域

本发明涉及一种煤多级复合催化加氢液化的工艺方法，具体地说是一种适合低阶煤直接液化的多级复合催化加氢液化技术，属于煤化工和清洁能源技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，利用煤炭液化制油是减少原油对外依存度的现实而可行的途径。煤炭尤其是低阶煤中氧含量高，在液化过程中消耗大量的氢并产生水。高含氧煤通常带有更多的内在水，干燥脱水难度较大且能耗很高，过分脱水还可导致褐煤微孔结构崩塌而阻止经溶剂途径氢源与煤内孔活性位接触因而不利液化反应，然而不脱除原料中水若再叠加高含氧原料的热解水，势必造成高含水气氛，这对同一反应器内煤主体结构及沥青质的深度加氢液化有危害；典型沥青烯化学结构表明单用铁催化剂对较高键能的芳香碳氧键和芳香碳脂肪碳间的键之裂解加氢效率不够高，因而液化产物中沥青质的含量普遍较高；镍钼钴类催化剂的加氢活性明显高于铁基催化剂，因价格高须再生反复使用，通过使用这种高活性催化剂完全可能实现沥青质的深度加氢液化直接提高油产率，但在煤直接液化如此高含固率物料中防止催化剂结焦、分离再生和延长使用寿命等面临技术难题，这是该工艺至今未在煤直接液化方向实现工业应用的主要原因。

目前，中国专利CN107163974A、CN103555357A和CN1438294A公开了三种煤液化工艺，虽然工艺各有优点，但无法较好地解决以下几个煤液化过程中面临的问题：低阶煤中氧含量高导致液化产生的高含水环境对煤主体及沥青质加氢的限制；铁催化剂活性不够高以及镍钼钴类催化剂与液化残渣难以分离等。基于此，本发明提供一种更适合低阶煤直接液化的多级复合催化加氢工艺方法，该方法能够减少热解水对液化反应的危害，且能对较低活性的沥青质进一步加氢转化，具有油产率及煤转化率高，工艺条件与液化过程融洽，系统能耗低，经济性好等特点。

发明内容

本发明提供的一种煤多级复合催化加氢液化的工艺方法，经预热的煤浆通过由三级或二级反应器串联组成的反应装置进行分离液化，根据热解加氢反应的序列特征，能够满足不同反应阶段对煤催化加氢的不同需求，实现煤的多级催化加氢液化，尤其能够促进低阶煤的催化转化，具有油产率及煤转化率高，工艺条件与液化过程融洽，系统能耗低，经济性好等特点。

本发明是通过如下技术实现的：

一种煤多级复合催化加氢液化的工艺方法，其特征在于，所述方法为煤三级催化加氢液化法，即：将预热后的煤浆依次通过相互串联的反应器1、分离器1、反应器2、分离器2、高温水力旋流分离器、反应器3和分离器3，反应分离后最终得到液化油；

包括如下步骤：

将预热后的煤浆通入反应器1中，使物料维持在350-450℃和4-20MPa下与合成气和含碱金属的催化剂充分接触，停留时间为10-120min；反应后物料经分离器1使液化产生的水分和轻油随反应气排出后分离，液固物料进入反应器2中，使物料维持在400-470℃和4-25MPa下与氢气和含铁催化剂充分接触，停留时间为10-120min；反应器2流出的物料经分离器2后进入高温水力旋流分离器，分离出富含沥青质的低含固率液体物料；将物料按需加热或升压后进入反应器3中，使物料维持在420-480℃和4-30MPa条件下与氢气和含镍、钼、钴的催化剂催化、深度加氢转化，停留10-120min，反应后物料通过分离器3得到液化油，其中部分重油经加氢后作循环溶剂与煤制浆；

其中，各个反应器中添加的催化剂的质量占原煤质量的0.5～5％；优选1～3％。