[发明专利]一种无催化剂煤基重质组分提质方法

说明书

本发明属煤低温热解焦油技术领域，为解决目前催化加氢、催化裂化等重质油改质工艺中，条件限定高于400℃，对整个工艺是一个较大能耗、降低经济性、提高技术难度的集中点，重质组分加氢改质条件苛刻，催化剂失活是催化加氢过程需要面临的难题，提供一种无催化剂煤基重质组分提质方法。重质组分采用中低温煤焦油350℃以上馏分，生物质采用100℃烘干12小时的40‑60目松木屑；供氢溶剂为分析纯四氢萘进行煤基重质组分提质。生物质松木屑添加之后，混合反应原料的重质组分的正己烷可溶物收率由66.63%升至75.46%，生物质松木屑的添加促进重质组分的轻质化过程，产品组分相对集中。反应温度可降低至320℃，对实际应用有较强的促进意义。

技术领域

本发明属于煤低温热解焦油技术领域，具体涉及一种无催化剂煤基重质组分提质方法。

背景技术

中国煤炭资源相对丰富，其中低阶煤的储量约占 55%。以煤热解为基础的煤炭分级转化技术是实现低阶煤清洁高效利用的重要途径。然而，目前运行的热解装置所得焦油产率较低且其重质组分含量较高，较高的重质组分不仅使焦油品质变差难以加工利用，而且易冷凝堵塞设备，影响热解系统的稳定运行。对于煤热解工艺而言，研究中为实现焦油轻质化的有效途径主要有两种，一是引入富氢物质与煤共热解，通过向煤热解中间产物供氢影响挥发分的生成获得更多轻质焦油；二是引入具有催化裂解能力的物质，催化裂解煤热解产生的挥发分，通过调控二次反应提高焦油品质。生物质富氢且热解生成的生物质半焦具有催化裂解煤热解挥发分的作用。

但是，煤热解产生的重质组分在整个热解产物中占比较大，约占整个焦油组分产率的50%左右。随着对轻质油品需求量的日益增大，重质组分的加工和利用的重要性越发得以体现。目前主要提质手段包括，首先对原料进行族组分分离，例如通过进一步蒸馏切割，获得多个较窄馏分，然后逐馏分分别加工提质；或采用不同溶剂逐级萃取，获得多种族组分，例如甲苯抽提等方法等。尽管采用不同族组分分离的方法可将原料更有针对性的提质，但是无疑此类原料处理方式均使加工提质工艺更复杂且流程长。寻找一种可以直接将重质组分提质的方法是目前的难点之一。

目前大多重油提质工艺均采用催化剂催化加氢，在可加氢和裂化的温度窗口中加入催化剂以提高重质油轻质化程度，目前使用的催化剂主要是Fe、Ni、Mo等过渡金属催化剂，但是催化剂的添加会增加重油加氢过程的造价，降低其经济性。同时，因为重质组分本身元素中含有硫、氮等杂原子对于催化剂本身而言起负面作用，因此，催化剂失活也是催化加氢过程需要面临的难题之一。

生物质属于可再生资源，生物能源的利用方式一直以来受到广泛研究。生物质本身具有较高的氧碳比和氢碳比，被认为是天然的酚类聚集体，同时拥有较多的碱金属含量等。单独生物质液化已经被诸多研究者深入研究，以期利用其碳质资源的属性，通过加氢液化制得油品，但其含氧量较大被认为会影响油品品质；遂有研究者利用其化学组成中酚类聚集体，期望通过热加工转化过程制得单酚等化学品，以此实现生物质高附加值资源化利用；对于其富含K、Na等碱金属成分，部分研究者期望通过将其添加进其他化石能源中，以充分利用其与化石能源的协同作用，包括了煤与生物质共气化，煤与生物质共液化，煤与生物质共热解以及生物质半焦催化裂解半焦等。化石能源添加生物质的资源化利用过程是一个实现两者优势互补的过程，这其中大部分的协同促进作用已被研究者证实。那么同理，在重质组分加氢转化过程中，生物质木屑的添加亦会产生促进作用。

目前被广泛研究的催化加氢、催化裂化等重质油改质工艺中，条件多高于400℃，较高的反应温度则对整个工艺而言是一个较大能耗、降低经济性、提高技术难度的集中点。

发明内容

本发明为了解决目前被广泛研究的催化加氢、催化裂化等重质油改质工艺中，较高的反应温度导致反应条件的苛刻性对整个工艺而言是一个较大能耗、降低经济性、提高技术难度的集中点，重质组分加氢改质条件苛刻，催化剂失活也是催化加氢过程需要面临的难题等问题，提供了一种无催化剂煤基重质组分提质方法。