CN103275754B - 从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
本发明公开了一种从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法，包括以下步骤：S1、将煤直接液化残渣与第一萃取溶剂混合，搅拌，一级热溶萃取，得到第一萃取混合物；S2、将第一萃取混合物进行一级固液分离，得到一级萃取液和一级萃余物；S3、将一级萃余物与第二萃取溶剂混合，搅拌，二级热溶萃取，得到第二萃取混合物；S4、将第二萃取混合物进行二级固液分离，得到二级萃取液和二级萃余物；以及S5、将一级萃取液进行溶剂回收，得到液化重质油；将二级萃取液进行溶剂回收，得到沥青类物质；第一萃取溶剂和第二萃取溶剂为煤焦油馏分油。煤焦油馏分油来源广泛可靠，成本低廉，得到的沥青类物质含油量低，是理想的碳素材料原料。
Description
技术领域
本发明涉及煤液化残渣深加工技术领域，具体而言，涉及从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，现代化和社会发展进程不断加快，我国对石油产品的消费量不断增长，大大超过了同期原油生产的增长速度，导致我们石油进口量逐年俱增，且已经超过了自产量。而我国是个富煤贫油的国家，充分利用丰富的煤炭资源，发展煤炭直接液化等先进的清洁煤技术是减少对国外原油过度依赖，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，同时也是提高我们煤炭资源利用率，减轻燃煤污染，促进能源、经济、环境协调发展的重要举措。
煤炭直接液化是将煤通过高温、高压，在催化剂作用下加氢直接转化成清洁的运输燃料（石脑油、柴油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤直接液化的过程一般是将煤预先粉至0.15mm以下的粒度，再与溶剂配成煤浆，并在一定温度（约450℃）和高压下加氢，使煤中的大分子裂解加氢成较小分子的过程。液化过程中除了得到需要的液化产品以外，还副产一些烃类分子、COX等气体、工艺水和固液分离过程产生的液化残留物（又称煤液化残渣）。液化残渣一般约占进煤量的30%左右。煤液化残渣的利用对液化过程的效率和整个液化厂的经济性和环境保护等均有不可低估的影响。研究煤直接液化残渣的高效、可行的综合利用方法，提取出有价值的产品对提高直接液化过程的经济效益具有重要的现实意义。
煤直接液化残渣主要有无机质和有机质两部分组成，有机质包括液化重油、沥青类物质和未转化的煤，无机质（通常称为灰分）包括煤中的矿物质和外加的催化剂。有机质中的液化重油和沥青类物质约占残渣量的50%，未转化煤约占残渣量的30%，灰分占20%左右。因此，将液化残渣中约占50%的沥青类物质和重质油分离出来进行综合开发利用，从中提取或制备出更有价值的产品是可行的。
当今对煤液化残渣的利用主要是采用燃烧、焦化制油以及气化制氢等传统方法。将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，而且液化残渣中较高的硫含量将带来环境方面的问题。焦化制油方法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，半焦和焦炭的利用途径也不是十分明确。将煤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，但该方法未使残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值的潜力得到充分利用和体现，并且煤液化残渣中的灰分高达20%以上，必将给气化炉的排渣带来很大影响。
专利CN101885976A公开了一种从煤液化残渣中提取沥青类物质和液化重油的方法，采用煤直接液化过程中自产的馏分油作为萃取溶剂，将沥青类物质和液化重质油一起萃取分离出来，再采用干馏的方法，将沥青类物质和液化重质油分开，得到沥青中间相，液化重质油适度加氢后返回煤液化单元。液化重质油主要是大于350℃的馏分组成，与沥青类物质结合力比较强，采用高温干馏的方法分离时，会导致其结焦，而难于作为煤液化的循环溶剂使用。专利CN101962560A、CN101962561A公开了一种利用两级萃取从煤液化残渣中提取重质液化油和沥青类物质的方法，该方法以煤直接液化过程自身产生的两个不同馏分段的油品为萃取溶剂，分别对液化残渣进行两级顺序萃取，得到重质液化油和沥青类物质。虽然该方法能得到液化重质油和沥青类物质，但是采取的溶剂为煤直接液化过程中的馏分油，来源较为单一，且价格较高。
基于上述种种原因，目前迫切需要出现一种从煤直接液化残渣中提取液化重质油和沥青类物质的操作方便且可行的方法。
发明内容
本发明旨在提供一种从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法，以解决现有技术中分离液化重质油和沥青类物质时程序复杂且成本较高、收率低的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法，包括以下步骤：S1、将煤直接液化残渣与第一萃取溶剂混合，搅拌，一级热溶萃取，得到第一萃取混合物；S2、将第一萃取混合物进行一级固液分离，得到一级萃取液和一级萃余物；S3、将一级萃余物与第二萃取溶剂混合，搅拌，二级热溶萃取，得到第二萃取混合物；S4、将第二萃取混合物进行二级固液分离，得到二级萃取液和二级萃余物；以及S5、将一级萃取液进行溶剂回收，得到液化重质油；将二级萃取液进行溶剂回收，得到沥青类物质；其中，第一萃取溶剂和第二萃取溶剂为煤焦油馏分油。
进一步地，步骤S1包括：S11、将煤直接液化残渣与第一萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第一混合液；以及S12、向第一混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将第一混合液升温至60℃～110℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到第一萃取混合物；热溶萃取的时间为10～60min，恒温搅拌的速率为50～400r/min。
进一步地，步骤S3包括：S31、将一级萃余物与第二萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第二混合液；以及S12、向第二混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将第二混合液升温至150℃～250℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到第二萃取混合物；热溶萃取的时间为5～60min，恒温搅拌的速率为50～400r/min。
进一步地，第一萃取溶剂为煤焦油轻油和/或煤焦油酚油，第一萃取溶剂的馏程为60℃～160℃，优选地，馏程为80℃～120℃。
进一步地，第二萃取溶剂为煤焦油萘油、煤焦油洗油和煤焦油蒽油中的一种或多种，第二萃取溶剂的馏程为120℃～450℃，优选地，馏程为160℃～300℃。
进一步地，一级固液分离和二级固液分离的方式包括热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离或蒸馏分离。
进一步地，一级固液分离和二级固液分离为热压过滤，其中，一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃，优选地，过滤温度为80℃～110℃；二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃，优选地，过滤温度为150℃～200℃；一级固液分离和二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa，优选地，过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。
进一步地，一级固液分离和二级固液分离为旋流分离，其中，一级固液分离的旋流温度为60℃～120℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa；二级固液分离的旋流温度为150℃～180℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa。
进一步地，步骤S5中采用常压蒸馏、减压蒸馏或蒸发的方法对一级萃取液和二级萃取液进行溶剂回收；其中，一级萃取液经溶剂回收步骤后得到的第一萃取溶剂返回一级热溶萃取步骤；二级萃取液经溶剂回收步骤后得到的第二萃取溶剂返回二级热溶萃取步骤。
进一步地，还包括对二级萃余物进行汽提的步骤，经汽提步骤后得到的汽提萃余物进行气化或燃烧处理；以及经汽提步骤后得到的液体部分进行油水分离，得到的第二萃取溶剂返回二级热溶萃取步骤循环利用。
应用本发明的技术方案，在对煤直接液化残渣的处理过程中采用煤焦油馏分油作为萃取溶剂，充分利用煤焦油馏分油对煤直接液化残渣中有机质的溶解能力的差异，同时采用一级热溶萃取、一级固液分离、二级热溶萃取和二级固液分离相结合的方法，将液化重质油和沥青类物质分开。本发明的煤焦油馏分油来源广泛可靠，成本低廉且回收方便，通过该方法得到的液化重质油可以作为循环溶剂来替代一部分原循环溶剂中相对较轻的组分，进而提高溶剂的重质化程度和煤直接液化过程的总体油收率，从而提升了整个煤直接液化产业的经济效益；得到的沥青类物质含油量低，芳碳率高，更容易经过热处理制备出中间相沥青，是理想的碳素材料的原料。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明典型实施例的从直接煤液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的流程结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明的一种典型实施方式，如图1所示，从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法，包括以下步骤：S1、将煤直接液化残渣与第一萃取溶剂混合，搅拌，一级热溶萃取，得到第一萃取混合物；S2、将第一萃取混合物进行一级固液分离，得到一级萃取液和一级萃余物；以及S3、将一级萃余物与第二萃取溶剂混合，搅拌，二级热溶萃取，得到第二萃取混合物；S4、将第二萃取混合物进行二级固液分离，得到二级萃取液和二级萃余物；以及S5、将一级萃取液进行溶剂回收，得到液化重质油；将二级萃取液进行溶剂回收，得到沥青类物质；其中，第一萃取溶剂和第二萃取溶剂为煤焦油馏分油。
在煤直接液化残渣处理过程中采用煤焦油馏分油作为萃取溶剂，充分利用煤焦油馏分油对煤直接液化残渣中有机质溶解能力的差异，同时采用一级热溶萃取、一级固液分离、二级热溶萃取和二级固液分离相结合的方法，将液化重质油和沥青类物质分开。本发明所采用的萃取溶剂均来自于煤焦油馏分油，成本低廉，来源广泛可靠并且回收方便。通过该方法得到的液化重质油可以作为循环溶剂替代部分原循环溶剂中相对较轻的组分，进而提高溶剂的重质化程度和煤直接液化过程的总体油收率，从而提升了整个煤直接液化产业的经济效益；得到的沥青类物质含油量低，芳碳率高，更容易经过热处理制备出中间相沥青，是理想的碳素材料的原料。
根据本发明的一种典型实施方式，步骤S1包括：S11、将煤直接液化残渣与第一萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第一混合液；以及S12、向第一混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将第一混合液升温至60℃～110℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到第一萃取混合物；热溶萃取的时间为10～60min，恒温搅拌的速率为50～400r/min。步骤S3包括：S31、将第一萃取固体与第二萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第二混合液；以及S12、向第二混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将第二混合液升温至150℃～250℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到第二萃取混合物；热溶萃取的时间为5～60min，恒温搅拌的速率为50～400r/min。
本发明中煤直接液化残渣与第一萃取溶剂的混合比例以及一级萃余物与第二萃取溶剂的混合比例均按照质量比1:1～10混合，可以保证萃取、固液分离效果以及溶剂回收率，如果质量比高于1:1，则会导致固体与萃取溶剂混合接触不够充分、萃取率低；如果质量比低于1:10则会造成萃取溶剂的浪费，增加后续的萃取溶剂回收成本。
向第一混合液和第二混合液中均通入N2或H2的目的是先排除反应器如搅拌釜中的空气，使得反应在无氧的条件下进行。在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将第一混合液升温至60℃～110℃，此条件下的萃取效果较佳。将压力控制在0.1～1.0MPa下进行热溶萃取是考虑到保证萃取溶剂处于液态。
其中煤焦油馏分油是指将煤焦油进行蒸馏，切割分离后得到的馏分油。煤焦油馏分油具有来源广泛、萃取选择性强的特点，本发明将该煤焦油馏分油作为萃取溶剂从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质，与常规的采用煤直接液化过程自身产生的馏分油、纯化学溶剂或石油馏分油作为萃取溶剂相比，具有选择性强和萃取率高的特点。本发明采用煤焦油馏分油作为萃取溶剂提高了萃取率，同时利用煤焦油馏分油价格低廉，降低了生产成本。
根据本发明的一种优选实施方式，第一萃取溶剂为煤焦油轻油和/或煤焦油酚油，第一萃取溶剂的馏程为60℃～160℃，优选地，馏程为80℃～120℃。第二萃取溶剂为煤焦油萘油、煤焦油洗油和煤焦油蒽油中的一种或多种，第二萃取溶剂的馏程为120℃～450℃，优选地，馏程为160℃～300℃。
本发明采用煤焦油轻油和/或煤焦油酚油作为第一萃取溶剂，可以较好地萃取出煤液化残渣中的重质油，具有萃取选择性强的优势。在采用上述煤焦油轻油和/或煤焦油酚油作为第一萃取溶剂的同时采用煤焦油萘油、煤焦油洗油和煤焦油蒽油中的一种或多种作为第二萃取溶剂，并将第二萃取溶剂的馏程限定为120℃～450℃的范围内，优选馏程为160℃～300℃范围内，可以更合理地进行萃取和分离，最终得到的液化重质油和沥青类物质的性能较佳。本发明通过将煤直接液化残渣分别在两种不同的煤焦油馏分油作用下进行一级热溶萃取和二级热溶萃取，得到液化重质油和沥青类物质，并充分利用液化重质油和沥青类物质的特性，使得整个工艺流程简单且操作方便安全。
本发明的一级固液分离和二级固液分离的方式包括热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离或蒸馏分离。本发明优选但并不局限于上述的固液分离方式，只要能够将固液分离并达到所需效果即可。
根据本发明的一种典型实施方式，当一级固液分离和二级固液分离均为热压过滤时，其中，一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃，优选地，过滤温度为80℃～110℃；二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃，优选地，过滤温度为150℃～200℃；一级固液分离和二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa，优选地，过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。采用上述温度和压力范围内进行热压过滤时，分离效果好。
根据本发明的另一种典型实施方式，一级固液分离和二级固液分离为旋流分离时，其中，一级固液分离的旋流温度为60℃～120℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa；二级固液分离的旋流温度为150℃～180℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa。
根据本发明的一种典型实施方式，步骤S5中采用常压蒸馏、减压蒸馏或蒸发的方法对一级萃取液和二级萃取液进行溶剂回收；其中，一级萃取液经溶剂回收步骤后得到的第一萃取溶剂返回一级热溶萃取步骤；二级萃取液经溶剂回收步骤后得到的第二萃取溶剂返回二级热溶萃取步骤。
本发明的一级萃取液经溶剂回收步骤后得到的液化重质油可以与其他的液化循环溶剂混合进行加氢反应，产物可以作为循环溶剂来使用，其中加氢反应的温度为260℃～380℃，优选为280℃～370℃；压力为6～19MPa，优选为10～18MPa，反应液时空速（LHSV）为0.5～1.5h-1，优选为0.8～1.2h-1；气液比为300～1200m3/t，优选为600～1000m3/t；加氢催化剂选自Ni、Mo、Co和W元素中的两种或两种以上，以α-氧化铝、γ-氧化硅、氧化硅及分子筛等中的一种或两种为载体。二级萃取液经溶剂回收步骤后得到的沥青类物质的灰分含量为0.05～10wt%，硫含量小于0.03%，溶剂油含量小于5%，可以作为制备碳素材料的原料。
根据本发明的一种典型实施方式，还包括对二级萃余物进行汽提的步骤，经汽提步骤后得到的汽提萃余物进行气化或燃烧处理；以及经汽提步骤后得到的液体部分进行油水分离，得到的第二萃取溶剂返回二级热溶萃取步骤循环利用。无论是采用热压过滤还是旋流分离的方式，经一级固液分离和二级固液分离后得到的固体部分的固含量为70～80wt%，溶剂含量为20～30wt%。将二级萃余物经汽提后得到的固体部分即萃取物的固含量大于90wt%，经油水分离步骤后的第二萃取溶剂中油含量小于5wt%。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
1）将300kg煤直接液化残渣与300kg第一热溶萃取溶剂轻油（馏程为60℃～110℃）加入搅拌釜中，以60r/min的速率搅拌，向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.2MPa，以每小时10℃的速率升温至100℃后，恒温搅拌，一级热溶萃取30min，得到第一萃取混合物。
2）采用热压过率方式对第一萃取混合物进行固液分离。其中过滤温度为80℃，过滤压力为0.2MPa，过滤器的滤芯孔径尺寸为25μm。经一级过滤后，收集到一级萃余物和一级萃取液。将一级萃取液送入一级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为250℃，塔顶温度为90℃，塔顶压力为2KPa（绝对压力），收集到液化重质油和第一萃取溶剂轻油，将轻油返回一级热溶萃取循环利用。
3）将收集到一级萃余物与第二热溶萃取溶剂萘油（馏程为120℃～200℃）加入至搅拌釜中，以55r/min的速率搅拌，充N2至搅拌釜中压力为0.3MPa，以每小时30℃升温至160℃后，恒温搅拌，二级热溶萃取45min，得到第二萃取混合物。
4）将第二萃取混合物送入过滤器进行热压过滤，过滤温度为120℃，过滤压力为1.0MPa，过滤器的滤芯孔径尺寸为5μm。经过滤后，收集到二级萃余物和二级萃取液。将二级萃取液送入二级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为320℃，塔顶温度为120℃，塔顶压力为2.5KPa（绝对压力），收集到沥青类物质和第二热溶萃取溶剂萘油，萘油返回二级热溶萃取进行循环利用。
5）将一级热溶萃取得到的液化重质油与煤液化单元的其他循环溶剂一起进入加氢单元进行适度加氢，加氢反应温度为330℃，压力为17MPa，，反应液时空速LHSV为0.8h-1；气液比为700m3/t，加氢催化剂主要组成为：以Ni、Mo为活性组元，以α-氧化铝为载体。
6）将二级萃余物滤渣送入汽提单元，液体部分经油水分离后，得到的汽提萃余物可配煤燃烧或气化，得到的第二萃取溶剂可返回二级热溶萃取进行循环利用。
实施例2
1）将400kg煤直接液化残渣与1000kg第一热溶萃取溶剂轻油（馏程为60℃～110℃）加入搅拌釜中，以75r/min的速率搅拌，向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.4MPa，以每小时5℃的速率升温至60℃后，恒温搅拌，一级热溶萃取10min，得到第一萃取混合物。
2）采用热压过率对第一萃取混合物进行固液分离，过滤温度为110℃，过滤压力为0.3MPa，过滤器的滤芯孔径尺寸为15μm。经一级过滤后，收集到一级萃余物和一级萃取液。将一级萃取液送入一级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为270℃，塔顶温度为90℃，塔顶压力为2KPa（绝对压力），收集到液化重质油和第一萃取溶剂轻油，将轻油返回一级热溶萃取循环利用。
3）将收集到一级萃余物与第二热溶萃取溶剂萘油（馏程为120℃～200℃）加入至搅拌釜中，以65r/min的速率搅拌，充N2至搅拌釜中压力为0.2MPa，以每小时30℃升温至180℃后，恒温搅拌，二级热溶萃取35min，得到第二萃取混合物。
4）将第二萃取混合物送入过滤器进行热压过滤，过滤温度为210℃，过滤压力为0.02MPa，过滤器的滤芯孔径尺寸为2μm。经过过滤后，得到二级萃余物和二级萃取液。将二级萃取液送入二级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为320℃，塔顶温度为131℃，塔顶压力为3KPa（绝对压力），收集到沥青类物质和第二热溶萃取溶剂萘油，萘油返回二级热溶萃取进行循环利用。
5）将一级热溶萃取得到的液化重质油与煤液化单元的其他循环溶剂一起进入加氢单元进行适度加氢，加氢反应温度为350℃，压力为18.6MPa，反应液时空速LHSV为0.9h-1；气液比为600m3/t，加氢催化剂主要组成为：以Ni、W为活性组元，以α-氧化铝为载体。
6）将二级萃余物滤渣送入汽提单元，液体部分经油水分离后，得到的汽提萃余物可配煤燃烧或气化，得到的第二萃取溶剂可返回二级热溶萃取进行循环利用。
实施例3
1）将400kg煤直接液化残渣与600kg第一热溶萃取溶剂酚油（馏程为80℃～150℃）加入搅拌釜中，以65r/min的速率搅拌，向搅拌釜中充N2至搅拌釜内的压力至0.5MPa，以每小时5℃的速率升温至110℃后，恒温搅拌，一级热溶萃取10min，得到第一萃取混合物。
2）采用旋流分离方式对第一萃取混合物进行固液分离，旋流温度为60℃，分离器入口压力为0.3MPa，经分离后收集到一级萃余物和一级萃取液。将一级萃取液送入一级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为289℃，塔顶温度为110℃，塔顶压力为3.5KPa（绝对压力），收集到液化重质油和第一萃取溶剂酚油，将酚油返回一级热溶萃取循环利用。
3）将收集到一级萃余物与第二热溶萃取溶剂蒽油（馏程为180℃～370℃）加入至搅拌釜中，以35r/min的速率搅拌，充N2至搅拌釜中压力为0.15MPa，以每小时30℃升温至205℃后，恒温搅拌，二级热溶萃取55min，得到第二萃取混合物。
4）将第二萃取混合物进行旋流分离，旋流温度为150℃，过滤压力为0.3MPa，过滤器的滤芯孔径尺寸为2μm。经过过滤后，得到二级萃余物和二级萃取液。将二级萃取液送入二级减压塔进行溶剂回收，塔底温度为320℃，塔顶温度为135℃，塔顶压力为2KPa（绝对压力），收集到沥青类物质和第二热溶萃取溶剂萘油，萘油返回二级热溶萃取进行循环利用。
5）将一级热溶萃取得到的液化重质油与煤液化单元的其他循环溶剂一起进入加氢单元进行适度加氢，加氢反应温度为358℃，压力为18.4MPa，，反应液时空速LHSV为0.9h-1；气液比为720m3/t，加氢催化剂主要组成为：以Ni、W为活性组元，以氧化硅为载体。
6）将二级萃余物滤渣送入汽提单元，液体部分经油水分离后，得到的汽提萃余物可配煤燃烧或气化，得到的第二萃取溶剂可返回二级热溶萃取进行循环利用。
实施例4～6
实施例4的操作步骤与实施例3相同，其它不同之处详见表1；
实施例5～6的操作步骤同实施例1相同，不同之处在于实施例5中一级热溶萃取和二级热溶萃取均采用酚油；实施例6中一级热溶萃取和二级热溶萃取均采用萘油。
实施例7
操作步骤同实施例1相同，不同之处在于煤液化残渣与第一萃取溶剂的质量比以及一级萃余物与第二萃取溶剂的质量比。
实施例1～7的具体物质和数据详见表1。其中的原料均由中国神华煤制油化工有限公司提供。
表1
从表1中可以看出，实施例1～7中在对煤直接液化残渣的处理过程中均采用了煤焦油馏分油作为萃取溶剂，同时采用一级热溶萃取、一级固液分离、二级热溶萃取和二级固液分离相结合的工艺，将液化重质油和沥青类物质分开。采用了煤焦油馏分油作为萃取溶剂，具有原料来源广泛可靠、成本低廉且回收方便的优势，本发明制备出的液化重质油可以作为循环溶剂替代部分原循环溶剂中相对较轻的组分，进而提高了溶剂的重质化程度和煤直接液化过程的总体油收率，从而提升了整个煤直接液化产业的经济效益；得到的沥青类物质含油量低，芳碳率高，更容易经过热处理制备出中间相沥青，是理想的碳素材料的原料。
实施例1～4在一级热溶萃取和二级热溶萃取时采用不同的萃取溶剂，即在一级热溶萃取时采用了煤焦油轻油或煤焦油酚油，同时在二级热溶萃取时采用煤焦油萘油、煤焦油洗油或煤焦油蒽油作为萃取溶剂，而实施例5～6在一级热溶萃取和二级热溶萃取时均采用相同的萃取溶剂。与实施例5～6相比，实施例1～4中利用不同馏分段的煤焦油馏分油对煤直接液化残渣中有机质的溶解能力的差距，将液化重质油和沥青类物质分别萃取出来，而实施例5和6采用相同的溶剂进行一级萃取和二级萃取，由于同种溶剂的溶剂能力一定，在一级萃取时萃取出液化重质油后，在二级萃取时萃取率较低，萃取出沥青类物质量较少。采用本发明的实施例1～4中的技术方案得到的沥青类物质中的芳碳率和碳含量要远远高于实施例5和实施例6中的芳碳率和碳含量。
将实施例7与实施例1进行对比，可以看出，由于实施例7中的煤液化残渣与第一萃取溶剂质量比为1:13，一级萃余物与第二萃取溶剂质量比为1:0.6，可以看出，实施例7中的一级萃取溶剂虽然比例偏大，但萃取率并没有明显提高，反而增加了第一萃取溶剂的回收成本，而二级萃取溶剂所占的比例偏小，对液化残渣中的沥青类物质萃取不充分，造成萃取率偏低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种从煤直接液化残渣中分离液化重质油和沥青类物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述煤直接液化残渣与第一萃取溶剂混合，搅拌，一级热溶萃取，得到第一萃取混合物；
S2、将所述第一萃取混合物进行一级固液分离，得到一级萃取液和一级萃余物；
S3、将所述一级萃余物与第二萃取溶剂混合，搅拌，二级热溶萃取，得到第二萃取混合物；
S4、将所述第二萃取混合物进行二级固液分离，得到二级萃取液和二级萃余物；以及
S5、将所述一级萃取液进行溶剂回收，得到液化重质油；将所述二级萃取液进行溶剂回收，得到沥青类物质；
其中，所述第一萃取溶剂和所述第二萃取溶剂为煤焦油馏分油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、将所述煤直接液化残渣与所述第一萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第一混合液；以及
S12、向所述第一混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将所述第一混合液升温至60℃～110℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到所述第一萃取混合物；
所述热溶萃取的时间为10～60min，所述恒温搅拌的速率为50～400r/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、将所述一级萃余物与所述第二萃取溶剂按照质量比1:1～10混合，得到第二混合液；以及
S32、向所述第二混合液中通入N2或H2，并在0.2～1.0MPa下以5℃～30℃/h将所述第二混合液升温至150℃～250℃，恒温搅拌，热溶萃取，得到所述第二萃取混合物；
所述热溶萃取的时间为5～60min，所述恒温搅拌的速率为50～400r/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一萃取溶剂为煤焦油轻油和/或煤焦油酚油，所述第一萃取溶剂的馏程为60℃～160℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一萃取溶剂为煤焦油轻油和/或煤焦油酚油，所述第一萃取溶剂的馏程为80℃～120℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二萃取溶剂为煤焦油萘油、煤焦油洗油和煤焦油蒽油中的一种或多种，所述第二萃取溶剂的馏程为120℃～450℃。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二萃取溶剂的馏程为160℃～300℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离和所述二级固液分离的方式包括热压过滤、真空热抽滤、旋流分离、重力沉降分离或蒸馏分离。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离和所述二级固液分离为热压过滤，其中，
所述一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃；
所述二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃；
所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃；所述二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃；所述二级固液分离的过滤温度为150℃～200℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为60℃～150℃；所述二级固液分离的过滤温度为150℃～200℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为80℃～120℃；所述二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为80℃～120℃；所述二级固液分离的过滤温度为120℃～210℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为80℃～120℃；所述二级固液分离的过滤温度为150℃～200℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.02KPa～2.0MPa。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离的过滤温度为80℃～120℃；所述二级固液分离的过滤温度为150℃～200℃；所述一级固液分离和所述二级固液分离的过滤压力为0.2MPa～1.0MPa。
17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一级固液分离和所述二级固液分离为旋流分离，其中，
所述一级固液分离的旋流温度为60℃～120℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa；
所述二级固液分离的旋流温度为150℃～180℃，入口压力为0.3MPa～0.6MPa。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤S5中采用常压蒸馏、减压蒸馏或蒸发的方法对所述一级萃取液和所述二级萃取液进行溶剂回收；其中，
所述一级萃取液经所述溶剂回收步骤后得到的所述第一萃取溶剂返回所述一级热溶萃取步骤；
所述二级萃取液经所述溶剂回收步骤后得到的所述第二萃取溶剂返回所述二级热溶萃取步骤。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对所述二级萃余物进行汽提的步骤，
经所述汽提步骤后得到的汽提萃余物进行气化或燃烧处理；以及
经所述汽提步骤后得到的液体部分进行油水分离，得到的所述第二萃取溶剂返回所述二级热溶萃取步骤循环利用。
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