CN105255512A

CN105255512A - 一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法

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Publication number: CN105255512A
Application number: CN201510639881.6A
Authority: CN
Inventors: 李苏安; 邓清宇; 王坤朋
Original assignee: ZHONGKE CHUANGYI TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: ZHONGKE CHUANGYI TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-01-20
Also published as: WO2017054296A1

Abstract

一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，所述油的性质为：饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％；所述煤的性质为：氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm。本方法精确控制了进入加氢反应器的油和煤的性质，原料油和原料煤具有良好的匹配性，可充分的发挥协同作用，提高煤和油的转化率，液体收率较高。

Description

一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法

技术领域

本发明涉及一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，属于石油化工和煤化工领域。

背景技术

我国是一个富煤贫油的国家，在应对当今石油供需矛盾和贯彻节能减排政策中，充分利用煤炭和重油资源是保障能源安全的重要选择，近年来煤直接液化和油煤混炼工艺成为研究热点，煤直接液化和油煤共炼技术同源，具有相似性，都以煤和油混合加氢工艺为核心工艺，但又各具特点，煤直接液化工艺是以煤制得的油为循环溶剂，将煤加氢裂解成轻油和化工产品的过程，油煤混炼工艺是以重质油和煤为原料，将重油和煤变成轻油和化工产品的过程。

煤和油混合加氢工艺中的原料包括原料油和原料煤，相对于原料油，固体煤转化更难转化为液体轻油，根据油上述特点，混炼工艺既要确保油能够加氢裂化，从重油变成轻油，还要确保油能够带动和促进煤实现加氢裂化，因此必须对原料油和煤进行遴选。

煤的成分复杂、种类繁多，主要组成成为为复杂的大分子，大分子以多环芳烃形成的芳核为基本单元，以桥键为链接纽带形成的交联的网状结构构成固定相，小分子陷在大分子网状结构中，为流动相，煤中的多聚芳环是主体。根据煤化程度煤的一般可以分为三个大类：褐煤、烟煤、无烟煤，每一大类下面又细分出若干小类。不是所有的煤都适于煤和油的混合加氢工艺，若选择不得当，煤很难发生反应、煤的转化率很低，未转化的煤甚至会磨穿反应设备和管道，造成油煤混炼失败。油的种类众多，且存在油的名称相同、组成成分可能相差很大的现状，比较常见和普遍适用的分类方法是根据油的密度将油分为轻质油、重质油以及中质油，重质油很难裂化；相对来说，轻质油更容易裂解为气体烃。但不仅需要考虑选择相对容易裂化的油还需要考虑所选择的油能否带动和促进煤的裂化。因此，如何选择合适的煤和油，使二者匹配得当、油带动煤裂化，整体加氢裂化程度提高是油煤混炼工艺中的关键技术突破。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，选择的油和煤具有良好的匹配性，可充分的发挥协同作用，提高煤和油的转化率，液体收率较高。

本发明的技术方案：

一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油的性质为：饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％；所述煤的性质为：氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm，所述油与煤的混合比例为油：煤＝97-30:3-70。

优选的所述油的饱和分含量≥10％，链烷烃含量≤4％。

优选的所述煤的挥发分≥28％，空气干燥基水分≤20％，空气干燥基灰分≤23％。

优选的所述油与煤的混合比例为油：煤＝80-45:20-55。

所述煤包括原料煤和作为催化剂载体的煤。

所述煤优选的为褐煤、烟煤中的一种或两种组合。

所述油优选为中间基或环烷基原油、所述原油的常压渣油和减压渣油、催化油浆、脱油沥青、≤450℃的高温煤焦油馏分油、全馏分的中低温煤焦油中的一种或多种组合。

进一步优选的所述油为所述中间级或环烷基原油的常压渣油和减压渣油的一种或两种组合。

上述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法的用途，其特征在于用于煤直接液化和油煤混炼工艺中，所述煤直接液化工艺以煤为原料，以煤液化的循环油为供氢溶剂进行加工；所述油煤混炼工艺以重质原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中的一种或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工，油与煤的比例范围为97-30:3-70。

一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法的设计方法，其特征在于在煤和油混合炼制工艺中设计所述油的性质为：饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％；所述煤的性质为：氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm，所述油与煤的混合比例为油：煤＝97-30:3-70。

发明的有益技术效果：

本发明的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，精确控制了进入加氢反应器的油和煤的性质。本方法限定了芳香分的含量区间，芳烃的含量不能太少，油中适量的芳烃使得油的结构与煤的相似，根据相似相溶原理，油对煤的溶胀性能提高，使得煤和油充分混合和接触，为煤的溶氢、供氢、加氢裂化提供充分的基础；同时芳烃的含量也不能太多，氢碳比适中，否则溶氢能力下降、很难加氢裂化。本方法还限定了原料油的饱和分的下限以及链烷烃含量的上限，控制饱和分和环烷烃的含量高而链烷烃含量低，从而氢碳比高，油的溶氢能力强；而且环烷烃的结构与煤相似，活化氢原子的活化能较高，能够将这部分活化氢原子供应给煤，为裂化后的煤分子供氢，从而提高煤加氢裂化程度；且大量的环烷烃在加氢的高温高压临氢环境下，不会发生容易被裂解为气体烃而无法带动和促进煤的作用。因此，所述原料油综合考虑了对煤的溶胀程度、溶氢和供氢能力、加氢裂化的难易程度、对煤的载运方面的综合因素，选择了饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％的油作为原料油。

同时本方法限定了原料煤的性质含量以及粒径，氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm，使得所述煤的煤化程度较低，侧链、官能团数较多，结构单元中缩合环数较低，桥键数量较多，容易加氢裂化，对油煤混炼的适应性高。

另外，从油对煤的载运角度考虑，所选择的油和煤粉的密度尽量接近，使得油在载运煤粉的时候不容易分层，油煤混合度好。而且所选择的煤含杂原子较少，由于煤中所含水分和灰分占据了装置容量，所含杂原子如氮、硫和氧等不仅不能生成轻油，还会消耗宝贵的氢气资源，并且氮和硫的氢化物还是具有腐蚀性和毒性的有害物质。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的具体技术特征，下面将结合具体实例详细叙述。

本发明人经过大量的理论和试验研究，提出一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法。

实施例1

本实施例以1#减压渣油和1#烟煤为原料，煤和减压渣油的基本性质见表1和表2。采用如下油煤混炼工艺进行加工，首先将1#减压渣油和1#烟煤进行处理制成油煤浆，再与催化剂混合，最后与氢气混合后升温升压进入浆态床反应器。油煤进料质量比例为5:5；作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例为1:5。煤油浆在浆态床反应器中在催化剂的催化下热裂化反应和催化反应，反应产物随后进入热高压分离器，相对清洁的气体产物从热高压分离器顶部分离，催化剂及未反应的煤粉携带沥青质、残炭、沉淀物、金属等固体从下方进入减压闪蒸塔。气体产物进入常规的固定床反应器进一步加氢精制或裂化，进一步处理的气体产物进入冷高压分离器，分离的产物在分馏塔中被分馏为石脑油、柴油、蜡油等产品，气体则通过气体净化装置被脱硫，干气被排放。产品性质见表3。

本实施例中试浆态床的基本工艺参数：

温度：440-460℃；

实验压力：17-18Mpa；

氢油比：1000:1～1400:1；

空速：0.5h-1；

油/煤进料质量比：50：50

回炼蜡油占总进料质量分数：8％；

硫化剂/进料油煤浆：2.5/100(wt)；

浆态床化学耗氢量(氢气/进料)：4/100(wt)。

作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例：1:5。

反应结果见表3。

实施例2

本实施例介绍的是以2#减压渣油和2#烟煤为原料，煤和减压渣油的基本性质见表1和表2。采用油煤混炼工艺进行加工，油煤进料质量比例：6:4；作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例：1:5.5。反应结果见表3。

实施例3

本实施例介绍的是以4#减压渣油和4#烟煤为原料，煤和减压渣油的基本性质见表1和表2。采用油煤混炼工艺进行加工，油煤进料质量比例：7:3；作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例：1:5.5。反应结果见表3。

实施例4

本实施例介绍的是以5#减压渣油和5#烟煤为原料，煤和减压渣油的基本性质见表1和表2。采用油煤混炼工艺进行加工，油煤进料质量比例：4:6；作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例：1:5.5。反应结果见表3。

对比例1

本对比例介绍的是以3#减压渣油和3#烟煤为原料，煤和减压渣油的基本性质见表1和表2。采用油煤混炼工艺进行加工，油煤进料质量比例：5:5；作为催化剂载体的煤粉与进料煤粉比例：1:5。反应结果见表3。

表1.煤的基本性质表

表2.减压渣油的基本性质表

表3.反应结果数据表

项目	实施例1	实施例2	对比例1	实施例3	实施例4
						气产率,wt％	8.53	8.02	4.06	4.21.	8.37
萃取油收率,wt％	79.15	76.15	44.18	52.66	82.31
						油煤焦产率,wt％	12.32	15.83	51.76	43.13	9.32

从上述实施例可以看出，选用合适的油和煤可以取得较高的轻油收率，从油煤焦产率可以看出煤的转化率达80％以上。而对比例1选用渣油的链烷烃含量较高，属于石蜡基原油的减压渣油，未能有效带动煤的转化，油和煤的轻油收率不足45％。

本发明的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，对进入加氢反应器的油和煤的性质做了详细的说明，能够很好的判断油煤混炼所选取的原料和煤直接液化工艺的供氢溶剂的适用性，解决了油煤混炼工艺如何选取原料的问题，对开展油煤混炼项目具有重要的指导意义，也为煤直接液化工艺选取合适的供氢溶剂提供了依据。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油的性质为：饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％；所述煤的性质为：氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm，所述油与煤的混合比例为油：煤＝97-30:3-70。

2.根据权利要求1所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油的饱和分含量≥10％，链烷烃含量≤4％。

3.根据权利要求1所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述煤的挥发分≥28％，空气干燥基水分≤20％，空气干燥基灰分≤23％。

4.根据权利要求1所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油与煤的混合比例为油：煤＝80-45:20-55。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述煤包括原料煤和作为催化剂载体的煤。

6.根据权利要求1所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，所述煤为褐煤、烟煤中的一种或两种组合。

7.根据权利要求1所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油为中间基或环烷基原油、所述原油的常压渣油和减压渣油、催化油浆、脱油沥青、≤450℃的高温煤焦油馏分油、全馏分的中低温煤焦油中的一种或多种组合。

8.根据权利要求7所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法，其特征在于所述油为所述中间级或环烷基原油的常压渣油和减压渣油的一种或两种组合。

9.权利要求1-8任一所述的一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法的用途，其特征在于用于煤直接液化和油煤混炼工艺中，所述煤直接液化工艺以煤为原料，以煤液化的循环油为供氢溶剂进行加工；所述油煤混炼工艺以重质原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中的一种或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工，油与煤的比例范围为97-30:3-70。

10.一种煤和油混合炼制工艺原料的匹配性和选择方法的设计方法，其特征在于在煤和油混合炼制工艺中设计所述油的性质为：饱和分含量≥8％，链烷烃含量≤6％，芳烃含量≥15％；所述煤的性质为：氢/碳原子比≥0.55，挥发分≥20％，空气干燥基水分≤26％，空气干燥基灰分≤27％，粒径为≤470μm，所述油与煤的混合比例为油：煤＝97-30:3-70。