[发明专利]包含固定床氢化裂解阶段和两个直接沸腾床液化阶段的煤转化方法和产品

说明书

技术领域

本发明涉及转化煤的方法，其包含在沸腾床反应器中的两个连续的直接液化阶段，随后是分馏和固定床氢化裂解阶段。该方法用于生产非常高质量的燃料基础油(fuel base)，特别是煤油和瓦斯油。

背景技术

煤液化，更为人所知的是术语“煤制油”，或者CTL，其的组成为将煤转化成为液烃例如燃料或者石化产品。煤液化是基于两种不同的设计路线：

“间接”路线基于BASF的1913专利和化学家Fischer和Tropsch在1922的工作，其的组成为在第一阶段中，将煤气化成为被称作合成气的气体，该气体包括一氧化碳和氢气。该气体然后通过费-托方法，使用铁催化剂转化成液烃。该方法意味着可以使用烟煤或者次烟煤类型的常规煤，以及较少的熟煤例如褐煤。该间接路线，也称作术语“间接煤液化”或者ICL，在南非获得了商业应用。

“直接”路线，基于Bergius在1913年的工作，组成为在氢气存在下将溶剂中的煤在高温和高压反应，来生产液烃。该直接液化的产物然后进行处理和净化，来将产物提升到有效的规格。该液化方法通常受到烟煤和次烟煤类型的煤的限制。该直接路线，也称作术语“直接煤液化”，或者DCL，在中国获得了商业应用。

通过间接或者直接路线所获得的产物是不同的，并且每个路线具有优缺点。间接路线能够常规的生产具有非常高的十六烷值和非常少的杂质的链烷烃石脑油和柴油，因为它主要包括链烷烃分子。直接路线生产了环烷烃-芳烃性质的燃料基础油，对于柴油来说，其具有比间接路线的情况更低的十六烷值，并且通常高于规格。虽然直接路线常规的生产了低质量的产物，但是它具有生产产率高于间接路线的石脑油和柴油的优点。常规的产率对于直接路线来说是3.5桶/吨(b/t)的有机煤物质(无灰干煤)，对于间接路线来说是2.5桶/吨。

因此，本发明的目标是提出一种高产率的煤转化方法，来生产燃料基础油。

本发明的目标还是提出来自该方法的瓦斯油和煤油，其分别在十六烷值或者烟点方面具有优异的质量。

在二十世纪六十年代，Hydrocarbon Research Inc开发了一种直接液化煤的方法，称作“H-Coal单步骤”，其描述在专利US3519553和US3791959中。该方法使用具有氢转化催化剂的沸腾床反应器。

为了提高燃料基础油的产率，由相同的公司在二十世纪七十年代开发了一种使用两个连续的沸腾床反应器的方法，称作“H-Coal两步骤”或者H-Coal TS?。

因此，专利 US4874506描述了一种方法，用于在两个连续的阶段使用沸腾床反应器来直接液化煤。在该方法中，开始时将煤研磨，并且与来自该方法的溶剂混合，目的是形成悬浮液，其然后在氢转化催化剂存在下注入到第一沸腾床反应器中。该第一反应器的运行温度是371℃-427℃(700℉-800℉)，氢气分压是6.9-27.6MPa(1000-4000psig)，和每小时质量速度是0.1-1.2 h^-1。部分氢化的流出物然后直接注入第二沸腾床反应器中，该反应器运行在更严苛的运行条件下，特别是404℃-460℃(760℉-860℉)的温度和6.9-27.6 MPa(1000-4000psig)的氢气分压以及0.1-1.2 h^-1的小时质量速度。来自第二液化反应器的流出物经历了气/液分离，然后经历蒸馏。将重质级分作为溶剂再循环来制备煤的悬浮液。将轻质级分送到任选的固定床加氢处理阶段(其使用在氧化铝载体上的CoMo或者NiMo催化剂)，来降低硫和氮的含量。

同一公司的专利 US4400263描述了一种直接的单阶段煤液化方法，使用单个沸腾床反应器(T=427-454℃(800-850℉)，氢气分压为13.8-22 MPa(2000-3200psi)。来自该液化反应器的流出物经历了不减压的分离阶段，然后将气态和液态流出物送到任选的固定床加氢处理阶段，来降低硫和氮的含量。没有描述所获得的产物的品质。

更近的，来自Shenhua的专利申请EP1783194描述了一种方法，在使用分散催化剂(即，催化剂粒度远小于沸腾床所用的催化剂)的浆体反应器中，在两个连续的阶段中直接液化煤。该催化剂和供料一起通过反应器，并且产物经历了转化。两个反应器的运行条件相同(T=430-465℃，压力15-19 MPa)。在液化和分离液相之后，使该流出物经历使用铁基催化剂的悬浮床加氢处理阶段。该目标是提高燃料基础油产率的申请没有公开与所获得的产物的品质有关的特性。

发明内容