[发明专利]微波辅助分解烃蜡析氢用于煤液化的系统及方法

说明书

本发明涉及一种新能源收集和利用的系统，特别涉及一种微波辅助分解烃蜡析氢用于煤液化的系统及方法，该系统主要包括烃蜡的制备装置、微波发生装置以及煤液化系统；微波辐射烃蜡辅助析氢后，产生的有机物和煤粉共同制成煤浆，再向其中加入氢气，完成煤的液化、加氢稳定反应、加氢改质反应等化学过程，最终生成石脑油、航油和柴油；本发明能够实现安全高效制氢，并利用氢气辅助完成煤的液化，实现煤的清洁利用，降低煤炭直接利用过程中SOx和NOx的排放，减少煤炭对环境的污染。

技术领域

本发明涉及一种新能源收集和利用的系统，特别涉及一种微波辅助分解烃蜡析氢用于煤液化的系统及方法。

背景技术

目前，我国的煤炭资源相对丰富，同时也是煤炭生产与消费的主要贡献者，总量接近全球的二分之一，但是煤的直接燃烧产生的SO_x和NO_x等有害气体对大气造成了严重的污染。因此大力推广煤的高效、清洁利用成为了当务之急。煤的直接液化技术能够脱除煤炭中的硫元素、氮元素等有害杂元素及无机矿物质，其中硫元素以硫磺的形式被回收利用，产生的液体产品中硫元素和氮元素的含量比一般的石油产品更低，是一种洁净燃料。因此煤炭液化技术是一种环境友好的先进煤清洁利用技术。因煤的直接液化过程主要采用加氢手段，故其关键环节在于氢气的高效利用以及加氢量的控制。

氢能是一种可再生能源，也是一种清洁能源载体，氢在催化氧化或直接燃烧后的产物是液态水或水蒸气，相对于煤、石油、天然气等传统能源载体而言，氢具有来源丰富、绿色环保、质量轻、储存方式与利用形式多样等特点。但是氢与氧气混合后容易发生危险，因此氢的安全性备受人们关注，如何安全高效地制氢和储氢是一个急需解决的重要课题。

烃蜡是由一氧化碳和氢气反应合成的合成烃，由Fischer和Tropsch发现，因此又称FT蜡。烃蜡是一种长链脂肪烃，其侧链较少，不含有硫、氮、芳烃等，其化学性质稳定，本身不易燃，在受到微波辐射后能够释放氢气，因此，可以作为一种优秀的储氢介质，且释氢过程容易控制，可以作为煤液化的供氢系统。

本发明利用烃蜡作为中介体将制氢、储氢与煤炭液化技术相结合，从而实现高效产氢、储氢以及煤的清洁利用。

发明内容

为了克服上述现有的技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种微波辅助分解烃蜡析氢用于煤液化的系统及方法，安全高效地制氢，并利用氢气辅助完成煤的液化，实现煤的清洁利用，降低煤炭直接利用过程中SOx和NOx的排放，减少煤炭对环境的污染。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

微波辅助分解烃蜡析氢用于煤液化的系统，包括烃蜡制备系统1和微波发生系统2，与烃蜡制备系统1和微波发生系统2连接的其内配有催化剂的微波辐射烃蜡装置3，连接在微波辐射烃蜡装置3的烷烃和烯烃出口的C1～C4收集装置4，连接在微波辐射烃蜡装置3的氢气出口的H₂存储装置5，还包括煤粉发生装置6，连接在C1～C4收集装置4和煤粉发生装置6出口的煤浆制备装置7，连接在煤浆制备装置7出口的煤液化反应器8，连接在H₂存储装置5出口的煤液化反应器8、加氢稳定反应器9和加氢改质反应器10，煤液化反应器8、加氢稳定反应器9和加氢改质反应器10依次连接后，再连接蒸馏分离装置11，还包括分别连接在蒸馏分离装置11的石脑油出口、航油出口和柴油出口的储石脑油装置12、储航油装置13和储柴油装置14。

所述H₂存储装置5与煤液化反应器8、加氢稳定反应器9和加氢改质反应器10之间分别设置有氢气循环调配装置，用以将H₂循环利用。

所述微波发生系统2和微波辐射烃蜡装置3之间设置有调控微波发生量和辐射强度以控制氢气析出量及析出速率的调控系统。