[发明专利]一种煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法

权利要求书

1.一种煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，包括：

进料单元，用以制备煤浆，并对煤浆和氢气进行输送；

乳化床液化单元，其与所述进料单元连接，用以作为所述煤浆与氢气进行液化反应的场所，并对所述液化反应产物进行分离和精馏，以得到轻质馏分和馏出油；

乳化床加氢单元，其与所述乳化床液化单元连接，用以对所述轻质馏分和所述馏出油进行催化加氢反应，以得到供氢性溶剂和产品油；

微界面发生器，分别设置在所述乳化床液化单元和所述乳化床液化单元与所述乳化床加氢单元之间，分别用以在所述液化反应和所述催化加氢之前，通过将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎成直径为微米级别的微米级气泡，用以增大液化反应和催化加氢过程中氢气与相对应的反应物之间的相界传质面积，同时减小液膜厚度，降低传质阻力，强化反应相界传质效率和反应速率。

2.根据权利要求1所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述微界面发生器选自气动式微界面发生器、液动式微界面发生器以及气液联动式微界面发生器中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述微界面发生器包括：第一微界面发生器和第二微界面发生器；其中，所述第一微界面发生器设置在所述乳化床液化单元内，所述第二微界面发生器与设置在所述乳化床液化单元与所述乳化床加氢单元之间。

4.根据权利要求1所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述微米级气泡的直径大于等于1μm、且小于1mm。

5.根据权利要求3所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述乳化床液化单元，包括：内部设置有所述第一微界面发生器的第一乳化床反应器、高温分离器、低温分离器、常压精馏塔以及减压精馏塔。

6.根据权利要求3所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述乳化床加氢单元，包括：与所述第二微界面发生器相连的第二乳化床反应器、气液分离器以及产品分馏塔。

7.根据权利要求1所述的煤直接液化的乳化床强化反应系统，其特征在于，所述进料单元包括：用于制备和输送煤浆的浆体输送单元与用于输送氢气的气体输送单元。

8.一种煤直接液化的乳化床强化反应方法，其特征在于，包括如下步骤：

将原料煤制备成煤浆,并将煤浆直接送入第一乳化床反应器内部，同时将氢气通入设置在所述第一乳化床反应器内部的第一微界面发生器中，通过所述第一微界面发生器将气体的压力能和/或液体的动能转变为氢气气泡表面能，使所述氢气气泡破碎成直径为微米级别的微米级气泡，并将微米级气泡输送至第一乳化床反应器内部与所述煤浆进行液化反应；

将液化反应产物在分离器中进行气液分离，其中的液相部分通过精馏塔形成轻质馏分和馏出油，将所述轻质馏分和馏出油混合液与氢气一同送至第二微界面发生器内部，并通过所述第二微界面发生器将气体的压力能和/或液体的动能转变为氢气气泡表面能，使所述氢气气泡破碎成直径为微米级别的微米级气泡，使所述微米级气泡融入所述轻质馏分和馏出油的混合液中形成气液乳化体系，并将所述气液乳化体系送至所述第二乳化床反应器内部，进行催化加氢反应；

将催化加氢产物通过分馏塔分离出产品油和供氢性溶剂。

9.根据权利要求7所述的煤直接液化的乳化床强化反应方法，其特征在于，所述微米级气泡的直径大于等于1μm、且小于1mm。

10.根据权利要求7所述的煤直接液化的乳化床强化反应方法，其特征在于，所述液化反应的反应温度为400-450℃，压力为2-14MPa，气液比为100-2000，空速为0.7-1.2h^-1；所述催化加氢反应的反应温度为330-380℃，压力为5-12MPa，气液比为250-700，空速为0.5-2.0h^-1。