[发明专利]一种煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法

说明书

本发明提供了一种煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法，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。本发明提供的煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法，解决了现有技术中由于氢气无法与煤浆充分反应，导致的煤直接液化过程中反应效率低下的问题。

技术领域

本发明涉及煤直接液化的技术领域，具体而言，涉及一种煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法。

背景技术

煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。1914年德国化学家柏吉斯研究氢压下煤的液化，同年与比尔维勒共同取得此项试验的专利权。1926年，德国法本公司研究出高效加氢催化剂，用柏吉斯法建成一座由褐煤高压加氢液化制取液体燃料的工厂。第二次世界大战前，德国由煤及低温干馏煤焦油生产液体燃料，1938年已达到年产1.5Mt的水平，第二次世界大战后期,总生产能力达到4Mt；1935年英国卜内门化学工业公司在英国比灵赫姆也建起一座由煤及煤焦油生产液体燃料的加氢厂，年产150kt。此外,日本、法国、加拿大及美国也建过一些实验厂。战后，由于石油价格下降，煤液化产品经济上无法与天然石油竞争，遂相继倒闭，甚至实验装置也都停止试验。至60年代初，特别是1973年石油大幅度提价后，煤直接液化工作又受到重视，并开发了一批新的加工过程，如美国的溶剂精炼煤法、埃克森供氢性溶剂法、氢煤法等。

Axens北美有限公司在煤直接液化技术开发和示范方面具有悠久历史,起源于上世纪60年代。煤直接液化技术的开发基于工业氢-油工艺,并证明了乳化床反应器技术具有显著的通用性。包括氢-油工艺、CTSL(二级催化液化法)和煤/油混合加工工艺在内的这些技术,处于当今世界上煤液化技术的领先的地位。

但是，目前在使用乳化床反应器对煤进行直接液化的反应过程中，由于氢气无法与煤浆充分反应，从而导致反应效率降低。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种煤直接液化的乳化床强化反应系统及方法，旨在解决现有的乳化床反应器在煤直接液化工艺中氢气无法与煤浆充分反应，从而导致煤液化反应效率降低的问题。

一方面，本发明提出了一种煤直接液化的乳化床强化反应系统，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，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，同时减小了液膜厚度，降低了传质阻力，强化反应相界传质效率和反应速率。

进一步地，上述煤直接液化的乳化床强化反应系统中，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。

进一步地，上述煤直接液化的乳化床强化反应系统中，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。