[发明专利]一种煤直接液化的悬浮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悬浮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；液化反应单元，其与所述进料单元连接；催化加氢单元，其与所述液化反应单元连接；微界面发生器，分别设置在所述液化反应单元和所述液化反应单元与所述催化加氢单元之间，分别用于在液化反应和催化加氢之前，将氢气破碎成微米级气泡，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，强化反应效率，本发明提供的煤直接液化的悬浮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悬浮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,并证明了悬浮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，在使用悬浮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悬浮床强化反应系统及方法，旨在解决现有技术中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。

一个方面，本发明提出了一种煤直接液化的悬浮床强化反应系统，包括：

进料单元,用以制备煤浆，并对煤浆和氢气进行输送；

液化反应单元，其与所述进料单元连接，用于将所述煤浆和氢气进行液化反应，将液化反应产物进行分离和精馏得到轻质馏分、馏出油与氢气；

催化加氢单元，其与所述液化反应单元连接，用于将所述轻质馏分、馏出油和氢气进行催化加氢反应，最终得到供氢性溶剂和产品油；

微界面发生器，分别设置在所述液化反应单元和所述液化反应单元与所述催化加氢单元之间，分别用于在液化反应和催化加氢之前，将所述氢气破碎成直径为微米级气泡，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，强化反应效率。

进一步地，上述煤直接液化的悬浮床强化反应系统中，所述微米级气泡为直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡。

进一步地，上述煤直接液化的悬浮床强化反应系统中，所述液化反应单元，包括：第一悬浮床反应器、高温分离器、低温分离器、常压精馏塔和减压精馏塔。

进一步地，上述煤直接液化的悬浮床强化反应系统中，所述液化反应单元的微界面发生器为第一微界面发生器，且所述第一微界面发生器设置在所述第一悬浮床反应器内部。

进一步地，上述煤直接液化的悬浮床强化反应系统中，所述催化加氢单元，包括：第二悬浮床反应器、气液分离器和产品分馏塔。