[发明专利]煤液化反应系统和煤直接液化工艺中提纯氢气的方法

说明书

本发明涉及煤直接液化技术领域，具体涉及煤液化反应系统和煤直接液化工艺中提纯氢气的方法，所述煤液化反应系统包括：煤液化反应系统、分离系统、除液系统和氢气提纯系统；所述氢气提纯系统包括：一级膜分离单元，用于将富氢净化气进行初次膜分离，得到高纯氢和第一尾气，所述一级膜分离单元的渗透侧与所述煤液化反应系统通过第三管线连通；二级膜分离单元，用于将第一尾气进行二次膜分离，得到第二氢气和第二尾气；脱硫单元，用于将第二氢气进行脱硫处理；跨线，连通所述第一管线和所述第三管线。本发明通过控制上游工况调整裂解气的组成，并根据裂解气的组成调整裂解气的流向，从而避免氢气提纯系统中的膜芯受到污染、损伤；保证膜芯的长周期稳定运行，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及煤直接液化技术领域，具体涉及煤液化反应系统和煤直接液化工艺中提纯氢气的方法。

背景技术

煤直接液化装置是将油煤浆和氢气在高温、高压以及催化剂和氢气作用下进行反应生成液化油的装置；在反应产物经分离得到富氢气裂解气、液化油和未反应的物料。富氢气裂解气经分离得到氢气、含硫气体和富烃气体；其中，氢气经提纯后进行循环再利用；含硫气体送往脱硫装置。液化油和未反应的物料经蒸馏、加氢处理后，得到煤直接液化沥青产品、干气、液化气、轻质油和重质油等产品。

其中，氢气提纯装置是煤液化装置中十分重要的核心组件，承担着从高压复杂裂解气中提纯氢气的功能，每小时的回收氢气量近20万Nm³，占煤液化装置耗氢的一半以上，对于煤直接液化裂解产物的加氢过程具有十分重要的作用，一旦氢气提纯装置发生故障，将面临煤液化全条生产线无法生产，因此，对氢气提纯装置进行保护，使其长周期正常运行具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了保障煤直接液化装置中的氢气提纯单元的长周期正常运行，提供煤液化反应系统和煤直接液化工艺中提纯氢气的方法。

本发明的发明人发现，煤液化反应过程中产生的富氢气裂解气体组分十分复杂，裂解气中，氢气的体积含量达70-90体积％，烃类组分(主要为C₁-C₅)的体积含量约为10-30体积％，此外还含有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨等。这些除氢气外的硫化氢、氨、二氧化碳以及重组分烃类对氢气提纯装置膜芯材质具有不同程度的损伤，影响氢气提纯装置的长周期稳定运行；因此可以通过控制上游工况对氢气提纯单元进行保护。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种煤直接液化装置，所述煤液化反应系统包括：煤液化反应系统，用于将原料煤进行煤直接液化反应，得到裂解气；分离系统，与所述煤液化反应系统连通，用于将所述裂解气进行分离，得到富氢气体；除液系统，与所述分离系统连通，用于将所述富氢气体进行纯化，得到富氢净化气；氢气提纯系统，与所述分离系统系统连通，用于将所述富氢气体进行分离，得到高纯氢；所述氢气提纯系统包括：

一级膜分离单元，与所述除液系统通过第一管线连通，用于将所述富氢净化气进行初次膜分离，得到高纯氢和第一尾气；所述一级膜分离单元的渗透侧与所述煤液化反应系统通过第三管线连通，用于将所述高纯氢循环引入所述煤液化反应系统中；

二级膜分离单元，与所述一级膜分离单元的非渗透侧通过第四管线连通，用于将所述第一尾气进行二次膜分离，得到第二氢气和第二尾气；

脱硫单元，用于将所述第二氢气进行脱硫处理；

跨线，连通所述第一管线和所述第三管线。

本发明第二方面提供一种煤直接液化工艺中提纯氢气的方法，在前述第一方面所述的煤直接液化装置中进行，所述方法包括：

S1、将原料煤在煤液化反应系统中进行煤直接液化反应，得到裂解气，接着将所述裂解气在分离系统中进行分离，得到富氢气体；

S2、将所述裂解气在除液系统中进行除液，得到富氢净化气；