[发明专利]一种煤和煤焦油混合加氢系统及工艺

说明书

本发明提供了一种煤和煤焦油混合加氢系统及工艺，该系统包括：氢气供给单元；煤供给单元；催化剂供给单元；煤焦油分割单元，用于将煤焦油分割为第一轻组分、供氢溶剂前液和第一重组分；供氢溶剂制备单元，与煤焦油分割单元和氢气供给单元分别相连；油煤浆制备单元，与煤焦油分割单元、供氢溶剂制备单元、催化剂供给单元和煤供给单元分别相连；催化加氢反应单元，与油煤浆制备单元和氢气供给单元相连。该系统及工艺能够显著提高加氢深度，增加液化油产率，并能够有效避免壁相生焦，降低生焦总量，实现装置长期稳定运行，并能够有效减少气相产率，降低进料加热炉负荷。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种煤和煤焦油混合加氢系统及工艺。

背景技术

煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，近年来，煤炭工业取得了长足发展，煤炭产量快速增长，生产力水平大幅提高，为经济社会健康发展做出了突出贡献，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决，应大力发展煤化工技术。煤化工主要分为传统煤化工和现代煤化工两类，其中煤焦化、煤合成氨、电石属于传统煤化工，而目前所热议的煤化工实际上是现代煤化工，主要是指煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制二甲醚及煤制烯烃等项目。

煤化工的工艺路线主要有三条，即焦化、气化和液化，在煤的各种化学加工过程中，焦化是应用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃；煤气化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生产城市煤气及各种燃料气，也用于生产合成气(作为氢气、合成氨、合成甲醇等的原料)；煤低温干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料(石脑油、汽油、柴油)；煤的其他直接化学加工，则生产褐煤蜡、磺化煤、腐植酸及活性炭等，仍有小规模的应用。

我国能源资源中，煤资源相对丰富，石油资源相对少，而且石油往往受制于国际市场。因此，通过把煤液化替代石油成为我国能源发展的一个明智选择。而煤直接液化技术相对于其他煤化工技术，能直接得到液体燃料，且投资相对较低，相对于石油更加环保，符合国家节能环保的要求。未来随着我国经济发展，能源需求将日益扩大，对于煤直接液化的需求也就越大。这也就是意味着，发展煤直接液化技术是满足日益增大的能源需求的必由之路。

煤焦油是煤热解制焦炭的副产品，在煤炭生产中占有一定的份额，基于目前的煤热解技术，煤焦油产量约占3％～5％(相对于焦炭产量)。近年来利用煤焦油生产车用燃油的应用比例逐渐增加，以煤代油既是解决车用燃油紧张问题的一条途径，也符合中国的能源结构特点。

煤焦油组分复杂，稠环芳烃、灰分、胶质以及沥青质含量高，并且含有氮、硫等杂原子物质，直接作为燃料不仅降低资源价值，而且对环境造成重大污染，因此煤焦油加氢提质是煤化工中常采用的工艺方法。固体杂质含量高是煤焦油不同于石油原料的特征之一，尤其是粉煤(粒径＜6mm)热解焦油，其焦油含固量可达20％以上。然而传统的固定床加氢技术要求原料中固体杂质含量小于0.01％，杂质的存在不仅会给床层带来较大的压降，影响装置的长周期稳定运行，而且会对催化剂的活性和选择性造成不可逆的影响。针对这些问题，研究者不断完善工艺和开发新的技术来满足工业生产的要求，其中煤焦油悬浮床加氢技术是近些年比较热门、比较有效的工艺方法，其对固体含量没有特别严格的要求，催化剂和原料同时进入系统，不会存在压降带来的稳定性问题。

综上，将煤和煤焦油混合共炼，不仅突破了煤直接液化的技术瓶颈，同时提高了液体产品的收率，对于解决燃油紧张的问题具有重要意义。

CN104910961A公开了一种煤直接液化循环供氢溶剂及其制备方法。该发明采用煤直接液化产品作为供氢溶剂，将供氢溶剂分为小于200℃馏分，200～350℃馏分，大于350℃馏分。

CN104560098A公开了一种煤直接液化方法。该发明将煤浆、氢气和催化剂由下向上进入第一反应区反应后进行气液分离，液相进入第二反应区与氢气逆流接触，可以降低反应器内的气体分率，同时进一步提高煤直接液化效果。