CN104593034A - 从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法以及该方法获得的煤液化芳烃 - Google Patents

从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法以及该方法获得的煤液化芳烃 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法，该方法包括在萃取条件下，将煤液化残渣在硅酸盐存在下与萃取剂接触，然后进行固液分离。本发明还公开了由上述方法获得的煤液化芳烃。采用本发明的方法能够有效提高煤液化芳烃的获取效率，且获得的煤液化芳烃具有明显更低的碳氢摩尔比，更适合用作炭电极材料。

Description

从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法以及该方法获得的煤液化芳烃
技术领域
本发明涉及一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法和由该方法获得的煤液化芳烃。
背景技术
煤直接液化技术是实现煤炭资源高效洁净利用的有效途径之一，煤直接液化工艺是煤与催化剂在高温高压下，通过加氢反应得到液体产品。此外还得到约占原料煤总量20-30%的固体残渣。高效利用这些煤液化残渣，不但能充分利用资源并且能够有效提高煤直接液化工艺的经济性。
煤直接液化残渣主要由无机质和有机质两部分组成，其中的有机质包括重质液化油、沥青类物质和未转化煤；无机质包括煤中矿物质和外加的催化剂。有机质中的重质液化油、沥青类物质含量约占残渣量的50重量%左右，无机质约占10重量%至30重量%。因此，将残渣中的沥青和重质油与无机质分离出来，并对有机质和无机质分别进行利用，从而为制备更有价值的产品提供可行性。
近年来，人们使用萃取分离方式从煤直接液化残渣中分离有机质与无机质。例如CN101885976、CN101580729A、CN1948148A、CN1629257A公开了用萃取的方法从煤直接液化残渣中提取重质油和中间相沥青或沥青烯和/或前沥青烯的工艺。萃取剂通常包括有机溶剂、离子液体、煤直接液化自身产生的液体油。然而，煤直接液化残渣是一种高碳、高灰和高硫的物质，其中无机矿物质和催化剂的含量达到30%，如此高的无机质含量直接影响煤直接液化残渣的软化点和粘度，因此一般采用较高的温度和压力进行有机质的分离，从而提高了从煤直接液化残渣中分离有机质的操作难度，不但增加了分离工艺的复杂性并且增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术从煤直接液化残渣中提取有机质的方法存在处理工艺复杂等缺陷，提供一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法和煤液化芳烃，该方法可仅进行一次萃取即可快速从煤液化残渣中获得液化芳烃，采用该方法获得的煤液化芳烃碳氢摩尔比低。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法，该方法包括在萃取条件下，将煤液化残渣和硅酸盐与萃取剂相接触，进行萃取，将萃取后的混合物进行固液分离。
所述硅酸盐可具有一定粒度，其平均粒径优选为20～400微米，更优选地，平均粒径为40～100微米。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了由上述方法获得的煤液化芳烃。
本发明提供的方法，可通过使萃取过程在具有一定粒度的硅酸盐存在下进行，使得从煤液化残渣中获取煤液化芳烃的速度大大提高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明中平均粒径是指重量平均粒径。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法，该方法包括在萃取条件下，将煤液化残渣和硅酸盐与萃取剂相接触，进行萃取，然后将萃取后的混合物进行固液分离。
所述硅酸盐可具有一定粒度，其平均粒径优选为20～400微米。更优选情况下，所述硅酸盐的平均粒径为40～100微米。
尽管少量的具有一定粒度的硅酸盐即可实现本发明的目的，但优选情况下，所述煤液化残渣以其中的无机质计，所述煤液化残渣与硅酸盐和萃取剂的重量比可以为1：0.15～1.25：6～70，优选1：0.3～1:12～50。
所述具有一定粒度的硅酸盐可以为各种粒度在上述范围内的含硅酸盐的物质，例如可以为各种含有氧化硅的工业废料，例如选自矿渣、赤泥、催化剂废料、硅藻土、废分子筛中的一种或多种。
根据本发明的方法，所述萃取剂可以为各种能够溶解煤直接液化残渣中的有机质，但不溶解其中无机质的溶剂，可以为现有的各种市售品纯溶剂，如糠醛、四氢呋喃中的一种或多种。其中，所述能够溶解是指每100克溶剂中溶解的量不低于20克，反之则称为不溶解。
本发明优选所述萃取剂为石油馏分或煤直接液化过程中产生的液化油，特别是其中IBP（初馏点）-260℃的馏分，尤其优选该馏程的煤直接液化过程中产生的液化油。所述萃取剂为煤直接液化过程中直接产生的煤液化油，从而既避免了萃取剂的外购负担，同时还有效与煤直接液化过程的其他步骤相联系，解决了其他步骤产生的液化油品的外送问题。
根据本发明的方法，所述萃取操作用于将煤直接液化残渣中的有机质与无机质分离并提取出来。所述萃取条件包括萃取的温度可以为20-200℃，优选为30-200℃，时间可以为5-120分钟，优选为10-100分钟。
根据本发明，所述固液分离可以采用本领域公知的各种方法，例如所述固液分离可以采用离心、抽滤和加压过滤中的一种或多种方式，优选加压过滤或真空抽滤。加压过滤时，压力可以为0.1-3MPa，优选为0.2-2.5MPa。
本发明可以适用于各种煤直接液化残渣，如本领域所公知，煤直接液化残渣主要由无机质和有机质两部分组成，其中的有机质包括重质液化油、沥青类物质和未转化煤；无机质包括煤中矿物质和外加的催化剂。
本发明进一步优选所述煤液化残渣的平均粒径为75～2000微米，更优选地，平均粒径为80～500微米。
本发明还提供了由上述第二方面的方法获得的煤液化芳烃。采用上述方法获得的煤液化芳烃相对于现有技术方法获得的煤液化芳烃碳氢摩尔比更低。
此外，采用上述方法获得的煤液化芳烃的无机质含量不超过400ppm，优选不超过200ppm。本发明中，无机质含量通过GB2295-80方法来测得，碳氢质量比通过GB/T476-2001方法来测得。
采用上述方法获得的所述煤液化芳烃含有86-93重量%的碳，4.5-6.6重量%的氢，平均分子量为300-700，软化点为60-180℃。
可选地，根据本发明的方法固液分离得到的液相（重质液化油）可以进行液相加氢处理，之后用作煤直接液化溶剂，分离得到的固相则可添加到道路沥青中，增加沥青的抗车辙性。另外，本发明获得的煤液化芳烃还可以用于炭电极材料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。煤液化芳烃的产率根据煤液化残渣可溶物/煤液化残渣公式计算得到，软化点通过ASTMD3104方法测得。
实施例1
将100g平均粒径为180微米的煤直接液化残渣（无机质含量16.1重量%，软化点为167℃）、8g硅藻土（SiO2含量为80重量%，平均粒径为80微米）、8g废分子筛（SiO2含量为90重量%，平均粒径为30微米）以及300g四氢呋喃加入搅拌釜中，加热，待温度稳定在50℃下连续搅拌约30min，之后冷却至室温，通过真空抽滤，进行固液分离。
其中煤液化芳烃的产率以及获得的煤液化芳烃的碳、氢含量，平均分子量，软化点以及无机质含量见表1。
对比例1
将100g平均粒径为180微米的煤直接液化残渣（无机质含量为16.1重量%，软化点为167℃）和300g四氢呋喃加入搅拌釜中，加热，待温度稳定在50℃时连续搅拌约30min，之后冷却至室温，通过真空抽滤过滤，进行固液分离。
其中煤液化芳烃的产率以及获得的煤液化芳烃的碳、氢含量，平均分子量，软化点以及无机质含量见表1。
实施例2
将100g平均粒径为300微米的煤直接液化残渣（无机质含量18.2重量%，软化点为180.2℃）、6g硅藻土（SiO2含量为80重量%，平均粒径为80微米）、6g催化剂废料（SiO2含量为92重量%，平均粒径为40微米）以及400g四氢呋喃加入搅拌釜中，加热，待温度稳定在50℃时连续搅拌约10min，之后冷却至室温，通过真空抽滤，进行固液分离。
其中煤液化芳烃的产率以及获得的煤液化芳烃的碳、氢含量，平均分子量，软化点以及无机质含量见表1。
对比例2
将100g平均粒径为300微米的煤直接液化残渣（无机质含量18.2重量%，软化点为180.2℃）和300g四氢呋喃加入搅拌釜中，加热，待温度稳定在30℃时连续搅拌约30min，之后冷却至室温，通过真空抽滤，进行固液分离。
其中煤液化芳烃的产率以及获得的煤液化芳烃的碳、氢含量，平均分子量，软化点以及无机质含量见表1。
表1
实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
煤液化芳烃的产率 52% 53% 51% 51.5%
过滤时间/分钟 15 17 46 44
碳含量 90.26% 89.98% 91.18% 90.57%
氢含量 5.61% 5.63% 5.5% 5.42%
碳氢摩尔比 1.34 1.33 1.38 1.39
平均分子量 346 342 336 353
软化点/℃ 150.5 143 155 149
无机质含量/重量% 0.02 0.032 0.02 0.028
从上述表1的结果可以看出，本发明采用成本低廉、操作简便的方法，使其操作时间明显缩短，且获得的煤液化芳烃的碳氢摩尔比也明显更低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种从煤液化残渣获得煤液化芳烃的方法，该方法包括在萃取条件下，将煤液化残渣和硅酸盐与萃取剂相接触，进行萃取，将萃取后的混合物进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤液化残渣中的无机质、硅酸盐和萃取剂的重量比为1：0.15～1.25：6～70，优选1：0.3～1:12～50。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硅酸盐为含有氧化硅的工业废料，选自矿渣、赤泥、催化剂废料、硅藻土、废分子筛中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述煤液化残渣的平均粒径为75～2000微米，优选地，平均粒径为80～500微米。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述硅酸盐具有一定粒度，优选所述硅酸盐的平均粒径为20～400微米，更优选地，平均粒径为40～100微米。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述萃取条件包括萃取的温度为20～200℃，萃取的时间为10～120分钟。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述萃取剂为四氢呋喃、煤直接液化过程中直接产生的煤液化芳烃品和石油馏分中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，通过离心、抽滤和加压过滤中的至少一种方式进行固液分离。
9.由权利要求1-8中任一项所述的方法获得的煤液化芳烃。
10.根据权利要求9所述的煤液化芳烃，其中，所述煤液化芳烃含有86-93重量%的碳，4.5-6.6重量%的氢，平均分子量为300-700，软化点为60-180℃。
11.根据权利要求9或10所述的煤液化芳烃，其中，所述煤液化芳烃的无机质含量不超过400ppm。
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