CN112552963A - 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺 - Google Patents

一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN112552963A
CN112552963A CN201910852728.XA CN201910852728A CN112552963A CN 112552963 A CN112552963 A CN 112552963A CN 201910852728 A CN201910852728 A CN 201910852728A CN 112552963 A CN112552963 A CN 112552963A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
pressure separator
coal
pressure
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910852728.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张志炳
李大鹏
周政
门存贵
张锋
李磊
孟为民
王宝荣
杨高东
罗华勋
杨国强
田洪舟
曹宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd filed Critical Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Priority to CN201910852728.XA priority Critical patent/CN112552963A/zh
Publication of CN112552963A publication Critical patent/CN112552963A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/0085—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction promoting uninterrupted fluid flow, e.g. by filtering out particles in front of the catalyst layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/008—Controlling or regulating of liquefaction processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
    • C10G1/065—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation in the presence of a solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00371—Non-cryogenic fluids gaseous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C10J2300/0933—Coal fines for producing water gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0966—Hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺，属于化工技术领域，其通过在反应器中设置微界面发生器来对氢气进行打碎，用以增加氢气与油煤浆的相间面积，从而提高氢气的反应效率；通过加装传感器和控制器，实现对反应器内温度和压强的精准控制，对降低装置物料损耗和提高安全性具有重要意义；通过在反应器后加装循环单元，对催化剂进行回收和再次利用，进一步节约了物料的损耗；相较于传统煤直接液化反应，本发明通过在反应器内加装微界面发生器，加装智能控，大大提高了产物收率。

Description

一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺
技术领域
本发明涉及煤制油技术领域，尤其涉及一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺。
背景技术
通常用于煤液化油催化加氢的工艺主要是固定床加氢工艺。固定床反应器特别适于处理较轻和较干净的物料，如石脑油、中间馏分油等。固定床反应器的特点是操作比较平稳、控制也较容易。由于煤液化油较重且含较多机械杂质，催化反应条件会比较苛刻，同时高氮原料会加速催化剂的失活，催化剂使用周期变短，使产品性质不稳定，并且催化剂床层压降较高。为使产品达标，采用固定床加氢工艺时需要在反应器系统增加较复杂的设计从而导致建设成本和操作成本均相应增加。
中国专利申请CN02109674.0公开了一种串级式沸腾床渣油加氢方法及设备，在一个两段以上的串级沸腾床反应器内使用多种催化剂组合的方式进行渣油加氢反应。沸腾床反应器内设有带浮阀结构的进料分布板和由导流构件、挡流构件、气液隔离板和破沫器构成的三相分离部件。该工艺反应器内使用了大量内构件，一方面造成结构复杂、设备成本高，并且导致反应器规模增大、操作不稳定；另一反面由于减小了反应器的有效体积，导致反应的效率变差，同时反应压强较高，整体装置安全性较差。
发明内容
为此，本发明提供了一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺，用以解决煤直接液化反应效率低的问题。
一方面，本发明设计了一种煤直接液化的智能控制强化系统，包括：
油煤浆配制单元，用于将煤粉和溶剂混合制成油煤浆；
反应器，与所述油煤浆配制单元相连，作为油煤浆与氢气反应的场所；
微界面发生器，其设置在所述应器内部，与氢气进气管道相连，在进行加氢液化反应时使来自进气管道的氢气气泡破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡，用以增大油煤浆与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，以在预设操作条件范围内强化煤浆与氢气间的传质效率和反应效率；
循环单元，其与所述反应器的物料出口相连，用以对反应器排出的物料进行初步分离和循环处理；
分离单元，其与所述循环单元相连，用于对来自循环单元的气相和液相物料进行分离；
智能控制单元，其包括传感器、控制器和云处理器，传感器将采集的电信号传输给云处理器，云处理器根据传感器传回的反应参数在云数据库进行筛选对比，筛选出最佳控制办法后对控制器发出相对应的命令，实现最优控制功能。
进一步地，所述反应器设有进水口和出水口，用以调节反应管道内的温度。
进一步地，所述反应器的底部设置至少一个所述微界面发生器。
进一步地，所述油煤浆配制单元包括：
油煤浆配制装置，用以将煤粉、溶剂和催化剂混合制成油煤浆；
升压泵，设置在连接所述油煤浆配制装置与所述反应器的管道上，用以对油煤浆进行升压；
加热炉，设置在连接所述油煤浆配制装置与所述反应器的管道上，用以对升压后的油煤浆进行加热。
进一步地，所述循环单元包括热高压分离器和鼓风机：
所述热高压分离器用于将来自所述反应器的反应物料分离成气相和液相；
所述鼓风机用于将所述热高压分离器分离得到的催化剂送回所述油煤浆配制装置中。
进一步地，所述热高压分离器内设有从其底部向上延伸的第一挡板和第二挡板，两个挡板将所述热高压分离器分为三部分，包括第一部分，中间部分和第二部分；
所述中间部分顶部通过管道与所述反应器的物料出口相连，用以回收来自反应器的催化剂，中间部分底部通过管道与所述油煤浆配制装置相连，用以将沉淀的催化剂输送回油煤浆配制装置中；
所述第一部分和所述第二部分的底部通过管道与所述热低压分离器相连，用以将物料输送到所述分离单元中；
所述热高压分离器的顶部还设有气相出口管道，可以将气体排放至所述冷高压分离器中。
进一步地，所述分离单元包括：冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器；
冷高压分离器，用于对来自所述热高压分离器并经冷却后的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后送去所述冷低压分离器，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；
热低压分离器，用于对来自所述热高压分离器并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入所述冷低压分离器；
冷低压分离器，用于对来自所述冷高压分离器和所述热低压分离器的物料进行分离，以分离出产品油。
进一步地，所述传感器包括：
至少一个温度传感器，其设置在所述反应器内部，用以监测反应温度；
至少一个第一压力传感器，其设置在所述反应器内部，用以监测反应压力；
至少一个第二压力传感器，其设置在所述热高压分离器中，用以监测沉积到热高压分离器中间部分的催化剂的重量。
进一步地，所述控制器包括：
第一控制器，其设置在所述升压泵上，用以控制升压泵的电机转速，从而控制管道内物料的流动情况；
第二控制器，其设置在所述加热炉上，用以控制加热炉的加热温度；
第三控制器，其设置在所述反应器的进水口上，用以控制进水口阀门的打开和闭合；
第一控制阀，其设置在所述反应器进气管道上，用以控制进入反应器的进气量；
第二控制阀，其设置在所述循环单元的催化剂运输管道上，用以控制管道阀门的打开和闭合。
另一方面，本发明设计了一种煤直接液化的智能控制强化工艺，包括：
步骤1、将煤粉和溶剂混合后形成的油煤浆通入反应器，设置在反应器中的微界面发生器将来自气体输送管道的氢气打碎成微气泡，氢气微气泡通过微界面发生器上的小孔扩散到油煤浆中，与油煤浆形成气液乳化物并在催化剂的作用下进行反应，反应器内的反应温度为400-450℃，反应压力为2-14MPa；
步骤2、反应产物通过物料出口进入循环单元，并在循环单元中经热高压分离器分离，分离得到的气相和另一部分液相物料进入分离单元；
步骤3、冷高压分离器将来自所述热高压分离器的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后送去冷低压分离器，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；热低压分离器对来自所述热高压分离器并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入冷低压分离器，冷低压分离器对来自冷高压分离器和热低压分离器的物料进行分离，用以得到产品油；
步骤4、设置在所述反应器中的温度传感器对反应器的温度进行监测，当温度与预设值不匹配时，温度传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制器，通过调节加热炉的功率实现温度控制功能；
设置在所述反应器中的第一压力传感器对反应器的压力进行监测，当压力与预设值不匹配时，第一压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第一控制器和第一控制阀，通过调节升压泵的转速和气体流量来控制进入所述反应器的反应物料量，从而实现对反应速率和反应压强的控制；
设置在热高压分离器中的第二压力传感器对热高压分离器中间部分的压强进行监测，当压力与预设值不匹配时，第二压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制阀，第二控制阀打开阀门将热高压分离器中的催化剂排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明在反应器内设有微界面发生器，氢气在微界面发生器中被打碎成为微米级别的小气泡，这些微气泡具有附加压力，它们之间彼此碰撞时不容易相互聚并，因此相对于未打碎前的氢气具有更大的相间面积，从而使得这些微气泡更容易与油煤浆混合形成气液乳化物，增加煤液化加氢反应时的产物收率。
尤其，微界面发生器可以将排入的氢气打碎成微气泡使得气压大大降低，从而降低了所述沸腾床反应器中的反应压力，节约了能耗，使得整个反应装置更安全。
进一步地，在整个反应系统中设有智能控制单元，工作人员可以通过移动设备随时了解由传感器传回的各个数据的实时情况，并可通过改变预设值实现对整个反应器内温度和压强的精确控制，进一步提高了反应效率。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的控制流程图。
具体实施方式
为了使发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1所示，为本发明提供的一种强化煤直接液化的智能系统的结构示意图，此系统包括：油煤浆配制单元1、微界面发生器2、反应器3、循环单元4和分离单元5。
具体而言，油煤浆配制单元1包括油煤浆配制装置11，升压泵12和加热炉13，油煤浆配制装置11用于将煤粉和溶液进行混合以形成油煤浆并将其沿着管道通入反应器3中；升压泵12和加热炉13依次串联在连接油煤浆配制装置11和反应器3的管道上，用以对油煤浆进行升压和加热。本领域技术人员可以理解的是，本发明所使用的反应器可以是管式反应器，反应器，固定床反应器等只要满足上述反应条件的反应器均可。
继续参阅图1所示，来自油煤浆配制单元1的油煤浆和被微界面发生器2打碎的氢气以气液乳化物的形式在反应器3中进行反应；至少三台微界面发生器2设置在反应器3的内部，反应器的每个凹型管道处至少安装一台微界面发生器，用以将来自输气管道的氢气打碎成微米级别的微小气泡，被打碎的氢气气泡相对于没有打碎之前更容易溶入油煤浆中形成气液乳化物。
继续参阅图1所示，循环单元4包括热高压分离器41和鼓风机42。其中，所述热高压分离器41用于将来自反应器3顶部的反应物料分离成气相和液相，鼓风机42用于将热高压分离器41得到催化剂送回油煤浆配置装置11中，用以继续反应。
具体而言，在热高压分离器41内分别设有从其底部向上延伸的第一挡板411和第二挡板412，从而将热高压分离器41分为上部连通的三部分(即第一、第二挡板411、412并不延伸至热高压分离器41的顶部)；位于第一挡板411与第二挡板412之间的中间部分413、位于第一档板411一侧的第一部分414以及位于第二挡板412一侧的第二部分415。中间部分413的顶部通过管道与反应器3的物料出口相连。第一部分414和第二部分415的底部通过管道与分离单元5相连，以分离出目标产物。热高压分离器41的顶部还设有气相出口管道416。本领域设计人员可以理解的是，热高压分离器41为卧式罐状的分离器，当然热高压分离器41也可以是其它适合类型的分离器。
来自反应器3的物料进入热高压分离器41后，气相物料自气相出口管道416离开，夹带有固体催化剂的液相物料首先落入中间部分413，然后分别通过第一挡板411、第二档板412溢流进入第一部分414和第二部分415。此时，催化剂颗粒大部分沉积在中间部分413。第一部分414和第二部分415将溢入的液相物料送到下一个处理单元。
继续参阅图1所示，分离单元5包括：冷高压分离器51、热低压分离器52和冷低压分离器53；冷高压分离器51将来自热高压分离器41的气相出口管道416排出的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后排入冷低压分离器53中，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；热低压分离器52与热高压分离器41的第二部分415相连，对来自热高压分离器41并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入冷低压分离器53；冷低压分离器53用于对来述冷高压分离器51和热低压分离器的物料52进行分离，以分离出产品油，分离所得油品可以进入下游精馏系统进一步处理。
继续参阅图1所示，至少一个温度传感器32设置在反应器3的反应管道上，用以监测反应温度；至少一个第一压力传感器33设置在反应器3的反应管道上，用以监测反应压力；至少一个第二压力传感器417设置在热高压分离器4中，用以监测沉积到热高压分离器中间部分的催化剂的重量。本领域技术人员可以理解的是，为了保证测量的准确性，上述传感器可以设置一个或者多个，设置位置只要不妨碍系统正常工作即可，本发明对此并不作限制。第一控制器121设置在升压泵12上，用以控制升压泵12的电机转速，从而控制管道内物料的流动情况；第二控制器131设置在加热炉12上，用以控制加热炉12的加热温度；第一控制阀34设置在反应器3进气管道上，用以控制进入反应器的进气量；第二控制阀418设置在循环单元4的催化剂运输管道上，用以控制管道阀门的打开和闭合。
参阅图1和图2所示，本实施例的智能工艺包括：
步骤1、将煤粉和溶剂混合后形成的油煤浆通入反应器，设置在反应器中的微界面发生器将来自气体输送管道的氢气打碎成微气泡，氢气微气泡通过微界面发生器上的小孔扩散到油煤浆中，与油煤浆形成气液乳化物并在催化剂的作用下进行反应，反应器内的反应温度为400-450℃，反应压力为6-14MPa；
步骤2、反应产物通过物料出口进入循环单元，并在循环单元中经热高压分离器分离，分离得到的气相和另一部分液相物料进入分离单元；
步骤3、冷高压分离器将来自所述热高压分离器的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后送去冷低压分离器，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；热低压分离器对来自所述热高压分离器并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入冷低压分离器，冷低压分离器对来自冷高压分离器和热低压分离器的物料进行分离，用以得到产品油；
步骤4、设置在反应器中的温度传感器对反应器的温度进行监测，当温度与预设值不匹配时，温度传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制器，通过调节加热炉的功率实现温度控制功能；
设置在反应器中的第一压力传感器对反应器的压力进行监测，当压力与预设值不匹配时，第一压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第一控制器和第一控制阀，通过调节升压泵的转速和气体流量来控制进入反应器的反应物料量，从而实现对反应速率和反应压强的控制；
设置在热高压分离器中的第二压力传感器对热高压分离器中间部分的压强进行监测，当压力与预设值不匹配时，第二压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制阀，第二控制阀打开阀门将热高压分离器中的催化剂排出。
在本实施例中，压力传感器选用米科公司MIK-P310压力传感器，温度传感器选用美控公司pt100温度传感器，控制阀选用浙江澳翔公司生产的电动控制阀。
本实施例的预设值如表1所示：
表1
预设值 上限 下限
反应器内反应温度(℃) 450 400
反应器内反应压强(MPa) 14 2
本实施例中所采用的加氢催化剂为以氧化铝为载体的加氢催化剂，其生产厂家为北京三聚环保新材料股份有限公司，牌号为FFT-1B。催化剂在反应器内的填充体积为有效体积的60％，催化剂的补充量为1吨/天。
实施例1
反应器加氢液化处理时的反应温度为400℃，压力为2-14MPa，优选3-8MPa，液时空速0.7-1.2h-1，氢油体积比100-700；由循环单元返回所述反应器壳体内的物料流量为煤直接液化油进料流量的2-5倍，催化剂的填充体积为所述沸腾床反应器的有效体积的25-65％。此外，可以根据不同原料组成、不同的产品要求或不同的催化剂，而对预设操作条件的范围进行灵活调整，进一步确保了反应的充分有效进行，进而保证了反应速率，达到了强化反应的目的。
反应效果如表1所示：
表1
Figure BDA0002197340050000101
实施例2
反应器加氢液化处理时的反应温度为420℃，压力为2-14MPa，优选2-6MPa，液时空速0.7-1.2h-1，氢油体积比100-700；由循环单元返回所述反应器壳体内的物料流量为煤直接液化油进料流量的2-5倍，催化剂的填充体积为所述沸腾床反应器的有效体积的25-65％。此外，可以根据不同原料组成、不同的产品要求或不同的催化剂，而对预设操作条件的范围进行灵活调整，进一步确保了反应的充分有效进行，进而保证了反应速率，达到了强化反应的目的。
反应效果如表2所示：
表2
Figure BDA0002197340050000111
实施例3
反应器加氢液化处理时的反应温度为450℃，压力为2-14MPa，优选2-8MPa，液时空速0.7-1.2h-1，氢油体积比100-700；由循环单元返回所述反应器壳体内的物料流量为煤直接液化油进料流量的2-5倍，催化剂的填充体积为所述沸腾床反应器的有效体积的25-65％。此外，可以根据不同原料组成、不同的产品要求或不同的催化剂，而对预设操作条件的范围进行灵活调整，进一步确保了反应的充分有效进行，进而保证了反应速率，达到了强化反应的目的。
反应效果如表3所示：
表3
Figure BDA0002197340050000112
Figure BDA0002197340050000121

Claims (10)

1.一种煤直接液化的智能控制强化系统，包括：
油煤浆配制单元，用于将煤粉和溶剂混合制成油煤浆；
反应器，与所述油煤浆配制单元相连，作为油煤浆与氢气反应的场所；
循环单元，其与所述反应器的物料出口相连，用以对反应器排出的物料进行初步分离和循环处理；
分离单元，其与所述循环单元相连，用于对来自循环单元的气相和液相物料进行分离；
其特征在于；
微界面发生器，其设置在所述反应器内部，与氢气进气管道相连，在进行加氢液化反应时使来自进气管道的氢气气泡破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡，用以增大油煤浆与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，以在预设操作条件范围内强化煤浆与氢气间的传质效率和反应效率；
智能控制单元，其包括传感器、控制器和云处理器，传感器将采集的电信号传输给云处理器，云处理器根据传感器传回的反应参数在云数据库进行筛选对比，筛选出最佳控制办法后对控制器发出相对应的命令，用以实现最优控制功能。
2.根据权利要求1所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述反应器设有进水口和出水口，用以调节反应管道内的温度。
3.根据权利要求1所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述反应器底部设置至少一个所述微界面发生器。
4.根据权利要求1所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述油煤浆配制单元包括：
油煤浆配制装置，用以将煤粉、溶剂和催化剂混合制成油煤浆；
升压泵，设置在连接所述油煤浆配制装置与所述反应器的管道上，用以对油煤浆进行升压；
加热炉，设置在连接所述油煤浆配制装置与所述反应器的管道上，用以对升压后的油煤浆进行加热。
5.根据权利要求1所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述循环单元包括热高压分离器和鼓风机：
所述热高压分离器用于将来自所述反应器的反应物料分离成气相和液相；
所述鼓风机用于将所述热高压分离器分离得到的催化剂送回所述油煤浆配制装置中。
6.根据权利要求5所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述热高压分离器内设有从其底部向上延伸的第一挡板和第二挡板，两个挡板将所述热高压分离器分为三部分，包括第一部分，中间部分和第二部分；
所述中间部分顶部通过管道与所述反应器的物料出口相连，用以回收来自反应器的催化剂，中间部分底部通过管道与所述油煤浆配制装置相连，用以将沉淀的催化剂输送回油煤浆配制装置中；
所述第一部分和所述第二部分的底部通过管道与所述热低压分离器相连，用以将物料输送到所述分离单元中；
所述热高压分离器的顶部还设有气相出口管道，可以将气体排放至所述冷高压分离器中。
7.根据权利要求1所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述分离单元包括：冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器；
冷高压分离器，用于对来自所述热高压分离器并经冷却后的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后送去所述冷低压分离器，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；
热低压分离器，用于对来自所述热高压分离器并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入所述冷低压分离器；
冷低压分离器，用于对来自所述冷高压分离器和所述热低压分离器的物料进行分离，以分离出产品油。
8.根据权利要求1-7任一项所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述传感器包括：
至少一个温度传感器，其设置在所述反应器内部，用以监测反应温度；
至少一个第一压力传感器，其设置在所述反应器内部，用以监测反应压力；
至少一个第二压力传感器，其设置在所述热高压分离器中，用以监测沉积到热高压分离器中间部分的催化剂的重量。
9.根据权利要求1-7任一项所述的煤直接液化的智能控制强化系统，其特征在于，所述控制器包括：
第一控制器，其设置在所述升压泵上，用以控制升压泵的电机转速，从而控制管道内物料的流动情况；
第二控制器，其设置在所述加热炉上，用以控制加热炉的加热温度；
第三控制器，其设置在所述反应器的进水口上，用以控制进水口阀门的打开和闭合；
第一控制阀，其设置在所述反应器进气管道上，用以控制进入反应器的进气量；
第二控制阀，其设置在所述循环单元的催化剂运输管道上，用以控制管道阀门的打开和闭合。
10.一种煤直接液化的智能控制强化工艺，其特征在于，包括：
步骤1、将煤粉和溶剂混合后形成的油煤浆通入反应器，设置在反应器中的微界面发生器将来自气体输送管道的氢气打碎成微气泡，氢气微气泡通过微界面发生器上的小孔扩散到油煤浆中，与油煤浆形成气液乳化物并在催化剂的作用下进行反应，反应器内的反应温度为400-450℃，反应压力为2-14MPa；
步骤2、反应产物通过物料出口进入循环单元，并在循环单元中经热高压分离器分离，分离得到的气相和另一部分液相物料进入分离单元；
步骤3、冷高压分离器将来自所述热高压分离器的气相物料进行分离，并将分离出的液相减压后送去冷低压分离器，分离出的气相作为循环氢返回氢气进气管道；热低压分离器对来自所述热高压分离器并经减压后的部分液相物料进行分离，并将分离出的液相残渣送去下游装置，分离出的气相冷却后送入冷低压分离器，冷低压分离器对来自冷高压分离器和热低压分离器的物料进行分离，用以得到产品油；
步骤4、设置在所述反应器中的温度传感器对反应器的温度进行监测，当温度与预设值不匹配时，温度传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制器，通过调节加热炉的功率实现温度控制功能；
设置在所述反应器中的第一压力传感器对反应器的压力进行监测，当压力与预设值不匹配时，第一压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第一控制器和第一控制阀，通过调节升压泵的转速和气体流量来控制进入所述反应器的反应物料量，从而实现对反应速率和反应压强的控制；
设置在热高压分离器中的第二压力传感器对热高压分离器中间部分的压强进行监测，当压力与预设值不匹配时，第二压力传感器通过发送电信号到云处理器，云处理器发送控制命令到第二控制阀，第二控制阀打开阀门将热高压分离器中的催化剂排出。
CN201910852728.XA 2019-09-10 2019-09-10 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺 Pending CN112552963A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910852728.XA CN112552963A (zh) 2019-09-10 2019-09-10 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910852728.XA CN112552963A (zh) 2019-09-10 2019-09-10 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112552963A true CN112552963A (zh) 2021-03-26

Family

ID=75028830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910852728.XA Pending CN112552963A (zh) 2019-09-10 2019-09-10 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112552963A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992673A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-19 Uop Llc Isomerization of benzene-containing feedstocks
CN102049220A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种强化沸腾床加氢反应器气液传质的方法
CN102051207A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种悬浮床加氢技术的强化传质方法
CN103773490A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 神华集团有限责任公司 一种加氢反应系统与方法
CN105733662A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 中国石油天然气股份有限公司 一种液相加氢反应器及工艺方法
CN109701457A (zh) * 2019-03-05 2019-05-03 北京化工大学 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统
CN110052226A (zh) * 2019-04-26 2019-07-26 上海华畅环保设备发展有限公司 沸腾床加氢反应器中催化剂原位在线旋流活性恢复方法和装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992673A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-19 Uop Llc Isomerization of benzene-containing feedstocks
CN102049220A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种强化沸腾床加氢反应器气液传质的方法
CN102051207A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种悬浮床加氢技术的强化传质方法
CN103773490A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 神华集团有限责任公司 一种加氢反应系统与方法
CN105733662A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 中国石油天然气股份有限公司 一种液相加氢反应器及工艺方法
CN109701457A (zh) * 2019-03-05 2019-05-03 北京化工大学 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统
CN110052226A (zh) * 2019-04-26 2019-07-26 上海华畅环保设备发展有限公司 沸腾床加氢反应器中催化剂原位在线旋流活性恢复方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R.H.PERRY著: ""PERRY化学工程手册 第6版 下"", 北京：化学工业出版社, pages: 20 - 97 *
徐州高新技术产业开发区管理委员会等编: "《2016中国矿山物联网发展报告》", 30 September 2016, 煤炭工业出版社, pages: 8 - 9 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110591763B (zh) 一种煤间接液化的智能强化控制系统及工艺
EP1390445B1 (en) Fischer-tropsch synthesis process
US10889770B2 (en) Method and device for lightening heavy oil by utilizing a suspension-bed hydrogenation process
CN103773490B (zh) 一种加氢反应系统与方法
US7034062B2 (en) Fischer-tropsch process
CN213506775U (zh) 一种煤直接液化的智能控制强化系统
US7005456B2 (en) Fischer-Tropsch process
CN111482141A (zh) 下置式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置及方法
CN112552963A (zh) 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺
CN210674823U (zh) 一种洗油和煤直接液化油混合加工系统
CN111482142A (zh) 下置式气液强化乳化固定床反应装置及方法
CN111482135A (zh) 侧置式气液强化乳化固定床反应装置及方法
CN112552964B (zh) 一种基于微界面强化煤间接液化的系统及工艺
CN112852478B (zh) 一种浆态床和沸腾床耦合的上流式反应器、反应器系统及催化加氢工艺
CN112175654A (zh) 一种煤直接液化的沸腾床强化反应系统及工艺
CN213506774U (zh) 一种煤间接液化的智能强化控制系统
CN113680286A (zh) 一种催化剂可循环使用的丙烯羰基化反应系统及方法
CN111482136A (zh) 上置式气液强化乳化固定床反应装置及方法
CN105316041A (zh) 一种渣油加氢方法
CN112175667A (zh) 一种混合油加氢微界面强化反应系统及方法
CN111482140A (zh) 侧置式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置及方法
CN213506770U (zh) 一种基于微界面强化煤间接液化的系统
CN112852477B (zh) 一种设置多个分区的上流式加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺
CN113105912B (zh) 一种可以实现轴向催化剂浓度均匀分配的上流式反应器、反应器系统及催化加氢工艺
CN213506757U (zh) 一种煤直接液化的乳化床强化反应系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210326