CN1139149A - 煤液化的方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤液化的方法，包括步骤：(a)由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按100重量份煤计所述溶剂为100至233重量份，所述催化剂为0.5至10重量份；(b)将煤泥与焦炉气在温度350至480℃，压力20至200atm下反应形成液化产品；(c)将液化产品分离为液化淤浆和气体；(d)蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；(e)再循环所述液化油作为步骤(a)的溶剂。

Description

煤液化的方法
本发明涉及煤液化的方法，更特别涉及煤液化生产溶剂精制煤的方法。
图3表示煤液化的常规方法流程图。本发明说明书中将术语“煤液化”定义为通过煤与氢气反应生产液化油的反应和生产溶剂精制煤的反应。按照常规液化方法，将从下面描述的蒸馏步骤中得到的煤粉和液化油(溶剂)加入淤浆罐1中，在搅拌下将其混合制备煤泥。将此煤泥加压并使其与主要由氢气组成的气体(再循环氢气)混合，然后加入预热器2中，其中氢气是在下面描述的纯化步骤中分离出来的。将加入预热器2的煤泥加压至100atm或更高并加热至400℃或更高，然后加入煤液化反应器3。煤液化反应器3在氢气正压下并在高温下进行液化反应。
将离开反应器3的液化反应的产品加入气体分离器4中，将产品分离成气体及含液化油和未液化物质的液化淤浆。
液化淤浆含有大量灰和主要由未反应的有机残余物主成的未液化物质。由于这种未液化物质在后续处理如蒸馏中造成困难，将液化的淤浆送入过滤器50中分离未液化的物质。将无未液化物质的溶液送入蒸馏单元5中分馏为轻油和燃料油并回收液化油。将一部分液化油加入淤浆罐1中作为制备煤泥的溶剂。将由过滤器50分离出的滤饼送入生产氢气的设备51中作为生产氢气的原材料并在该设备中气化。
另一方面，将在气体分离器4中分离出的气体送入气体纯化单元6中纯化。由于气体主要由氢气组成，将气体再循环并加入液化反应器3中的煤泥中。然而再循环的氢气不足以进行液化反应，因此将通过气化从生产氢气的设备51中卸出的过滤残余物而得到的氢气加入煤泥中。生产氢气的设备51由多个处理步骤组成，这些步骤包括：残余物在氧气存在下完全分解的气化步骤，为纯化产生的分解气体的纯化步骤，富集氢气的步骤(其中生成的气体中的CO气体经置换反应产生富氢的气体)，气体冷却步骤和利用碱从气体中除去CO2的步骤。在这种方法中，生产氢气的设备很复杂。
根据上述常规方法，液化反应必须使用氢气，该氢气在特别复杂的氢气生产设备51中制备。由于氢气生产设备51很复杂，因此该设备昂贵(在某些情况，接近液化装置总投资的40％)、同时涉及的操作成本高。因此对于液化产品的总成本、氢气生产所占成本部分变得很高。
同时，常规方法的液化反应要在400至480℃(通常430至450℃)高温和100至300atm(通常150至200atm)高压下进行。结果进一步增加投资成本和运行成本。
本发明的目的在于提供一种显著降低煤液化产品成本的煤液化方法。
为达到此目的，本发明提供一种煤液化方法，它包括步骤：
(a)由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按100重量份煤计，所述溶剂为100至233重量份，所述催化剂为0.5至10重量份；
(b)将煤泥与焦炉气在温度350至480℃、压力20至200atm下反应形成液化产品；
(c)将液化产品分离成液化淤浆和气体；
(d)蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；和
(e)再循环所述液化油作为步骤(a)的溶剂。
图1为本发明一个实施方案的流程图。
图2为本发明另一实施方案的流程图。
图3为常规的煤液化方法流程图。
在煤液化反应过程中，将氢气加入通过高分子量的煤热分解形成的碎片中，同时碎片降低分子量生成液化物质。已经知道氢气向热分解碎片的转移可通过下面给出的三个转移过程控制。
(1)氢气在煤中的转移
煤具有富氢的一部分和氢不足的另一部分。当煤被加热时，形成两类热分解碎片。一类是富氢的热分解碎片，另一类是贫氢的热分解碎片。氢从富氢碎片转移至贫氢碎片。转移氢降低了热分解碎片的分子量并稳定之。
(2)氢从溶剂中的氢给体组分转移
(3)氢的间接转移
将氢气溶于溶剂中。将溶剂在液化催化剂存在下氢化并从不能给氢性能向给氢性能转化以诱导氢转移。这种类型的转移是间接转移。
因此，在煤液化反应中，由煤热分解产生的碎片量必须与转移至碎片的氢的量平衡。如果反应在打破平衡的温度和压力下进行，则需要转移进碎片中的氢气生成量不足，并且会发生煤液化的逆反应。一旦发生逆反应，在液化过程中再循环入煤泥中的溶剂被反应体系截流，这样减少了作为产品的液化油的收率。同时收率降低使生成的液化油量减至低于再循环的溶剂量，并且不能再循环溶剂(液化油)。在某些情况，可在某一时刻发生淤浆结焦。在这种情况下，在反应器壁的内表面上形成焦炭层，使液化装置的运转造成困难。
由于上述原因，显然在现有技术中看到当反应温度为400至480℃时，液化反应不可避免地要在100至300atm的高压下进行。
然而，根据本发明人的研究结果，当液化方法的目标产品是溶剂精制煤(SRC)并且当为生产大量SRC和液化油而进行液化反应时，发现即使反应压力低，也可通过由降低反应温度减少氢转移量使反应有效地进行。
因此，根据本发明，即使当含50至60vol％氢气的焦炉气作为反应的氢源时，液化反应也不必在特别高的反应压力下进行，进行反应的压力为20至200atm，属于非常低的压力区域。
反应温度被确定在使溶剂的氢化速率超过氢从溶剂转移至煤热分解生成的碎片中的速率的区域内。然而在某些温度区域内，由于催化剂的应用，进入溶剂中的氢气量变得大于氢从溶剂转移至热分解碎片中的氢气量。
因此，即使在发生煤液化的逆反应温度区域内，通常催化剂也会加速液化反应。因此，进行液化反应的温度向相当高的温度值偏移。此外，上述氢转移平衡使反应温度范围向低温值扩展。本发明可使液化反应在350至480℃的宽温度范围内进行，这样液化装置的操作变得容易了。
在本发明中，溶剂与煤的比例按干燥的无灰基计算。
本发明中各种类型的煤都适用。可提及烟煤、次烟煤、和褐煤。烟煤可以是粘结性煤或非粘结性煤。煤的品级低于烟煤的非粘结煤是更优选的，这种煤是更经济的通用煤。煤粉的颗粒为约20至300目，更优选约60至80目。
将在后续过程中生成的并分离出来的液化油在液化过程中作为溶剂再循环。煤与溶剂的重量比范围为100/100至100/233，优选为100/100至100/170。当煤与溶剂的比例低于100/100时，煤泥的粘度迅速增高，液化装置的运转变得困难。当煤与溶剂的比例超过100/233时，溶剂的再循环量增加，同时液化产品的生产成本升高，这是不利的。
将催化剂应用于煤泥的液化反应是本发明的一个特点。用铁催化剂作为催化剂。将硫加入铁催化剂中是优选的。含铁和硫的黄铁矿也可用作催化剂。正如下面描述的，催化剂的作用是通过溶于溶剂中的氢使溶剂氢化，因此称之为氢化。催化剂的用量按煤与催化剂的重量比范围表示为100/0.5至100/10，更优选为100/0.5至100/4。当煤与催化剂之比低于100/0.5时，氢转移反应的效率降低会引起逆反应。当煤与催化剂之比超过100/10时，增加昂贵的催化剂的消耗量，如此增加液化产品的生产成本，同时增加溶剂精制煤(SRC)中的灰含量，因此会降低产品的质量。
当通过将高热量试剂与煤泥混合进行液化反应时，由于因热分解形成的烃的生成和提高煤转化，因此液化产品的收率增加。高热量试剂是通过热分解形成的液态或气态烃的通用材料名，例如重油和塑料。重油是高沸点残余物如自煤产生的重油和自石油产生的重油。塑料包括形成的聚合物产品如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯或其废弃物(废塑料)等。
例如，当液化反应通过混合重油进行时，轻油的收率增加以易于确保再循环溶剂。调节加入的重油使溶剂与重油的重量比为约100/5至100/20。当溶剂与重油之比小于100/5时，会削弱上述优点，并且加入的重油明显变少，当比例超过100/20，生产成本增加，这是不利的。特别是当加入的自石油产生的重油超过上述比例时，在制得的SRC中来自重油的链烷烃组分增加，并且导致结焦会降低产品的质量，这也是不利的。
当通过加入塑料进行液化反应时，节约能量。由于塑料热分解是吸热反应，需要大量的能量。然而，塑料的热分解与液化反应同时进行，塑料可通过由煤液化反应产生的热量进行热分解。当塑料是聚苯乙烯时，易于热分解。聚乙烯和聚丙乙烯不易热分解，因此预料它们中的一部分作为残余物保留。如果分解处理仅与煤液化一起进行，则残余物对设备的运行无不利影响，因为残余物与SRC一起卸出。塑料的加入比随塑料的种类不同而不同。加入的塑料的优选上限按煤与塑料的重量比计为约100/25，当比例超过100/25时，会增加液化塑料的氢气消耗量，同时用于煤液化的氢气变得不足，如此引起逆反应。
其次，使煤泥在氢气存在下进行液化反应，氢气可以是焦炉气和富氢的焦炉气。氢浓度为45至80vol％，优选为50至80vol％。对于每1kg煤泥，作为氢气的加入体积范围为0.1至2Nm3，更优选为0.2至1Nm3。
反应温度优选为350至480℃。当反应温度低于350℃时，反应速率降低，并且煤液化转化速率(煤到液化产品的转化速率)降低。当反应温度超过480℃时，相对于煤液化的逆反应支配反应体系，同时装置的运转变得困难。虽然上述温度范围使液化反应进行，更优选的温度范围为390至420℃。
对于反应压力，优选为20至200atm。当反应压力低于20atm时，气相中的氢气量相对于煤的量太小，并且煤液化反应的逆反应支配反应体系。当反应压力超过200atm时，投资成本显著增加，这不是有利的。反应压力范围更优选为30至100atm。反应压力可仅取决于氢气，但通常使用含有其它气体组分的混合气体。其它气体组分可以是氮气、一氧化碳、二氧化碳和气态烃如甲烷、乙烷和乙烯。
优选的反应时间范围为10至120分钟。反应器可以是常规的管式反应器，搅拌可通过吹气(焦炉气)进行。
将在液化反应中制得的液化产品分离成液化淤浆和气体，气体在压力20至200atm、温度300至400℃下存在于气相中。气体主要由氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、氮气、二氧化碳和水蒸汽组成。
分离出的液化淤浆通过真空蒸馏处理分离出液化油和溶剂精制煤。蒸馏的优选条件为温度300至350℃，压力1至5乇。使催化剂保留在溶剂精制煤中。通常如此制得的溶剂精制煤的收率范围，按煤的量计(包括灰和水含量)为50至90％，更优选为70至85％。
对于液化油，必须再循环作为煤泥的溶剂量。从体系中移出剩余溶剂以有效利用。
图1为本发明的一个实施方案流程图，将煤粉、由后续步骤中再循环的液化油(溶剂)和液化催化剂加入煤泥罐1中。将这些材料在煤泥罐1中搅拌和混合以制备煤泥。
将煤泥通过淤浆泵加压，并通过预热器2加入反应器3中。作为用于液化反应的氢气源，通过压缩机7将焦炉气或富氢的焦炉气加压至规定的压力并在浆料进入预热器2和反应器3之前加入煤泥中。焦炉气的富氢处理可以是下列两种处理方法之一。其一是使焦炉气按方程式(1)表示的进行甲烷转化反应，然后使其按方程(2)表示的进行置换反应。其二是将焦炉气用膜分离使其富集氢气。
   (1)
     (2)
与焦炉气混合的煤泥在温度为350至480℃的反应器中并在压力20至20atm下反应。在预定的停留时间期间，将煤泥变成气体和液化淤浆(它是液化油与未液化物质的混合物)。将这些液化产品送入气体分离器4中。
气体分离器4将液化产品分离为液化浆料和气体。该气体在气体纯化单元6中精制，然后通过再循环入反应体系中再用作氢源，或移出反应体系外。
当反应器3中的压力为30atm或更大时，将纯化过的气体加入气体膨胀器8中，该膨胀器通过管线30与压缩机7相连。当纯化气体用作驱动压缩机的动力时，其压力被减至接近大气压并回到焦炉气供应体系中用作燃料气体和化学试剂的原料，这些化学试剂是通用的。当反应压力低于30atm时，将纯化气体经管线31移出并将压力降至接近大气压，然后送回焦炉气供应体系。
将液化淤浆通过降压阀使压力降至大气压，然后不经过滤处理在含有不溶有机物和灰的同时加入蒸馏柱5中。对于从蒸馏柱5中蒸馏出的液化油，其一部分成为轻油产品，余下的再循环入淤浆罐1中。从蒸馏柱的底部，卸出含有不溶有机物质和灰的溶剂精制煤(SRC)。SRC用作炼焦煤生产高质量的焦炭。
图2表示本发明的另一实施方案。与图1具有相同功能的单元和设备在两个图中具有相同的图面标号，因此省略对其的解释。根据本实施方案，在另一步骤中将高热量物质如重油和熔化的废塑料加压并在进入预热器之前，将其通过管线20加入反应体系中与煤泥混合。将混有高热量的煤泥通过预热器2送入反应器3中。在反应器3中，开始煤液化反应，同时重油和废塑料被热分解。将热分解的产品混入液化淤浆、气体和煤液化产品中，然后从反应器中卸出。
当重油与废塑料同时与煤泥混合时，加热和加压的重油可通过进料管线输入，同时熔化并加压的废塑料通过另一管线输入。
实施例1
将通用的煤按下面图1中描述的方法液化。将未富氢处理的焦炉气用作氢源。焦炉气的组成如下表1所示。
       表1
单位：vol％
    H2     56
    CH4     28
    C2H4     3
    CO     7
    CO2     3
    N2     3
将通用煤(粉碎至100％筛过80目，按干基重量计含有8.26％的灰和2.75％的水)以112kg/小时的速率加入淤浆罐1中。将在蒸馏柱5中制得的液化油(再循环溶剂)以150kg/小时的速率加入罐中。将天然黄铁矿(FeS2)作为催化剂以3kg/小时的速率加入罐中。将这些组分在搅拌下相互混合制备煤泥。如此制得含重量比为煤(按无灰干基计)/溶剂/催化剂为100/150/3的淤浆。
将煤泥加压至100atm。将焦炉气加压至100atm，并以100Nm3/小时的速率加入淤浆中在预热器2的进口混合。将煤泥与焦炉气的混合物在预热器2中加热。并将加压至100atm的焦炉气以65Nm3/小时的速率加入混合物中并进一步混合。再将此混合物加入反应器3中在440℃、100atm条件下进行液化反应，停留时间为20分钟。
实验条件和结果示于表2中。液化油从蒸馏柱5中以156kg/小时的速率制得，并将液化油以150kg/小时的速率再循环至煤泥罐1中作为再循环溶剂。如此制得6kg/小时的轻油作为产品。
从蒸馏柱5的底部，以86kg/小时制得SRC。该SRC含有15.1wt％的不溶有机物质和14.0wt％的灰。由于不溶有机物质的含量不多，SRC可用作生产高质量焦炭的炼焦煤。
完成实验后，将反应器3打开检查内壁表面，发现无煤泥结焦。
实施例2
使用与实施例1相同的条件进行煤液化反应，不同的是反应温度选用410℃。实验条件和结果示于表2中。
从表2中可以看出，实施例2的实验以15kg/小时提供轻油作为产品并以82kg/小时提供含液化催化剂、灰和不溶有机物质的SRC。
SRC含8.5wt％的不溶有机物质和14.6wt％的灰。如此制得的SRC所含的有机物质低于实施例1中制得的SRC。因此，制得的SRC对于用作生产高质量焦炭的炼焦煤是更优选的。
同样在本实验中，未发现反应器3的内壁表面有煤泥结焦。
实施例3
使用与实施例2相同的条件进行煤液化反应，不同的是反应温度选用400℃、反应压力选用30atm，停留时间选用60分钟。实验条件和结果给出于表2中。
实施例3的实验以9kg/小时提供轻油作为产品，并以86kg/小时提供含液化催化剂、灰和不溶有机物质的SRC。
该SRC含12.8wt％的不溶有机物和14.0wt％的灰。如此制得的SRC所含的有机物质低于实施例1中制得的SRC。因此，SRC对于用作生产高质量焦炭的炼焦煤是更优选的。
同样本实验中，未发现在反应器3内壁表面有煤泥结焦。
实施例4
在下列条件下进行煤液化反应：反应温度400℃、压力70atm、停留时间60分钟、煤输入速率138kg/小时(灰输入速率11.1kg/小时、水含量输入速率3.7kg/小时)、溶剂输入速率123kg/小时，即煤(按无灰干基计)与溶剂之比为1/1。作为液化催化剂，以4kg/小时输入天然铁矿石。实验条件和结果示于表2中。
实施例4的实验以3kg/小时提供轻油作为产品，并以117kg/小时提供含液化催化剂、灰和不溶有机物质的SRC。
该SRC含17.9wt％的不溶有机物质和12.9wt％的灰。如此制得的SRC可用作生产高质量焦炭的炼焦煤。
尽管煤与溶剂的比例高于比较例3，未发现在反应器3内壁表面上有结焦。
实施例5
使用反应温度390℃进行实验。实验条件和结果示于表2中。
实施例5的实验以9kg/小时提供作为产品的轻油，并以88kg/小时提供含液化催化剂、灰和不溶有机物的SRC。
该SRC含10.5wt％的不溶有机物和13.9wt％的灰。因此该SRC对于用作生产高质量焦炭的炼焦煤是优选的。
同样在本实验中，未发现在反应器3的内壁表面上有结焦。
实施例6
按与实施例5相似的工序进行实验，不同的是使用如下条件：反应温度420℃、反应压力50atm、停留时间60分钟。实验条件和结果示于表2中。
实施例6的实验以11kg/小时提供轻油作为产品，并以83kg/小时提供含液化催化剂、灰和不溶有机物质的SRC。
该SRC含9.3wt％的不溶有机物质和14.8wt％的灰。如此制得的SRC显示其质量与实施例2中制得的相近。因此，该SRC对于用作生产高质量焦炭的炼焦煤是最优选的。
同样在本实验中，未发现在反应器3的内壁表面上有煤泥结焦。
                                  表2
    实施例No.
  1   2   3   4   5   6
反应条件 温度    (℃)  440  410  400  400  390  420
压力(大气压)  100  100  30  70  70  50
停留时间(分)  20  20  60  60  60  60
原料输入速率 煤    (kg/小时)  112  112  112  138  112  112
溶剂  (kg/小时)  150  150  150  128  150  150
催化剂(kg/小时)  3  3  3  4  3  3
焦炉气体(Nm3/小时)  165  165  165  165  165  165
液化油 总生产率(kg/小时)  156  165  159  126  159  161
轻油  (kg/小时)  6  15  9  3  9  11
SRC 生产率(kg/小时)  86  82  86  117  88  83
不溶有机物(wt.％)  15.1  8.5  12.8  17.9  10.5  9.3
灰(wt.％)  14.1  14.6  14.0  12.9  13.9  14.8
质量评价  ○  ○  ○  ○  ○  ○
在反应器中结焦  无  无  无  无  无  无
表2质量评价栏中的标记(○)表示SRC可用作生产高质量焦炭的炼焦煤，标记(×)表示SRC不可用作生产高质量焦炭的炼焦煤。
比较例1至4
应用在实施例1至6中使用的实验方法。使用与用于这些实施例中具有相同组成的焦炉气和煤进行液化实验。比较例1至3不使用催化剂。比较例4在升高反应温度或485℃进行。实验条件和结果示于3。
在不使用催化剂的比较例1至3和比较例4中，生产的液化油量少于作为制备煤泥再循环的必须溶剂量，并且不能进行溶剂再循环操作。结果，得不到作为产品的轻油。此外，得到的SRC含有20wt％或更多的不溶有机物质，因此这种SRC不适合用作制备高质量焦炭的炼焦煤。同时，在反应器3的内壁表面上沉积结焦，反应温度难以维持。
当比较例1的结果与实施例1的结果比较时，两者之间的实验条件差别仅是存在/不存在催化剂，然而，结果是在实施例1中满意，而在比较例1中不满意。因此，推断差别源于存在/不存在催化剂。
当比较例4(其中反应温度升至485℃)与实施例1比较时，两者之间的实验条件差仅是反应温度。然而，结果是在实施例1中满意，而在比较例4中不满意。在比较例4的实验中，过高的反应温度应引起相对于煤液化反应的逆反应。
                                      表3
               比较例           No.
 1    2    3   4
反应条件 温度    (℃) 440   410   400  485
压力(大气压) 100   100   70  100
停留时间(分) 20   20   20  20
原料加入速率 煤    (kg/小时) 112   126   126  112
溶剂  (kg/小时) 150   138   138  150
催化剂(kg/小时) -   -   -  3
焦炉气体(Nm3/小时) 165   165   165  165
液化油 总生产速率(kg/小时) 123   127   140  117
轻油    (kg/小时) 0   0   0  0
SRC 生产速率(kg/小时) 122   117   105  119
不溶有机物(wt.％) 24.6   23.7   21.9  27.1
灰(wt.％) 7.3   8.6   8.6  10.3
质量评价 ×   ×   ×  ×
反应器中的结焦                压力
实施例7
采用在实施例1中使用的实验装置。在混有高热量物质的情况下进行液化实验。加入的焦炉气和煤与用于实施例1中的具有相同组成(示于表1中)。
各组分加入反应器3的速率为：煤101kg/小时(按干基重量计灰8.1kg/小时，水含量2.7kg/小时)、再循环溶剂135kg/小时，在石油精炼中作为重油的流化催化裂解残余物27kg/小时、作为液化催化剂的天然黄铁矿3kg/小时，或煤(按无灰干基计)/再循环溶剂/重油的重量比100/150/30。煤液化反应在与实施例2相同条件(反应温度410℃、反应压力100atm、停留时间60分钟)下进行。结果示于表4中。
从表4中看出，实施例7的实验从蒸馏柱中以164kg/小时提供液化油，该液化油含有29kg/小时的轻油作为产品。液化油的其它部分作为溶剂以135kg/小时的速率再循环入煤泥罐1中。从蒸馏柱5的底部，以5.76kg/小时得到含不溶有机物质和灰的SRC。该SRC含14.1wt％的不溶有机物质和10.7wt％的灰。
如此制得的作为产品的轻油和SRC的量与实施例2(在与实施例7相同的条件下进行)中制得的量相比，发现如下结果：在实施例2中，轻油与加入的煤(按无灰干基计)的重量比为15％，SRC(不包括灰和不溶有机物质)与加入的煤的重量比为63.1％。然而，在实施例5中，轻油的比例为32.2％，SRC的比例为63.4％。换言之，其中加入重油的实施例7得到的轻油收率高于其中不加重油的实施例2，并且实施例7比实施例2更容易得到溶剂。
实施例8
在表4给出的条件下进行实验。各组分加入反应器的速率为：煤90kg/小时(按干基重量计，灰7.2kg/小时，水含量2.4kg/小时)，再循环溶剂150kg/小时，废塑料(1/1/1的聚乙烯/聚丙烯/聚苯乙烯混合物)20kg/小时，作为液化催化剂的天然黄铁矿3kg/小时或80/20/150重量比的煤(按无灰干基计)/废塑料/回收溶剂。煤和废塑料的同时处理在与实施例2相同的反应条件下进行。结果示于表4中。
从蒸馏柱中，以176kg/小时得到液化油，它包括作为产品的26kg/小时的轻油。从柱底以72kg/小时得到包括不溶有机物和灰的SRC。该SRC包括12.6wt％的不溶有机物和10.0wt％的灰。
将作为产品的轻油和SRC的量与实施例2(使用与实施7相同的条件)制得的进行比较。结果是在实施例2中15％的轻油和63.1％的SRC，而在实施例8中为32.3％的轻油和69.3％的SRC。换言之，其中将塑料加入反应体系的实施例8得到的高的轻油收率，并且容易确保必须的再循环溶剂量。
实施例9
在与实施例2相同的条件下同时进行煤、废塑料和重油的处理，不同的是各组分加入反应器的速率为：煤90kg/小时(按干基重量计灰7.2kg/小时、水含量2.4kg/小时)、再循环溶剂150kg/小时、废塑料(1/1/1的聚乙烯/聚丙烯/聚苯乙烯的混合物)10kg/小时、重油15kg/小时、作为液化催化剂的天然黄铁矿3kg/小时或重量比80/10/150/15的煤(按无灰干基计)/废塑料/再循环溶剂/重油。得到的结果示于表4中。
以183kg/小时得到包括33kg/小时的作为产品的轻油的液化油，并以71kg/小时得到包括不溶有机物和灰的SRC。该SRC包括12.8wt％的不溶有机物和14.4wt％的灰。
在实施例9中制得的轻油和SRC与加入的煤(基于无灰干基重量)的比对于轻油为41.0％，对于SRC为64.3％，而在实施例2中对于轻油为15％，对于SRC为63.1％(不包括灰和不溶有机物)。换言之，与其中不将重油或废塑料加入反应体系的实施例2相比，实施例9的轻油收率增加。因此，证明实施例9容易确保必须的再循环溶剂量。
                               表4
         实施例No.
   7    8   9
反应条件 温度    (℃)   410   410  410
压力(大气压)   100   100  100
停留时间(分)   60   20  20
原料输入速率 煤(kg/小时)   101   90  90
重油  (kg/小时)   27   -  15
废塑料(kg/小时)   -   20  10
溶剂  (kg/小时)   135   150  150
催化剂(kg/小时)   3   3  3
焦炉气体(Nm3/小时)   165   165  165
液化油 总生产速率(kg/小时)   164   176  183
轻油    (kg/小时)   29   26  33
SRC 生产速率(kg/小时)   76   72  71
不溶有机物(wt.％)   14.1   12.6  12.8
灰(wt.％)   10.7   10.0  14.4
质量评价   ○   ○  ○
反应器中的结焦   无   无  无
根据本发明，将特别低廉的焦炉气用作液化反应的氢气源，因此会显著降低液化产品的生产成本。
此外，液化反应可在反应温度350至480℃，反应压力20至200atm下进行。由于反应条件包含低温区域和低压区域，因此投资成本和操作成本降低，并进一步降低液化产品的生产成本。
同时，当重油与塑料混合并与煤一起液化时，这些材料的热分解产生烃并且煤的转化增加，这样提高了液化产品的收率，因而降低了液化产品的生产成本。

Claims (7)

1.一种煤液化的方法，包括步骤：
(a)由煤粉、溶剂和催化剂生产煤泥，按100重量份煤计所述溶剂为100至233重量份，所述催化剂为0.5至10重量份；
(b)将煤泥与焦炉气在温度350至480℃、压力20至200atm下反应形成液化产品；
(c)将液化产品分离为液化淤浆和气体；
(d)蒸馏液化淤浆形成液化油和溶剂精制煤；
(e)再循环所述液化油作为步骤(a)的溶剂。
2.权利要求1的方法，进一步包括在步骤(a)中向煤泥中混合高热量物质的步骤，其中高热量物质通过热分解产生液态或气态烃。
3.权利要求2的方法，其中高热量物质是重油。
4.权利要求2的方法，其中高热量物质是塑料。
5.权利要求1的方法，其中催化剂为黄铁矿。
6.权利要求1的方法，其中步骤(d)的蒸馏在温度300至350℃，压力1至5乇下进行。
7.权利要求1的方法，其中步骤(b)中的温度为390至420℃，步骤(b)中的压力为30至100atm。
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