CN1418932A - 超临界水液化煤的萃取分离方法 - Google Patents

Abstract

一种超临界水液化煤的萃取分离方法，涉及以液化方式提取煤炭中石油产品生产方法，属煤的液化处理技术领域。要解决的技术问题是使提供的生产方法处理能力大、流程时间短，生产效率高，能够在工业化生产中应用。本发明包括备料、进料、反应、萃取、分离、排放废料处理步骤，独特之处在于，所述的进料采用超临界水将煤粉高速吸入水中、煤粉与水形成混合流体一同进入反应罐中的同步进料方式，进料、萃取、分离在液化反应过程中继续进行，形成连续处理过程，在废料堆积至允许高度时进行排放。本发明具有科学先进、处理能力强、处理量大、生产效率高，主要设备简单、造价低，操作方便等显著特点，可应用于工业化生产中。

Description

超临界水液化煤的萃取分离方法

技术领域

本发明涉及以直接液化方式提取煤炭中石油产品的生产方法，特别是以超临界水液化煤提取石油产品的方法(以下简称超临界水液化煤方法)，属煤的液化处理技术领域。

背景技术

水在≥374.3℃和≥22.1MPa的温度和压力下时处于超临界状态，此时有机物、惰性气体和水完全互溶，有机物可在短时间内被溶解。利用超临界水的快速流动性、高溶解性和减压后易于分离的特性来液化煤、萃取有机化合物并分离出石油产品，是近年来发展的一项新技术，相对加氢液化煤及用甲苯、四氢化萘等溶剂液化煤技术具有融解快、溶剂成本低、易分离的优点。现有超临界水液化煤的方法主要包括进料、液化反应、萃取、废料排放等步骤，进料时将煤粉置于一个筛网筐中，将筛网筐由顶部吊入反应罐内，然后盖上反应罐的上盖，再向罐中注入水并使罐内温度和压力分别升至400～480℃和23～28MPa，煤粉与超临界水在罐中进行液化反应，经0.5～1小时后生成的含有机化合机物与高温气液汇集至罐的顶部，煤渣灰粉等废弃物积存在筐底，萃取含有机物的高温气液并进行分离，便获得石油产品。

上述现有生产方法存有下述缺陷：

1.进料方式为煤粉和水分别输入方式，每一罐次生产中的进料、反应、萃取分阶段、分步进行，反应和萃取之间存有0.5～1小时的间隔，批次处理量小，处理时间长，生产效率低下；

2.为提高处理能力，常采用盲目增大反应罐容积的措施，同时由于反应罐须采用顶部大开盖的结构形式，导致反应罐体积大、结构复杂，使反应罐不易加工制作，并相应增加了设备造价；

3.煤粉原料集中于筛网筐中，不利于煤粉与超临界水之间的充分混合液化，不利于快速反应；

4.煤粉原料和煤渣灰等废弃物由罐顶输入、排出，需借助起重机械设施，进排料操作费时、烦琐。

有鉴于此，必须解决上述现阶段生产方法处理能力低、时间长、生产效率低下的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种处理能力大、流程时间短，生产效率高，适宜工业化生产的超临界水液化煤生产石油产品的方法。

本发明所称技术问题是以如下技术方案实现的：

一种超临界水液化煤的萃取分离方法，包括下述处理步骤：

备料：备置煤粉、准备水源；

进料：将煤粉、水输送至反应罐内；

液化反应：通过升温升压使反应罐内的水处于超临界状，煤粉与超临界水在罐内进行液化反应，超临界水温度为400～480℃、压力为23～28MPa；

萃取：萃取反应罐中反应生成的油、水、汽混合物，萃取物由反应罐出口输出；

分离：将萃取物入分离器中分离，得到有机化合物石油；

排放废料：将反应后的煤渣灰粉由反应罐中清除；

其独特之处是：

所述的进料采用超临界水流将煤粉吸入水中、煤粉与超临界水形成混合流体后一同进入反应罐中的同步进料方式；

所述的进料、萃取、分离在液化反应过程中继续进行，进料、液化反应、萃取、分离同步进行(以下简称连续萃取法)；

所述的排放废料在废料堆积至允许高度时进行，排放时暂时中断进料，排放后立即恢复进料，废料允许堆积高度为反应罐高度的20％～50％。

为提高煤的转化率以及萃取物中有机物油的含量，上述超临界水液化煤的萃取分离方法，在进料时添加碱性催化剂，添加量为进料总量的2％～5％。

为提高分离效果获取多种有机物，上述超临界水液化煤的萃取分离方法，所述分离采用多级分离方式。

上述超临界水液化煤的萃取分离方法，所述分离级数为两级，第一分离出重质油，第二级分离出轻质油。

上述超临界水液化煤的萃取分离方法，将第一、二级分离形成的有机物分别输入有机溶剂分离器中进行再分离，获得列油、沥青烯和前沥青烯产品。

为防止排料时进入分离器中的萃取物回流，上述超临界水液化煤的萃取分离方法，所述第一、二级分离形成的重质油、轻质油先进入储液筒、并在其内积存，然后再进入有机溶剂分离器进行再分离。

为充分利用能源并防止污染，上述超临界水液化煤的萃取分离方法，在所述分离后增加回收处理，分离排放的混合气体依次进入回收处理中的换热器、气液分离器，向气液分离器内加入转换催化剂，使混合气体中的CO和水蒸汽转化为CO2和H排出。

上述超临界水液化煤的萃取分离方法，所述的煤粉为低变质程度的年轻褐煤，煤粉粒径为150～300目。

本发明具有以下特点：

1.在进料方面大胆创新，利用水流将煤粉自动带入水中、并与水形成混合流体同步输入反应罐中的进料方式，为连续萃取处理奠定了基础；

2.在同步进料方式前提下，利用液化反应过程中有机物油液比重轻上升悬浮在罐顶、水和煤粉混合液比重大向下潜入罐底的物流特性，使进料和萃取与液化反应过程同时进行，形成连续进料、不间断反应、连续萃取分离的连续处理过程，大幅度提高了处理能力，缩短了处理过程；

3.采用连续萃取法时，液化反应和分离处理只在初运行时有时间间隔，相对以罐为处理量的批次处理方式在每一罐次处理过程中，分离与反应之间都必须有0.5～1小时的时间间隔段而言，进一步缩减了处理时间；

4.连续萃取法不要求反应罐具有足够大的容积，同时，反应罐也无需采用大开盖结构形式，故缩小了反应罐的体积，简化了反应罐结构，使反应罐更易于加工制作，相应降低了设备投资和生产成本；

5.水煤混合液和废弃物可通过罐体上的进、出料口方便地输入、排出，无需使用起重设施，进、排料的操作变得简单容易；

6.在反应过程中加入碱性催化剂后，有利于提高煤粉的转化率以及反应生成物中有机物油的含量；

7.采用多级分离处理方式，并通过溶剂分离器进行再分离，有利于提高萃取物的分离净化精度，得到较为精细的多种石油产品；

8.通过回收处理使热能得到重复利用，并防止了有害气体的排放；

9.易于实现自动控制；

综上，本发明具有处理能力强、处理量大、生产效率高，主要设备简单造价低，操作方便等显著特点，本发明方法的萃取率和油收率可分别达到80％和60％以上，可满足在工业化生产应用的要求。

附图说明

图1是本发明生产流程及装置示意图。

具体实施方式

结合图1对本发明进一步详述：

备置低变质程度、粒径为200目的年青褐煤并将其存储在煤粉仓4中，按2％～5％的配比将催化剂NAOH输入催化剂罐11中，同时将水引入水箱1中；启动水泵2，含有催化剂的水经水泵进入加热器3、被加热的水进入混合管18，在高速流经混合管时将煤粉吸入，形成混合流体由反应罐5顶部的进料口进入反应罐中，将反应罐的温度、压力分别控制在400～480℃、23～28MPa，使水处于超临界状态，煤粉与超临界水在反应罐内进行液化反应，反应生成的油、水、汽萃取物由反应罐的出口经控制阀21进入分离器6进行一级分离，一级分离后形成的重质油进入并存储在储液筒8中、分离排放的仍含有有机化合物的高温气液经控制阀22进入分离器7进行二级分离，分离形成的轻质油进入并存储在储液筒9中、排放的高温气液经控制阀23进入换热器14，在换热器中被吸收热能后进入气液分离器15，气液分离器15与转换催化剂罐19相连，向气液分离器中按常规输入转换催化剂，使废气液的CO和水蒸汽转化为CO2和H并分别经排口口17和16引出，储液筒8、9中的重质油、轻质油进入有机溶剂分离器13后中进行再分离，得到列油、沥青稀和前沥青石油产品，一级分离器相对反应罐压力降压15MPA，二级分离器7相对一级分离器降压7MPA。

仍参阅图1，本发明在初始运行时，由于还没有进行过反应，没有萃取物，故萃取处理要滞后0.5～1小时后进行，经过初始反应后，进料、反应、萃取便进入了同步连续的处理过程。

仍参阅图1，本发明在初始运行时，应先向反应罐中输入CO气体，以形成还原氧气氛，正常反应过程中会不断释放CO，可满足反应要求，在正常反应后切断CO的输入。图中10为CO罐。

仍参阅图1，在连续萃取过程中，当反应罐中煤渣灰等废弃料的堆积高度达到反应罐高度的50％时，反应罐上的红外线感应装置20发出信号，此时关闭水泵2中断进料，同时打开罐底部的卸料阀12，废弃物料料便可在罐内压力作用下干净彻底地排放出来，排放完毕后立即启动水泵恢复进料，排放时萃取不停止，卸料阀可采用下展式放料阀等。

图所示工艺流程及装置中，水泵2、红外线20、卸料阀12及各控制阀门等可采用自动控制方式、并通过计算机实现程序化自动控制。

Claims (8)

1.一种超临界水液化煤的萃取分离方法，包括下述处理步骤：

备料：备置煤粉、准备水源；

进料：将煤粉、水输送至反应罐内；

液化反应：通过升温升压使反应罐内的水处于超临界状，煤粉与超临界水在罐内进行液化反应，超临界水温度为400～480℃、压力为23～28MPA；

萃取：萃取反应罐中反应生成的油、水、汽混合物，萃取物由反应罐出口输出；

分离：将萃取物入分离器中分离，得到有机化合物石油；

排放废料：将反应后的煤渣灰粉由反应罐中清除；

其特征在于：

所述的进料采用超临界水将煤粉高速吸入水中、煤粉与超临界水形成混合流体后一同进入反应罐中的同步进料方式；

所述的进料、萃取、分离在液化反应过程中继续进行，进料、液化反应、萃取、分离同步进行；

所述的排放废料，在废料堆积至允许高度时进行，排放时暂时中断进料，排放后立即恢复进料，废料允许堆积高度为反应罐高度的20％～50％。

2.根据权利要求1所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，在进料时向反应罐中添加碱性催化剂，添加量为进料总量的2％～5％。

3.根据权利要求2所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，所述的分离采用多级分离方式。

4.根据权利要求3所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，所述多级分离的级数为两级。

5.根据权利要求4所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，将第一、二级分离形成的有机物分别输入有机溶剂分离器中进行再分离。

6.根据权利要求5所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，所述第一、二级分离形成的有机物分别先进入储液筒、并在其内积存，然后再进入所述有机溶剂分离器进行再分离。

7.根据权利要求6所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，在分离后增加回收处理，分离排放的混合气体依次进入回收处理中的换热器、气液分离器，向气液分离器内加入转换催化剂，使混合气体中的CO和水蒸汽转化为CO2和H排出。

8.根据权利要求7所述的超临界水液化煤的萃取分离方法，其特征在于，所述的煤粉为低变质程度的年轻褐煤，煤粉粒径为150～300目。