CN210674823U - 一种洗油和煤直接液化油混合加工系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种洗油和煤直接液化油混合加工系统,包括:微界面发生器、反应容器、进料单元以及反应所得混合物的处理单元;其中,所述微界面发生器与所述进料单元相连,其数量大于等于1,用以将氢气的压力能和/或洗油与煤直接液化油所形成的混合油的动能转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为直径为1μm≤d<1mm的微气泡,并使微气泡与混合油形成气液乳化物,从而增大氢气与混合油之间的传质面积,使得氢气与混合油充分反应,从而提高所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数。
Description
技术领域
本实用新型涉及洗油和煤直接液化油混合加工的技术领域,具体而言,涉及一种洗油和煤直接液化油混合加工系统。
背景技术
目前,在煤直接液化工艺中,溶剂的作用十分重要,溶剂可以有效减少聚合反应发生,从而提高煤液化油收率。溶剂减少聚合反应的途径,首先是通过自身的溶解性将反应产生的自由基碎片溶解、分散,其次,溶剂还能提供氢自由基,使反应过程中自由基碎片成为稳定分子。在煤直接液化工艺中,要求溶剂具有对重质芳香物质良好的溶解性以及供氢性能。在目前实现长周期连续运转的煤直接液化工艺中,溶剂来自煤直接液化工艺本身,并在煤直接液化过程中循环使用,也称作循环溶剂。目前煤炭直接液化供氢溶剂的供氢性能成为煤直接液化技术研究领域的重点之一,进一步提高煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数或开发性能优良的溶剂是煤炭直接液化技术进步的一个重要方面。
发明内容
鉴于此,本实用新型提出了一种洗油和煤直接液化油混合加工系统,旨在使由洗油和煤直接液化油组成的混合油与氢气充分反应,提高加氢反应所生成的煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数。
一个方面,本实用新型提出了一种洗油和煤直接液化油混合加工系统,包括:微界面发生器、反应容器以及进料单元;其中,
所述微界面发生器与所述进料单元相连,其数量大于等于1,用以将氢气气泡破碎为微气泡,并使微气泡与洗油和煤直接液化油所形成的混合油形成气液乳化物;
所述反应容器与所述微界面发生器相连,用以为所述氢气与所述混合油的反应提供场所;
所述进料单元用以将所述氢气与所述混合油输送至所述微界面发生器内;
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,所述微界面发生器选自气动式微界面发生器、液动式微界面发生器以及气液联动式微界面发生器中的一种或多种。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,当所述微界面发生器的设置数量大于等于两个时,各所述微界面发生器的设置方式为串联和/或并联。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,所述进料单元包括:氢气储存罐、洗油储存罐以及煤直接液化油储存罐;其中,
所述氢气储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供氢气;
所述洗油储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供洗油;
所述煤直接液化油储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供煤直接液化油。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,还包括反应所得混合物的处理单元;其中,
所述反应所得混合物的处理单元与所述反应容器相连,用以对在所述反应容器内反应完成后所得混合物进行处理。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,所述反应所得混合物的处理单元包括:分离罐、蒸馏塔以及产品收集罐;其中,
所述分离罐与所述反应容器相连,用于对所述混合物进行气液分离,分离所得氢气排放一部分后,其余氢气通入微界面发生器,以为混合油和煤直接液化油的加氢反应提供氢气;
所述蒸馏塔与所述分离罐相连,用于将所述分离罐分离出的液体分割为:轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油;
所述产品收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集产物。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,所述产品收集罐包括:煤炭直接液化供氢溶剂收集罐和粗油收集罐;其中,
所述煤炭直接液化供氢溶剂收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集由所述中质馏分油和所述重质馏分油组成的煤炭直接液化供氢溶剂;
所述粗油收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集由所述中质馏分油和所述轻质馏分油混合形成的粗油。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,所述微气泡的直径为1μm≤d<1mm。
进一步地,上述洗油和煤直接液化油混合加工系统中,还包括导管;其中,
所述导管连接在各个部件之间,用以传输气体和液体。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于,与传统的洗油和煤直接液化油混合加工工艺相比,本实用新型通过在反应容器上设置微界面发生器,在反应原料进入反应器反应之前,将反应过程中气体的压力能和/或液体的动能转变转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为直径为1μm≤d<1mm的微米级气泡,有效地增大了加氢反应过程洗油和煤直接液化油组成的混合油与氢气之间的相界面积,提高了所述混合油与氢气之间的传质效率,并在破碎后使所述混合油与氢气微米级气泡混合形成气液乳化物,进而在较低的压力范围内强化所述混合油与氢气之间的反应效率,有效地减小了反应过程中的气液比,极大地降低了气体的物耗,尤其是提高了煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数。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。
尤其是,本实用新型提供的洗油和煤直接液化油混合加工工艺中,微界面发生器能够将氢气气泡破碎为微米级的微米级气泡,微米级气泡在与催化剂颗粒的运动碰撞中,不容易发生气泡的聚并,可以保持原有形态,使得反应容器内气相与液相的接触面积呈几何倍数的增加,并使得乳化混合更加充分和稳定,从而达到强化传质和宏观反应的效果。
进一步地,本实用新型所述方法工艺苛刻度低,生产安全性高,市场竞争力强。
进一步地,本实用新型提供的微界面强化航空煤油加氢反应方法中,还对催化剂的空速进行了控制,以保证气液乳化物中各物质能够以最高的效率进行反应,进一步提高了所述系统的运行效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本实用新型实施例提供的洗油和煤直接液化油混合加工系统结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参阅图1所示,为本实用新型实施例的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其包括:微界面发生器4、反应容器5、进料单元、反应所得混合物的处理单元以及导管;其中,所述微界面发生器4与所述进料单元相连,其数量大于等于1,用以将氢气的压力能和/或洗油与煤直接液化油所形成的混合油的动能转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为微米级气泡,并使微米级气泡与混合油形成气液乳化物,从而增大氢气与混合油之间的传质面积,使得氢气与混合油充分反应,以提高所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数;所述反应容器5与所述微界面发生器4相连,用以为所述氢气与所述混合油的反应提供场所;所述进料单元用以将所述氢气与所述混合油输送至所述微界面发生器4内;所述反应所得混合物的处理单元与所述反应容器5相连,用以对在所述反应容器5内反应完成后所得混合物进行处理,所述导管连接在各个部件之间,用以传输气体和液体。
可以理解的是,本实施例中不对所述微界面发生器4的类型和数量进行限定,所述微界面发生器4选自气动式微界面发生器、液动式微界面发生器以及气液联动式微界面发生器中的一种或多种;尤其是,当所述微界面发生器4的设置数量大于等于两个时,各所述微界面发生器4的设置方式为串联和/或并联;同时,本实施例中也不对导管的类型进行限定,只需其能够起到运输作用即可。
具体而言,所述进料单元包括:氢气储存罐1、洗油储存罐2以及煤直接液化油储存罐3;其中,所述氢气储存罐1为一罐体,其与所述微界面发生器4相连,用以提供氢气;所述洗油储存罐2为一罐体,其与所述微界面发生器4相连,用以提供洗油;所述煤直接液化油储存罐3为一罐体,其与所述微界面发生器4相连,用以提供煤直接液化油。可以理解的是,本实施例中不限定各个所述储存罐的类型,其可以为金属制品,也可以为非金属制品,只需满足其能够承载制定原料即可。
具体而言,所述反应所得混合物的处理单元包括:分离罐6、精馏塔7以及产品收集罐;其中,所述分离罐6与所述反应容器5相连,用于对所述混合物进行气液分离,分离所得氢气排放一部分后,其余氢气通入微界面发生器4,以为混合油和煤直接液化油的加氢反应提供氢气;所述精馏塔7与所述分离罐6相连,用于将所述分离罐6分离出的液体分割为:轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油;所述产品收集罐与所述精馏塔7相连,用以收集产物。
具体而言,所述分离罐6设有气体出口和液体出口,所述分离罐6分离出的氢气通过气体出口分离出去,其中,一部分氢气通入微界面发生器4内,用以作为所述混合油加氢反应的氢气原料;所述分离罐6分离出的液体通过液体出口通入所述精馏塔7内;可以理解的是,本实施例中不限定分离罐6的类型,其可以为金属制品,也可以为非金属制品,只需满足所述分离罐6能够对所述混合物进行气液分离即可。
具体而言,所述精馏塔7设有三个出料口,三个所述出料口分别为:轻质馏分油出料口、中质馏分油出料口以及重质馏分油出料口,所述轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油分别通过所述轻质馏分油出料口、中质馏分油出料口以及重质馏分油出料口分离出去。其中,分离出的所述中质馏分油一部分通入用以分离所述轻质馏分油的导管,与所述轻质馏分油混合形成粗油,另一部分通入所述重质馏分油的导管,与所述重质馏分油混合形成供氢溶剂。
具体而言,所述产品收集罐包括:供氢溶剂收集罐8和粗油收集罐9;其中,所述供氢溶剂收集罐8与所述精馏塔7相连,用以收集由所述中质馏分油和所述重质馏分油组成的供氢溶剂;所述粗油收集罐9与所述精馏塔7相连,用以收集由所述中质馏分油和所述轻质馏分油混合形成的粗油。
请继续参阅图1所示,本实施例洗油和煤直接液化油混合加工系统的工作过程为:氢气由所述氢气储存罐1传送至所述微界面发生器4,洗油由所述洗油储存罐2传送至所述微界面发生器4,煤直接液化油由所述煤直接液化油储存罐3传送至所述微界面发生器4,所述微界面发生器4将氢气的压力能和/或洗油与煤直接液化油所形成的混合油的动能转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为直径为1μm≤d<1mm的微米级气泡,并使微米级气泡与混合油形成气液乳化物,所述气液乳化物进入所述反应容器5内,其包含的氢气与混合油在加氢精致催化剂的催化作用下充分反应,反应完成后所得混合物通入所述分离罐6内,所述分离罐6对所述混合物进行气液分离,分离出的氢气放出一部分后,剩余部分通入所述微界面发生器4内作为所述混合油加氢反应的氢气原料,分离出的液体通入所述精馏塔7内,所述精馏塔7将所述液体分为轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油,其中所述轻质馏分油和所述中质馏分油混合通入所述粗油收集罐9内以进行粗油的收集,所述中质馏分油和所述重质馏分油混合通入所述供氢溶剂收集罐8内以进行供氢溶剂的收集。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于,与传统的洗油和煤直接液化油混合加工系统相比,本实用新型通过在反应容器5上设置微界面发生器4,在反应原料进入反应器反应之前,将反应过程中气体的压力能和/或液体的动能转变转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为直径为1μm≤d<1mm的微米级气泡,有效地增大了加氢反应过程洗油和煤直接液化油组成的混合油与氢气之间的相界面积,提高了所述混合油与氢气之间的传质效率,同时减小了液膜厚度,降低了传质阻力,并在破碎后使所述混合油与氢气微米级气泡混合形成气液乳化物,进而在较低的压力范围内强化所述混合油与氢气之间的反应效率,有效地减小了反应过程中的气液比,极大地降低了气体的物耗,尤其是提高了煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数。
尤其是,本实用新型提供的洗油和煤直接液化油混合加工系统中,微界面发生器4能够将氢气气泡破碎为微米级的微米级气泡,微米级气泡在与催化剂颗粒的运动碰撞中,不容易发生气泡的聚并,可以保持原有形态,使得反应容器5内气相与液相的接触面积呈几何倍数的增加,并使得乳化混合更加充分和稳定,从而达到强化传质和宏观反应的效果。
进一步地,本实用新型提供的洗油和煤直接液化油混合加工系统中,微界面发生器4可以选自气动式微界面发生器4、液动式微界面发生器4以及气液联动式微界面发生器4中的一种或多种,根据具体的使用需求进行微界面发生器4的类型、数量以及设置方式的选择,确保在所述混合油和氢气在进入反应容器5之前能够将氢气气泡充分有效地破碎为微米级气泡,以使氢气气泡能够充分地与所述混合油接触,形成气液乳化物最终保证气液乳化物在进入反应容器5之后在催化剂的催化作用下能充分地反应。
进一步地,所述分离罐6通过使用重力作用即可将反应后的混合物进行气液分离,无需对分离罐6使用多余的分离装置,进一步降低了所述系统的能耗。
可以理解的是,可以根据不同原料组成、不同的产品要求或不同的催化剂,而灵活地进行预设操作条件的范围调整,以确保反应的充分有效进行,进而保证反应速率,达到了强化反应的目的。同时,本实施例中不具体限定催化剂的种类,只要能够确保强化反应顺利进行即可。
下面结合具体实施例对本实用新型中的洗油和煤直接液化油混合加工系统的使用方法与效果作进一步说明。
(a)将一定量的洗油和一定量的煤直接液化油混合通入微界面发生器4内;
(b)将一定量的氢气通入所述微界面发生器4内(所述氢气与所述混合油的体积比为200-1000),所述微界面发生器4将氢气的压力能和/或洗油与煤直接液化油所形成的混合油的动能转化为氢气气泡的表面能,使氢气气泡破碎为微米级气泡,并使微米级气泡与混合油形成气液乳化物;
(c)将所述气液乳化物通入反应容器5内,使所述气液乳化物中包含的混合油与氢气在加氢精致催化剂的催化作用下充分反应,且反应压力为2.0-10.0MPa,反应温度为320-400℃,体积空速为1-2.5h-1。
(d)将反应完成后所得混合物通入分离罐6内进行气液分离,并将分离出的氢气排除一部分,剩余的氢气通入微界面发生器4内以为混合油和煤直接液化油的加氢反应提供氢气,将分离出的液体通入精馏塔7;
(e)将所述精馏塔7内的液体分割为:轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油,将所述轻质馏分油和中质馏分油混合通入粗油收集罐9内,将所述中质馏分油和重质馏分油混合通入供氢溶剂收集罐8内。
实施例1
本实施例中,所述微界面发生器4中氢气与混合油的体积比为1000:1;微米级气泡的平均直径为1μm≤d<1mm的气泡,所述反应容器5内的气压控制在10MPa,反应温度控制在400℃,体积空速为2.5h-1,催化剂的活性组分为钴的氧化物,载体为AL2O3,检测所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数为24.1mg/g。
实施例2
本实施例中,所述微界面发生器4中氢气与混合油的体积比为550:1;微米级气泡的平均直径为1μm≤d<1mm的气泡,所述反应容器5内的气压控制在5.5MPa,反应温度控制在350℃,体积空速为2.0h-1,催化剂的活性组分为Mo的氧化物,载体为AL2O3,检测所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数为23.2mg/g。
实施例3
本实施例中,所述微界面发生器4中氢气与混合油的体积比为200:1;微米级气泡的平均直径为1μm≤d<1mm的气泡,所述反应容器5内的气压控制在2.0MPa,反应温度控制在320℃,体积空速为1.0h-1,催化剂的活性组分为Ni的氧化物,载体为AL2O3,检测所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数为22.3mg/g。
对比例
本实施例中选用常规反应系统对洗油和煤直接液化油混合加工处理,其中,反应容器内的气压控制在8.7MPa,反应温度控制在380℃,体积空速为1.0h-1,催化剂的活性组分为Ni的氧化物,载体为AL2O3,检测所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数为20.6mg/g。
显然可以得出的是,本实用新型通过微界面发生器将氢气打碎成微米级气泡,使微米级气泡与混合油形成气液乳化物,从而增大氢气与混合油之间的传质面积,使得氢气与混合油充分反应,从而提高了所得煤炭直接液化供氢溶剂的供氢指数。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,包括:微界面发生器、反应容器、进料单元以及导管;其中,
所述微界面发生器与所述进料单元相连,其数量大于等于1,用以将氢气气泡破碎为微气泡,并使微气泡与洗油和煤直接液化油所形成的混合油形成气液乳化物;
所述反应容器与所述微界面发生器相连,用以为所述氢气与所述混合油的反应提供场所;
所述进料单元用以将所述氢气与所述混合油输送至所述微界面发生器内;
所述导管连接在各个部件之间,用以传输气体和液体。
2.根据权利要求1所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,所述微界面发生器选自气动式微界面发生器、液动式微界面发生器以及气液联动式微界面发生器中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,当所述微界面发生器的设置数量大于等于两个时,各所述微界面发生器的设置方式为串联和/或并联。
4.根据权利要求1所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,所述进料单元包括:氢气储存罐、洗油储存罐以及煤直接液化油储存罐;其中,
所述氢气储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供氢气;
所述洗油储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供洗油;
所述煤直接液化油储存罐与所述微界面发生器相连,用以提供煤直接液化油。
5.根据权利要求1所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,还包括:反应所得混合物的处理单元,所述反应所得混合物的处理单元与所述反应容器相连,用以对在所述反应容器内反应完成后所得混合物进行处理。
6.根据权利要求5所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,所述反应所得混合物的处理单元包括:分离罐、蒸馏塔以及产品收集罐;其中,
所述分离罐与所述反应容器相连,用于对所述混合物进行气液分离,分离所得氢气排放一部分后,其余氢气再次通入微界面发生器,以为混合油和煤直接液化油的加氢反应提供氢气;
所述蒸馏塔与所述分离罐相连,用于将所述分离罐分离出的液体分割为:轻质馏分油、中质馏分油以及重质馏分油;
所述产品收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集产物。
7.根据权利要求6所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,所述产品收集罐包括:煤炭直接液化供氢溶剂收集罐和粗油收集罐;其中,
所述煤炭直接液化供氢溶剂收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集由所述中质馏分油和所述重质馏分油组成的煤炭直接液化供氢溶剂;
所述粗油收集罐与所述蒸馏塔相连,用以收集由所述中质馏分油和所述轻质馏分油混合形成的粗油。
8.根据权利要求1所述的洗油和煤直接液化油混合加工系统,其特征在于,所述微气泡的直径为1μm≤d<1mm。
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CN201921040380.6U CN210674823U (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种洗油和煤直接液化油混合加工系统 |
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Cited By (2)
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WO2021253312A1 (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 南京延长反应技术研究院有限公司 | 一种浆液法制备聚丙烯的强化反应系统及方法 |
CN114425279A (zh) * | 2020-10-10 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种进料分布器及反应器 |
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