專利名稱：：一種多用煤液化裝置及煤液化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及煤炭化學加工的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種多用煤液化裝置及工藝。技術(shù)背景從煤炭中制取液體有機物的方法，技術(shù)較成熟的主要有以下三種(1)固體燃料的熱解(低溫、高溫干餾法)，它的基本過程是將煤加熱，產(chǎn)生分解及縮合反應(yīng)，一般在常壓及400。C以上溫度下進行，反應(yīng)生成含富氫的煤氣，低分子液體焦油和煤焦以及殘渣，此法主要用于低質(zhì)煤的提質(zhì)加工，其液體收率低。(2)煤炭先氣化制取CO和H2后，在鐵、鈷、鎳的催化劑作用下生成較純凈的液體有機物，其過程復雜，技術(shù)要求高。(3)煤直接液化方法，是在一定溫度(400500°C)和壓力(10.030.0MPa)下，在催化劑和溶劑存在下將煤炭進行催化加氫，生成液體燃料產(chǎn)物。該法的煤炭轉(zhuǎn)化率高，但技術(shù)復雜，設(shè)備要求高，產(chǎn)品需要進行二次加氫改質(zhì)，具有投資大、操作費用高等不足。中國專利CN1360012A和CN1388211A公開了一種利用煤炭物化反應(yīng)制取代用柴油的配方和配制方法。其過程是利用助劑和促進劑進行熱溶解。雖然過程簡單，但其液體產(chǎn)品必須與石油或其它化工溶劑、助劑進行復配，稱代用柴油，其異味大、顏色深，腐蝕性和儲存安定性等產(chǎn)品質(zhì)量指標與行業(yè)標準有差距。中國專利200410015698.0提供了一種轉(zhuǎn)化率適中、操作條件緩和的由煤炭制取液體燃料的方法，屬于一種溶劑催化熱解過程，其產(chǎn)品經(jīng)加氫處理后既符合當前汽油、柴油標準，又有投資少、操作成本低、環(huán)境污染少、有利于環(huán)境保護的優(yōu)點。但需要攪拌、過濾、產(chǎn)品加氫等工序，存在加工流程較煩瑣的缺點。以上各種方法分屬不同的工藝類型，流程及裝置不兼容、原料及產(chǎn)品方案不易更改。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種多用煤液化系統(tǒng)裝置及工藝。使用所述的多用煤液化裝置，可根據(jù)不同的原料和產(chǎn)品方案，靈活選擇高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化、煤炭溶劑抽提(包括非臨界抽提、亞臨界抽提、超臨界抽提)等工藝過程，分別實現(xiàn)多種不同方式的煤液化方法，同時副產(chǎn)液體產(chǎn)品加氫改質(zhì)所需的氫氣。本發(fā)明多用煤液化系統(tǒng)主要包括如下內(nèi)容一個用煤炭制取液體產(chǎn)物的三相逆流反應(yīng)器，和一個用殘煤制取液體產(chǎn)物改質(zhì)用氫氣的兩相逆流反應(yīng)器，組合在包括氣、液、固相分離單元設(shè)備在內(nèi)的工藝流程系統(tǒng)中。三相逆流反應(yīng)器內(nèi)置三相分離器構(gòu)件，可進行高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化、煤炭溶劑抽提等工藝過程操作。所述的包括氣、液、固相分離單元設(shè)備在內(nèi)的工藝流程系統(tǒng)主要包括三相逆流反應(yīng)器頂部排出的氣相與兩相逆流反應(yīng)器頂部排出的氣相經(jīng)過冷凝器，冷凝后的氣相進入氣體分離系統(tǒng)，分離出H2、CO、烴類等。冷凝器中部排出的液態(tài)烴進入分餾系統(tǒng)，底部排出的水做為兩相逆流反應(yīng)器的進料或外排。三相逆流反應(yīng)器上部排出液相進入分餾系統(tǒng)，分離出各種液相產(chǎn)品。三相逆流反應(yīng)器底部排出的殘渣進入兩相逆流反應(yīng)器上部，兩相逆流反應(yīng)器下部進空氣、CO、烴類、&0等。兩相逆流反應(yīng)器底部排出灰渣。采用本發(fā)明多用煤液化系統(tǒng)可以實現(xiàn)高壓加氫煤液化工藝、煤炭低壓溶劑熱溶催化工藝和煤炭溶劑抽提工藝，其中煤高壓加氫液化反應(yīng)、煤低壓溶劑熱溶催化劑反應(yīng)、煤炭溶劑抽提反應(yīng)在三相逆流反應(yīng)器中進行，通過改變?nèi)嗄媪鞣磻?yīng)器的操作條件即可以實現(xiàn)不同的工藝過程。與現(xiàn)有各種煤液化系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、提供了一種適用于高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化、煤炭溶劑抽提等工藝過程的通用流程系統(tǒng)，可根據(jù)不同的原料和產(chǎn)品方案，靈活選擇不同方式的煤液化方法，具有廣泛的原料和產(chǎn)品方案適應(yīng)性；2、先在較緩和的工藝條件下處理煤炭中易轉(zhuǎn)化和易溶解物質(zhì)，再將難轉(zhuǎn)化和難溶解物質(zhì)進行高溫水煤氣化反應(yīng)，這樣既有效避免了可溶性有機物的二次裂解和縮合、結(jié)焦反應(yīng)，在緩和條件下提高液體產(chǎn)品收率，又副產(chǎn)液體產(chǎn)品加氫改質(zhì)所需氫氣，使煤炭中的不同成分得到合理加工和充分利用；3、逆流的氣固液三相反應(yīng)器及氣固兩相反應(yīng)器能維持反應(yīng)段上下部之間物料化學組成的濃度差別，有利于減少反應(yīng)和溶解過程的物料擴散阻力，提高了煤液化工藝的反應(yīng)效率；4、內(nèi)置三相分離構(gòu)件的三相反應(yīng)器，取消了現(xiàn)有一些工藝的過濾步驟，簡化了分離流程，有效節(jié)省工藝過程的設(shè)備投資和操作費用；5、煤熱解反應(yīng)生成水和CO回用制氫，有效減少廢水廢氣排放和水資源浪費，有利環(huán)保。圖1為本發(fā)明所述多用煤液化系統(tǒng)及工藝的流程圖；圖2為本發(fā)明所述的三相逆流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖1的字母和數(shù)字組合表示設(shè)備VL煤漿裝備罐，Pl.煤漿泵，F(xiàn)l.液化進料加熱爐，Cl.氫氣壓縮機，P2.循環(huán)溶劑泵，Rl.三相逆流反應(yīng)器，R2.兩相逆流反應(yīng)器，Sl.旋風分離器，Ll.氣體冷凝器，F(xiàn)2.氣化進料加熱爐，V2.氣、油、水分離器，P3.水泵，C2.氣化氣壓縮機，C3.空氣壓縮機，F(xiàn)3.蒸餾塔進料加熱器，Tl.蒸餾塔，GS.氣體分離系統(tǒng)。圖l的物料Coal表示煤粉，Cat/As表示催化劑/助劑，Solvent表示溶劑，Air表示空氣，Residue表示漿渣，Ge表示惰性氣體，H2表示氫氣，CO表示一氧化碳，C1C3表示碳原子數(shù)為13的烴類，GO表示汽油餾分，DO表示柴油餾分，AGO表示減壓餾分，AR表示渣油餾分，H20表示水。圖2為反應(yīng)器R1的構(gòu)造及作用區(qū)域，圖中數(shù)字表示構(gòu)件，字母表示區(qū)域和物料①為溶劑與氣體入口，②為排渣口，③為反應(yīng)器底部錐體，④為氣休分配器，⑤為反應(yīng)器筒體，⑥為煤漿入口管，⑦為破沬板，⑧為液體導出管，◎為氣體出口，⑩為三相分離器上位導流構(gòu)件，(D)為三相分離器下位導流構(gòu)件，為三相分離器錐形浮動擋板；為煤漿分配器。A為高煤劑比煤漿進料，B為溶劑與氣體混合進料，C為三相反應(yīng)區(qū)，D為三相分離的氣體逸出區(qū)，E為三相分離的固體沉降區(qū)，F(xiàn)為粉渣沉集區(qū)，G為氣相產(chǎn)物，I為液相產(chǎn)物。具體實施方式本發(fā)明煤液化系統(tǒng)及工藝對煤炭中的組分按先易后難順序分級反應(yīng)利用。先以較緩和的工藝條件，將煤炭中易轉(zhuǎn)化和易溶解的有機物質(zhì)在三相逆流反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)和釋放出來，避免這些物質(zhì)的二次裂解和縮合、焦化反應(yīng)；然后將煤炭中難轉(zhuǎn)化和難溶解物質(zhì)(殘煤)轉(zhuǎn)移到兩相逆流反應(yīng)器進行高溫氣化反應(yīng)生產(chǎn)富氫氣體。在以溶劑為介質(zhì)的煤液化過程中，煤粉向下、溶劑和氣體向上逆流接觸，維持反應(yīng)段上下部之間氣、液相化學組成的濃度差別，減少反應(yīng)和溶解過程的物料擴散阻力，使煤液化過程的系列物理和化學反應(yīng)得以充分進行，適用于高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化、各種煤炭溶劑抽提等工藝過程。煤液化反應(yīng)副產(chǎn)CO、H2、dC3烴類等可燃性氣體和水分的綜合利用。H2作為鼓泡攪拌和原料氣體返回三相逆流煤液化反應(yīng)器使用，以阻斷操作溫度下生成的可溶性有機物二次裂解和縮合、結(jié)焦反應(yīng)。水分、CO、和C,C3烴類可用作殘煤制氫的混合氣化劑。下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容和效果。預處理后的煤粉與來自循環(huán)溶劑泵P2的部分循環(huán)溶劑、催化劑和/或助劑一起在煤漿制備罐VI制成可泵送的高煤劑比煤漿。煤漿經(jīng)煤漿泵Pl加壓后送至加熱器F1加熱到所需溫度，從三相逆流反應(yīng)器R1的中上部進入內(nèi)置的煤漿分配器，分散進入反應(yīng)器后向下擴散。來自蒸餾塔T1下部的循環(huán)溶劑，經(jīng)溶劑泵P2加壓后，除小部分用于配制煤漿外，大部分與來自氣體分離系統(tǒng)GS并經(jīng)壓縮機C1增壓的氫氣合并，送至加熱器F1加熱到所需溫度，從三相逆流反應(yīng)器的下部進入內(nèi)置的氣液分配器，分散進入反應(yīng)器后向上擴散。在三相逆流反應(yīng)器的反應(yīng)段內(nèi)，固體煤粉顆粒以其較大的密度向下沉降，而溶劑和氫氣則以其較小的密度向上提升，煤粉下沉過程中與溶劑和氫氣反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體和液體分別溶入氣、液相并向上提升，未反應(yīng)的不溶固體粉粒則繼續(xù)向下沉降，直至沉到反應(yīng)器底部錐形筒中富集，與少量重質(zhì)溶劑形成漿渣排出。氣、液相及其夾帶的固體微粒一直上升，直到進入反應(yīng)器上部的三相分離器進行分離，其中氣、液兩相分別從反應(yīng)器頂部排出，固體微粒折回反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)器Rl底部排出的漿渣從兩相逆流反應(yīng)器R2上部進入內(nèi)置的噴嘴，向下噴出。經(jīng)壓縮機C2增壓的CQfdC3烴類氣體與來自氣、油、水分離器V2底部并經(jīng)水泵P3加壓的冷凝水匯合作為氣化劑，送入高溫加熱器F2升到所需溫度后，再與經(jīng)壓縮機C3增壓的空氣匯合為混合氣化氣，從反應(yīng)器R2下部進入內(nèi)置的噴嘴，向上噴出?？諝馀c部分可燃氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，使反應(yīng)器R2的下中部達到氣化反應(yīng)溫度，物料中的C、CO與水發(fā)生變換和還原反應(yīng)生成H2，QC3烴類發(fā)生熱裂解反應(yīng)也生成H2。在反應(yīng)器R2上部，殘渣夾帶的小部分液體先汽化上升，干燥粉粒繼續(xù)下落并與高溫氣體發(fā)生系列水煤氣化反應(yīng)，生成的富氫氣體隨氣流上升，惰性灰分繼續(xù)下落到反應(yīng)器底部，作為灰渣排放。從反應(yīng)器R2頂部排出的氣體進入旋風分離器Sl，氣體夾帶的微粒固體在分離器底部排出。分離器頂部排出的氣體與R1頂部排出的氣體合并進入冷卻器L1進行冷卻。反應(yīng)器Rl上部排出的液化生成油與來自分離器V2中部排出的冷凝油混合進入加熱器F3加熱到所需溫度，進入蒸餾塔T1分離成汽油、柴油、循環(huán)溶劑油和渣油。部分過剩循環(huán)溶劑和全部汽油、柴油、渣油送去下游裝置進行包括加氫改質(zhì)在內(nèi)的后處理加工。反應(yīng)器R1和R2上部排出的氣體含有輕烴、水分、氫氣、C02、CO、N2及S、N等元素的氣態(tài)化合物，經(jīng)冷卻器L1冷卻后進入分離器V2分為冷凝油、冷凝水和干氣。冷凝水從分離器底部排出，其中一部分作為制氫原料去反應(yīng)器R2進行水煤氣反應(yīng)，多余部分去下游裝置的廢水處理系統(tǒng)；冷凝油從分離器中部排出，與反應(yīng)器R1的生成油合并去蒸餾塔進行蒸餾分離；干氣去氣體分離系統(tǒng)GS進行氣體分離，分離出的氫氣一部分打回反應(yīng)器R1循環(huán)使用，一部分去下游產(chǎn)品改質(zhì)裝置作為液體產(chǎn)物加氫改質(zhì)使用；分離出的CO+dC3烴氣體作為制氫原料去反應(yīng)器R2進行變換反應(yīng)；C02、N2及S、N等元素的氣態(tài)化合物作為廢氣排放或進一步處理后排放。下面結(jié)合圖2說明三相逆流反應(yīng)器R1的構(gòu)造及其工作原理本發(fā)明使用的內(nèi)置三相分離器構(gòu)件的三相逆流煤液化反應(yīng)器Rl，內(nèi)部分為中部的三相逆流反應(yīng)區(qū)C、上部的三相分離區(qū)E及D、底部的粉渣沉集區(qū)F。其中反應(yīng)區(qū)C為圓筒形反應(yīng)器的主體，不小于反應(yīng)器整體空間的60%，以70%85%為佳；三相分離區(qū)E加D不大于整體空間的30X，以10%20%為佳；粉渣沉集區(qū)F為錐形，不大于整體空間的10%，以5%8%為佳。在反應(yīng)區(qū)上部位于分離區(qū)下面之處設(shè)置一根煤漿進料管，進料管伸進中間彎口向下并配置蓮蓬狀分配器;粉渣沉集區(qū)錐形體中部設(shè)置進氣管，進氣管伸進中間彎口向上并配置蓮蓬狀分配器④；粉渣沉集區(qū)底部錐形縮口就是排渣口②。三相分離部件主要由導流構(gòu)件和擋流構(gòu)件構(gòu)成，其中導流構(gòu)件為兩頭開口的上窄下寬或上寬下窄的錐筒或錐斗，有上位和下位之分，上位導流構(gòu)件為上窄下寬結(jié)構(gòu)，下位導流構(gòu)件為上寬下窄結(jié)構(gòu)，下位導流構(gòu)件Q)的上端和上位導流構(gòu)件的下端同軸相套。擋流構(gòu)件為尖頂封閉的錐筒構(gòu)形，采用浮動結(jié)構(gòu)，設(shè)置在下位導流構(gòu)件下方。下位導流構(gòu)件向下一面將反應(yīng)物流導入三相分離區(qū)，向上一面與上位導流構(gòu)件構(gòu)成氣體逸出區(qū)和固體沉降區(qū)。上位導流構(gòu)件還可將所分離出的液體導入反應(yīng)器的液體出口。浮動的擋流構(gòu)件位于下位導流構(gòu)件的下方，兩者之間形成所分離出催化劑的下落通道。擋流構(gòu)件上面是固體沉降區(qū)的底部，下面是反應(yīng)區(qū)的上部。該件可阻擋反應(yīng)物流進入固體沉降區(qū)，保證該區(qū)的催化劑沉降不受上竄的氣泡和液體擾動。位于氣體逸出區(qū)液面之下設(shè)置破沫板7。Rl反應(yīng)段三相間伴隨氣體鼓泡攪拌的逆流接觸運動，能維持反應(yīng)段上下部之間氣、液相化學組成的濃度差別，有利于減少反應(yīng)和溶解過程的物料擴散阻力，使煤液化過程的系列物理和化學反應(yīng)得以充分進行。煤漿A從反應(yīng)器中上部中間經(jīng)分配器0進人反應(yīng)區(qū)C，借重力下落，借氣體擾動擴散分散；氣體B從反應(yīng)器下部中間經(jīng)分配器④進入反應(yīng)區(qū)C，借浮力鼓泡上升。氣體和固液體在三相反應(yīng)區(qū)C內(nèi)逆流接觸完成反應(yīng)和傳質(zhì)，未反應(yīng)的粉渣富集于反應(yīng)器底部F排出，液體和氣體及其夾帶的固體微粒從下位導流構(gòu)件下面導入三相分離區(qū)。由于物流截面突然由小增大，物流速度突然變小，氣體快速分離，夾帶的固體微粒可自由沉降并沿下位和上位導流構(gòu)件⑩的上面導入固體沉降區(qū)E，待沉降區(qū)積累的固體微粒重量與錐形浮動擋板重量之和大于反應(yīng)區(qū)物流對浮動擋板的上沖力時，浮動擋板0位置下降，固體微粒沿錐形面進入反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)。固體沉降區(qū)E上部清液沿液體導出管(D上升并排出，氣體逸出區(qū)的氣體穿過破沫板⑦向上逸出進入純氣相，經(jīng)排氣口⑨排出。下面按具體操作工藝類型，進一步描述本發(fā)明煤液化系統(tǒng)可以實現(xiàn)的工藝過程。按操作工藝類型分，本發(fā)明的具體實施方式主要有三種高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化和煤炭溶劑抽提。除原料和產(chǎn)品方案不同外，這三種實施方式的區(qū)別主要在原料溶劑、原料氣體和三相逆流反應(yīng)器的操作條件方面，而兩相逆流氣化反應(yīng)器的操作條件基本相同。分述如下1、高壓加氫煤液化本發(fā)明可釆用與現(xiàn)有技術(shù)相同的工藝條件進行高壓加氫煤液化，以獲得95m%(以無水無灰煤質(zhì)量計，文中m。/。為質(zhì)量百分含量)以上的煤炭轉(zhuǎn)化率。但現(xiàn)有高壓加氫煤液化技術(shù)需要額外使用原料煤制氫，高溫高壓條件會使原本附加價值較高的大分子有機物二次裂解為價值較低的低分子燃料油成份，同時增加氫耗，與工藝效益最優(yōu)化背道而馳。因此本發(fā)明不片面追求很高的煤炭轉(zhuǎn)化率，僅將煤炭中易轉(zhuǎn)化和易溶解物質(zhì)液化。未轉(zhuǎn)化部分為殘煤，用于制氫。由于本發(fā)明采用了強化傳質(zhì)的三相逆流反應(yīng)器，而且煤炭加氫轉(zhuǎn)化率適中，反應(yīng)條件比較緩和，氫耗也低，獲得的液體產(chǎn)品適宜提取附加價值較高的大分子有機物。因此與現(xiàn)有高壓加氫煤液化技術(shù)相比，此實施方式的反應(yīng)壓力和溫度一般較低、反應(yīng)空速較高。研究表明，臨氫煤液化反應(yīng)過程中，一部分氫源自原料煤本身，由富氫熱解碎片轉(zhuǎn)移到貧氫熱解碎片，一部分氫源自外加氫氣通過催化劑激活或溶劑傳遞直接加入到貧氫熱解碎片，從而形成液體產(chǎn)物和可溶性有機物。煤熱解從25(TC左右開始，易分解物質(zhì)先反應(yīng)，隨溫度上升，不易分解物質(zhì)也逐漸開始反應(yīng)。而隨著溫度上升，先分解生成的液體產(chǎn)物和可溶性有機物會二次裂解和縮合結(jié)焦，這時需要提高氫壓并消耗更多補充氫來抑制其中的縮合結(jié)焦反應(yīng)。因此要獲得很高的煤炭轉(zhuǎn)化率，就需要同時提高反應(yīng)壓力和溫度，同時明顯增加氫耗。例如一種現(xiàn)有工藝在鐵系催化劑存在下，需要25MPa壓力和44(TC才能使煤炭轉(zhuǎn)化率達到90m^左右，其氫耗>8m%。本發(fā)明僅需要50m%85m%的煤炭轉(zhuǎn)化率，在415MPa壓力和320430"C溫度即可實現(xiàn)，氫耗2mn/。5m%。較佳的煤炭轉(zhuǎn)化率為60m%75m%，較佳的反應(yīng)條件為712MPa壓力和360410。C溫度，氫耗2.5m^4m^。實施例1:采用一種經(jīng)膠體磨處理的高分散鐵系催化劑，含65.4mM的FeS2、5.7m。/。的Fe203、11.3m。/。的FeS04、11.5m。/。的AL203和6.1m。/。的Si02，用量為1.8m%(對煤)，以〉40(TC渣油為溶劑，對IOO目的褐煤進行臨氫煤油共煉試驗，氫氣純度為96v^，進料空速1.0h'1，原料氫氣與固液體積比300(NmVm3)。試驗結(jié)果如表1所示。對應(yīng)試驗序號液化油的餾分組成如表2所示。表1序號1234567溫度°c360360400400380380440反應(yīng)壓力MPa979101224條件煤油比m/m1/1.51/1.51/1.01/1.01/1.21/1.21/1.5催化劑m%2.02.02.52.52.02.02.0氫耗量m°/。2.02.73.94.4"4.18.2反應(yīng)轉(zhuǎn)化率m%51.257.672.276.469.572.396.2結(jié)果產(chǎn)氣率m%5.0"7.98.47.07.213.8(對煤)產(chǎn)水率m%3.63.85.15.44.44.517.9產(chǎn)油率m%44.651.063.167.061.864.772.7產(chǎn)油率/轉(zhuǎn)化率0.8710.8850.8730.8770.8890.8950.756表1所示的反應(yīng)結(jié)果系對無水無灰煤而言，對液化油進行蒸餾分析，當餾出溫度〉36(TC時，液化油開始有分解水出現(xiàn)，而且反應(yīng)溫度低的液化油分解水略多一些，44(TC反應(yīng)的液化油，其分解水最少。表2的數(shù)據(jù)為扣除分解水后的餾分組成數(shù)據(jù)。比較表1中1號與2號、3號與4號、5號與6號的數(shù)據(jù)可見，其它反應(yīng)條件相同，氫壓高時氫耗和煤炭轉(zhuǎn)化率均較高，氣、水、油產(chǎn)率也較高，證實了高氫壓確實能有效抑制液化產(chǎn)物的二次反應(yīng)和縮合結(jié)焦，明顯提高產(chǎn)油率。比較表1中1號與3號、2號與4號的數(shù)據(jù)可見，壓力相同條件下，提高反應(yīng)溫度可明顯增加煤炭轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)油率。表1中7號是采用現(xiàn)有技術(shù)常用的反應(yīng)條件在本發(fā)明中進行比較試驗，可見現(xiàn)有技術(shù)的高溫高壓加氫反應(yīng)確實可達到很高的煤炭轉(zhuǎn)化率和較高的產(chǎn)油率，但其產(chǎn)油率/轉(zhuǎn)化率之值明顯低于1號6號，顯然是二次反應(yīng)導致輕烴和其它氣體產(chǎn)率較高所致，這從表2中7號液化油的餾分組成數(shù)據(jù)也可得到證明。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表2中液化油的餾分組成數(shù)據(jù)可見，反應(yīng)溫度相同而反應(yīng)壓力不同，液化油的餾分組成差別不大(1號與2號、3號與4號、5號與6號兩兩比較)；但反應(yīng)壓力相同而反應(yīng)溫度不同，則液化油的餾分組成大相庭徑。如36(TC反應(yīng)溫度所得1號與2號的液化油，其〈160。C餾分為2.0111%2.3111%，1603201:餾分為6.6m%6.8m%，〉320。C餾分高達90mX以上；而40(TC反應(yīng)溫度所得3號與4號的液化油，其<1601:餾分為6.&11%7.3111%,160320°(:餾分為21.5111%22.6m%，>3201:餾分為65.1m%67.5m%?？梢娸^低反應(yīng)溫度，由于二次反應(yīng)程度較低，所得液化油中保留的大分子有機物相當多。5號與6號是較佳的反應(yīng)條件，其煤炭轉(zhuǎn)化率70m^左右，產(chǎn)油率62mX65mX之間，液化油中保留的大分子有機物接近80m^。2、煤炭低壓溶劑熱溶催化中國專利200410015698.0所述利用熱溶催化從煤炭中制取液體燃料的工藝方法，主要使用35039(TC餾分的自身產(chǎn)物為溶劑，F(xiàn)-40液體催化劑，在煤炭著火點士3(TC、4.06.0MPa壓力下進行間歇釜式攪拌反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物再經(jīng)過濾、焦化和蒸餾等工序才能獲得液體產(chǎn)品和產(chǎn)品改質(zhì)的自用氫氣。本發(fā)明對專利200410015698.0的改進在于，采用內(nèi)置三相分離構(gòu)件的三相逆流反應(yīng)器代替配置攪拌器的反應(yīng)釜，取消了過濾工序，簡化了工藝流程并實現(xiàn)了連續(xù)化操作。此外，本發(fā)明還突破了原專利所用溶劑、助劑和催化劑的局限性，具有更大的兼容性和靈活性。煤炭低壓溶劑熱溶催化過程對溶劑的適用性要求有兩方面一是化學結(jié)構(gòu)相似的相溶性，二是在反應(yīng)溫度下能產(chǎn)生足夠的游離氫以阻斷結(jié)焦反應(yīng)。專利200410015698.0使用自產(chǎn)350390"C餾分產(chǎn)物為溶劑，有良好的結(jié)構(gòu)相似相溶性，但由于是非臨氫過程，這些自身產(chǎn)物大多是高度不飽和的芳香族物質(zhì)，在反應(yīng)溫度下不但不能產(chǎn)生游離氫，反而自身有吸收游離氫以滿足其飽和需要的傾向，并且存在分子間縮合結(jié)焦反應(yīng)的傾向。F-40液體催化劑在一定程度上可阻止縮合結(jié)焦反應(yīng)，但試驗證明，在較高溫度下這種阻化作用并不十分理想。本發(fā)明進行煤炭低壓溶劑熱溶催化，可以使用氫氣進行氣體鼓泡攪拌，其催化熱解在臨氫狀態(tài)下進行，自產(chǎn)的35045(TC餾分產(chǎn)物有一定飽和度，在反應(yīng)溫度下可釋放部分游離氫，這部分游離氫加上攪拌用氫氣中被催化劑激活的部分游離氫，以及煤炭本身結(jié)構(gòu)變化過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移氫，就能有效地阻斷煤炭中分解生成的有機物的縮合結(jié)焦反應(yīng)。此外，本發(fā)明還可使用重質(zhì)石油等氫碳比較高的有機物作為溶劑，或?qū)⒈景l(fā)明自產(chǎn)35045(TC餾分產(chǎn)物進行預加氫處理作為供氫溶劑。研究證明，這種高氫碳比溶劑和供氫溶劑在煤液化過程中能產(chǎn)生氫轉(zhuǎn)移，可有效抑制有機物的縮合結(jié)焦反應(yīng)。本發(fā)明還可以采用自產(chǎn)的35045(TC餾分產(chǎn)物與重質(zhì)石油混合為復合溶劑使用，兩者比例依據(jù)重質(zhì)石油中的芳烴含量確定，重質(zhì)石油的芳烴含量高則其配比量就高。試驗證明，采用復合溶劑比使用單一溶劑的效果要好些。本發(fā)明使用改良的液體催化劑，這種催化劑為第46周期、niBVID族元素的油溶性化合物，一般為液態(tài)絡(luò)合物，如二聚酸尿素絡(luò)合鑭、乙二胺四乙酸絡(luò)合鐵、戊二酸尿素絡(luò)合鈷、異辛酸尿素絡(luò)合鉬、異辛酸尿素絡(luò)合鎢等。這種催化劑在配方組成方面進行了優(yōu)化改進，如每種絡(luò)合物在催化劑的重量組成上有較大幅度的提高，二聚酸尿素絡(luò)合鑭為3.111%5111%、乙二胺四乙酸絡(luò)合鐵為3m。/。8m。/()、戊二酸尿素絡(luò)合鈷為3m。/。6my。、異辛酸尿素絡(luò)合鉬為1.5m%4m%、異辛酸尿素絡(luò)合鎢為5.5my。8mM，其余為半加氫蒽油與粗苯、柴油的混合物，其中半加氫蒽油與粗苯之重量比為0.5:15.0:1之間，柴油為液體總重量的040m%。上述物質(zhì)所組成的催化劑，其用量一般為0.1n^5.5m。/。(對煤)、最佳用量為0.45mX2.55mn/。(對煤)，這種催化劑在較高溫度下能更有效地阻斷大分子有機物的縮合結(jié)焦反應(yīng)。煤炭溶劑熱溶催化過程中，熱解生成可溶性有機物從煤炭顆粒中進入溶劑中屬于表面化學與傳質(zhì)擴散的復合過程，其表面阻力是該過程的主要阻力。為了盡量減小這種阻力，本發(fā)明使用了優(yōu)選的表面活性劑作為助劑。由于本發(fā)明在溶劑、催化劑和助劑方面進行了改進，液體產(chǎn)率較專利200410015698.0更高。實施例2:采用一種改進的液體催化劑，活性成分有二聚酸尿素絡(luò)合鑭3.5m%、乙二胺四乙酸絡(luò)合鐵6.8my。、戊二酸尿素絡(luò)合鈷5.6m%、異辛酸尿素絡(luò)合鉬1.8m%，以2m。/。的縮水山梨酸單油酸酯為助劑，以〉400。C渣油為溶劑。對100%篩分100目的褐煤進行低壓溶劑熱溶催化試驗，攪拌氫氣純度為96v^，進料空速1.0h—、攪拌氫氣與固液體積比100(Nm3/m3)。另用高壓釜實施專利200410015698.0進行對比。試驗結(jié)果如表3所示。表3所示的反應(yīng)結(jié)果系對無水無灰煤而言。本發(fā)明試驗的壓力由氫氣壓力自動控制，對照試驗的壓力先用氮氣給高壓釜充壓，煤熱解開始產(chǎn)氣超壓時自動排氣恒壓。由于對照試驗是非臨氫操作，為避免過度的二次反應(yīng)，其反應(yīng)溫度比本專利試驗低l(TC，同時降低煤油比和增加反應(yīng)壓力以提高有機物在溶劑中的溶解量來彌補溫度低所形成的負面影響。由表3可見，本發(fā)明試驗催化劑與助劑用量合計為3.5m%，低于對照試驗單一催化劑用量的4.4m%。本發(fā)明的煤炭轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)油率和產(chǎn)油率與轉(zhuǎn)化率之比均比對照試驗高得多，其中轉(zhuǎn)化率高18.1.m%、產(chǎn)油率高18.6m^、產(chǎn)油率與轉(zhuǎn)化率之比高0.131。這說明本發(fā)明對專利200410015698.0改進的效果十分明顯。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>3、煤炭溶劑抽提本發(fā)明適用于各種煤炭溶劑抽提過程，包括非臨界抽提、亞臨界抽提和超臨界抽提過程。以往的各種煤炭溶劑抽提研究，集中在溶劑篩選以及不同溶劑在不同條件下對各種萃取物成分抽提效率和抽提機理方面。有些研究涉及了氫化及催化增加抽提效率的措施。以往這些煤炭抽提技術(shù)，一般采用單一化合物或少數(shù)幾種化合物作為溶劑，大多數(shù)萃取物為提純的原煤結(jié)構(gòu)單元化合物，化學結(jié)構(gòu)上無明顯變化，以致溶劑分離后，大多數(shù)萃取物仍然是固體物質(zhì)，液化作用較弱。本發(fā)明可根據(jù)原料和產(chǎn)品方案靈活選擇非臨界抽提、亞臨界抽提和超臨界抽提過程。本發(fā)明對現(xiàn)有各種煤炭溶劑抽提技術(shù)的改進在于，采用了強化抽提萃取過程傳質(zhì)效果的逆流三相反應(yīng)器，利用抽余物制氫以對萃取物進行加氫改質(zhì)，并利用本發(fā)明自產(chǎn)氫氣和CO作為攪拌氣和氫化氣源來提高各種煤炭溶劑抽提過程的萃取效率，同時添加催化劑和助劑強化了物系的氫化反應(yīng)氛圍，抽提產(chǎn)品中的液體含量較高。-所述催化劑以第36周期、IAIIB族元素的化合物為活性物質(zhì)，如鋁酸鉀、鋁酸鈉、釩酸鉀、釩酸鈉、鉬酸銨、鎢酸銨、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鐵、硫酸亞鐵等，可以是其中一種物質(zhì)或其中幾種物質(zhì)的組合。催化劑用量為0.2m%2.5m%(對煤)。所述助劑為表面活性劑，離子型或非離子型均可，用量為0.05m%1.50m%(對溶劑)。實施例3采用一種含鋁酸鉀15.2m%、釩酸鉀8.5m%、硫酸亞鐵15.5m%、鉬酸銨6.8m%、硝酸鎳5.4m%，其余為35111%醋酸水溶液的液體催化劑，液體催化劑用量為2.5m。/。(對煤)，以工業(yè)二甲苯苯水=60:30:10(重量比)為溶劑，添加0.25mO/。(對溶劑)的十二垸基磺酸鈉為助劑，在本發(fā)明的裝置上進行100%篩分100目褐煤的抽提試驗，溫度42(TC、壓力18MPa，氫氣和CO體積比為1:1的混合氣體為攪拌氣和氫化氣，煤劑重量比=1:5，氣體與固液體積比150(Nm3/m3),空速l.Oh"。另在高壓釜上進行對比試驗，溶劑及煤劑比相同，不添加催化劑和助劑，氮氣充壓18MPa，以50°C/h升溫到42(TC恒溫恒壓lh，攪拌速度100r/min。試驗結(jié)果如表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由表4中的數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明試驗的抽提轉(zhuǎn)化率、萃取物產(chǎn)率(產(chǎn)油率與固體率之和)、產(chǎn)油率、產(chǎn)油率與轉(zhuǎn)化率之比較對照試驗分別高22.3mX、21.7m%、19.2m%、0.168，說明本發(fā)明強化傳質(zhì)、自產(chǎn)氣催化加氫的綜合優(yōu)勢十分明顯。權(quán)利要求1.一種多用煤液化裝置，包括如下內(nèi)容一個用煤炭制取液體產(chǎn)物的三相逆流反應(yīng)器，和一個用殘煤制取液體產(chǎn)物改質(zhì)用氫氣的兩相逆流反應(yīng)器，三相逆流反應(yīng)器和兩相逆流反應(yīng)器組合在包括氣、液、固相分離單元設(shè)備在內(nèi)的工藝流程系統(tǒng)中，三相逆流反應(yīng)器內(nèi)置三相分離器構(gòu)件，可進行高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化或煤炭溶劑抽提工藝過程操作。2、按照權(quán)利要求1所述的煤液化裝置，其特征在于所述的包括氣、液、固相分離單元設(shè)備在內(nèi)的工藝流程系統(tǒng)包括三相逆流反應(yīng)器頂部排出的氣相與兩相逆流反應(yīng)器頂部排出的氣相經(jīng)過冷凝器，冷凝后的氣相進入氣體分離系統(tǒng)，分離出H2、CO和烴類；冷凝器中部排出的液態(tài)烴進入分餾系統(tǒng)，冷凝器底部排出的水做為兩相逆流反應(yīng)器的進料或外排；三相逆流反應(yīng)器上部排出液相進入分餾系統(tǒng)，分離出各種液相產(chǎn)品；三相逆流反應(yīng)器底部排出的殘渣進入兩相逆流反應(yīng)器上部，兩相逆流反應(yīng)器下部進空氣、CO、烴類和H20;兩相逆流反應(yīng)器底部排出灰渣。3、按照權(quán)利要求1或2所述的煤液化裝置，其特征在于所述的三相逆流反應(yīng)器內(nèi)置三相分離器構(gòu)件，反應(yīng)器內(nèi)部分為中部的三相逆流反應(yīng)區(qū)、上部的三相分離區(qū)、底部的粉渣沉集區(qū)；其中反應(yīng)區(qū)為圓筒形反應(yīng)器的主體，占反應(yīng)器整體空間的60%85%，三相分離區(qū)占反應(yīng)器整體空間的10%30%，粉渣沉集區(qū)為錐形，占反應(yīng)器整體空間的5%10%。4、按照權(quán)利要求3所述的煤液化裝置，其特征在于所述的三相逆流反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)上部位于分離區(qū)下面之處設(shè)置一根煤漿進料管，進料管伸進中間彎口向下并配置蓮蓬狀分配器；粉渣沉集區(qū)錐形體中部設(shè)置進氣管，進氣管伸進中間彎口向上并配置蓮蓬狀分配器；粉渣沉集區(qū)底部錐形縮口為排渣口。5、按照權(quán)利要求3所述的煤液化裝置，其特征在于所述的三相逆流反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的三相分離器構(gòu)件由導流構(gòu)件和擋流構(gòu)件構(gòu)成，其中導流構(gòu)件為兩頭開口的上窄下寬或上寬下窄的錐筒或錐斗，分為上位導流構(gòu)件和下位導流構(gòu)件，上位導流構(gòu)件為上窄下寬結(jié)構(gòu)，下位導流構(gòu)件為上寬下窄結(jié)構(gòu)，下位導流構(gòu)件的上端和上位導流構(gòu)件的下端同軸相套；擋流構(gòu)件為尖頂封閉的錐筒構(gòu)形，采用浮動結(jié)構(gòu)，設(shè)置在下位導流構(gòu)件下方。6、一種高壓加氫煤液化工藝，使用權(quán)利要求15任一煤液化裝置。7、一種煤炭低壓溶劑熱溶催化工藝，使用權(quán)利要求15任一煤液化裝置。8、一種煤炭溶劑抽提工藝，使用權(quán)利要求15任一煤液化裝置。全文摘要本發(fā)明涉及一種多用煤液化裝置及煤液化工藝。裝置主要包括一個用煤炭制取液體產(chǎn)物的三相逆流反應(yīng)器，和一個用殘煤制取液體產(chǎn)物改質(zhì)用氫氣的兩相逆流反應(yīng)器，以及相關(guān)的分離系統(tǒng)。通過調(diào)整三相逆流反應(yīng)器的操作條件，可以實現(xiàn)高壓加氫煤液化、煤炭低壓溶劑熱溶催化或煤炭溶劑抽提工藝過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明多用煤液化裝置及工藝具有靈活性強，對煤源適應(yīng)性廣等特點，可以針對煤的質(zhì)量及產(chǎn)品的需求實現(xiàn)多種煤液化工藝過程。文檔編號C10G1/06GK101280208SQ200710010900公開日2008年10月8日申請日期2007年4月4日優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日發(fā)明者派彭申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院