專利名稱：煤炭水解制備液體碳氫燃料生產工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全新的以煤炭為原料制備液體碳氫燃料的生產工藝，具體的說， 是先催化水解煤炭為小分子有機物，然后在較當前煤炭液化條件而言非常溫和的條件下氫化制備液體碳氫燃料的方法與生產工藝。
背景技術：
煤炭在地球中的儲量遠遠高于石油的儲量，本世紀初，石油能源已走進其可供應量的峰值。在人類社會的現(xiàn)有科技條件下，液體碳氫燃料在相當長的時期內是不可取代的， 人類在嘗試著不同的以煤炭為原材料制備液體碳氫燃料的方法。已知的方法由于都有比較嚴重的缺陷，都要求煤質較高，產業(yè)化沒有形成。例如，直接液化的反應條件相當苛刻，溫度接近500°C、壓力超過150公斤的氫化反應體系；煤炭氣化間接法生產液體碳氫燃料，氣化溫度超過1000°C，且對煤質的要求很高，并且，由于煤炭中硫、氮、重金屬、等含量較高，反應過程控制和反應設備需要應對硫、氮、重金屬等，工藝復雜、對設備要求高。為了能夠盡快的產業(yè)化煤炭為原料制備碳氫液體燃料，需要開發(fā)出反應條件溫和，生產成本大幅下降，對煤質要求不高、煤炭中硫、氮、重金屬等對氫化過程影響很小或基本沒有影響的煤制碳氫液體燃料的技術和生產工藝。特別是褐煤(Lignite)，由于其含氧量和灰分都很高，但是儲量又很大，例如占中國煤炭儲量的13 %，將其轉化為碳氫液體燃料， 意義重大。因此，本領域迫切需要一種條件溫和的以煤炭為原材料制備得到液體碳氫燃料的方法；更迫切地需要一種從煤質要求不高的煤炭出發(fā)得到液體碳氫燃料的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種以煤炭為原料制備液體碳氫燃料的新生產工藝。這種新的生產工藝的核心是煤炭水解(coal hydrolysis)，然后將水解得到的水解產物經過氫化(hydrogenation)飽和轉化為烷烴類化合物，即液體碳氫燃料。水解反應和氫化反應的溫度和壓力，相對于煤炭的直接液化或間接液化，都大幅下降，并且，煤炭中硫、氮、重金屬等對氫化過程影響很小或基本沒有影響，有效降低了使用煤炭制備液體碳氫燃料的生產成本。本發(fā)明所述的以煤炭為原料制備液體碳氫燃料的方法，第一次實現(xiàn)了煤炭的催化水解，其包括以下步驟第一步，煤炭在纖維素的存在下，被水解為小分子的有機物；第二步，將水解得到的芳香化合物進行氫化飽和轉化為烷烴類化合物、即液體碳氫燃料。本發(fā)明第一方面提供一種使用煤炭水解制備碳氫液體燃料的方法，其包括以下步驟第一步，提供煤炭和任選的纖維素的混合物；其中所述煤炭的比例不低于50%， 以混合物總重量計算；第二步，將第一步得到的混合物進行水解反應，得到所述煤炭解聚且相對所述煤炭其中硫氮和灰分大幅減少的水解產物； 第三步，所述水解產物經過氫化反應轉化為高熱值的碳氫液體燃料。
在本發(fā)明的一個具體實施方式
中，第二步中，所述硫氮和灰分大幅減少是指所述水解產物相對于第一步中煤炭的硫含量的減少不低于85%，氮含量的減少不低于95% ；灰分含量的減少不低于90%，以第一步中煤炭的重量含量計算。在本發(fā)明的一個具體實施方式
中，第二步中，所述水解反應的溫度為低于250°C， 壓力低于4. 6MPa ；優(yōu)選地，水解反應的反應溫度為180 250°C。在本發(fā)明的一個具體實施方式
中，第二步中，用于煤炭水解的水解反應催化劑是
式一、和式二所示的物質，或者可以在水中轉化為式一或式二的物質。
權利要求
1.一種使用煤炭水解制備碳氫液體燃料的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，提供煤炭和任選的纖維素的混合物；其中所述煤炭的比例不低于50%，以混合物總重量計算；第二步，將第一步得到的混合物進行水解反應，得到所述煤炭解聚且相對所述煤炭其中硫氮和灰分大幅減少的水解產物；第三步，所述水解產物經過氫化反應轉化為高熱值的碳氫液體燃料。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，所述硫氮和灰分大幅減少是指所述水解產物相對于第一步中煤炭的硫含量的減少不低于85%，氮含量的減少不低于 95% ；灰分含量的減少不低于90%，以第一步中煤炭的重量含量計算。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，所述水解反應的溫度為低于 250°C，壓力低于4. 6MPa ；優(yōu)選地，水解反應的反應溫度為180 250°C。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第二步中，用于煤炭水解的水解反應催化劑是式一、或式二所示的物質，或者可以在水中轉化為式一或式二的物質，
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭的水解是在纖維素存在的條件下進行，且纖維素和煤炭之間的比例是1 100到1 1之間。優(yōu)選，纖維素和煤炭之間的比例是1 5 1 1。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述纖維素是純纖維素、或含纖維素的物質中存在的纖維素。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，采用纖維素生物質時，其中的纖維素和半纖維素的總含量至少是煤炭重量的三分之一。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，水解產物的氫化采用催化氫化或采用催化轉移氫化。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化轉移氫化反應中，氫的來源為甲醇，氫化催化劑為多孔銅鎂鋁金屬氧化物(Cu-PMO)。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高熱值的碳氫液體燃料選自含有氧或不含氧的飽和碳氫化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全新的使用煤炭為原料制備碳氫液體燃料的方法的生產工藝，更具體地說涉及一種使用纖維素協(xié)助煤炭水解，然后水解產物經過氫化反應制備碳氫液體燃料的生產工藝。本發(fā)明的方法第一次實現(xiàn)了煤炭的水解。本發(fā)明的水解反應和氫化反應的溫度和壓力，相對于煤炭的直接液化或間接液化，都大幅下降，并且，煤炭中硫、氮、重金屬等對氫化過程影響很小或基本沒有影響，有效降低了使用煤炭制備液體碳氫燃料的生產成本。
文檔編號C10G1/06GK102212380SQ20111008298
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者孫萌, 朱作霖, 蘇春高 申請人:淮北中潤生物能源技術開發(fā)有限公司, 美國升陽制藥公司