一種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的方法及其設(shè)計方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的方法及其設(shè)計方法和用途，屬于石油化工和煤化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個富煤貧油的國家，在應(yīng)對當(dāng)今石油供需矛盾和貫徹節(jié)能減排政策中，充分利用煤炭和重質(zhì)油資源是保障能源安全的重要選擇。漿態(tài)床加氫技術(shù)是將煤炭和重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕油和化工品的重要技術(shù)，包括油煤混煉工藝、煤直接液化工藝以及重質(zhì)油加氫工藝。漿態(tài)床加氫工藝可以有效利用重質(zhì)油資源和煤炭資源，脫除原料中的硫、氮和重金屬等雜質(zhì)，對傳統(tǒng)的煉制技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。
[0003]在油煤混煉以及煤直接液化工藝中，原料都是煤和重質(zhì)油，由于單獨的煤粉無法通過管道輸送到反應(yīng)器中，若將煤和油分別直接加入到反應(yīng)器中，反應(yīng)物料分布不充分，影響反應(yīng)的進度和輕油總收率。因此，反應(yīng)物料在進入反應(yīng)器之前一般需要進行原料預(yù)處理，將煤和重質(zhì)油混合得到油煤漿后再進行加氫煉化。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)也存在幾個技術(shù)難題，第一，對油煤漿的濃度很難準(zhǔn)確的控制，要么油煤漿濃度過稀，煤顆粒容易在管道內(nèi)沉降，造成堵塞；要么油煤漿濃度過高，黏度過高，在管道內(nèi)流動的阻力增大，甚至無法輸送。
[0005]第二，油和煤共同加氫裂化時煤的轉(zhuǎn)化率低的問題，由于煤是由大分子組成的復(fù)雜物質(zhì)，大分子以多環(huán)芳烴形成的芳核為基本單元，以橋鍵為鏈接紐帶形成的交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為固定相；小分子陷在大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，為流動相。煤中的多聚芳環(huán)是主體為主要部分，橋鍵是少數(shù)為次要部分，由于芳環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相鄰原子鍵很難斷裂，因此，相對于油的加氫裂化，煤的加氫裂化難度更大，對油煤混煉的適應(yīng)性低，煤的轉(zhuǎn)化率也較低。
[0006]第三，催化劑的分散問題，由于催化劑一般為重金屬催化劑，密度遠高于液態(tài)油的密度，密度相差較大，催化劑很難均勻分散在原料中。有相關(guān)專利介紹，為降低油煤混煉工藝所采用的催化劑與原料的密度差，將催化劑附著在煤粉上，直接加入到反應(yīng)器中，但是附著的大量煤粉會對設(shè)備、栗、閥和管道造成磨損、不易加氫裂化，在反應(yīng)過程中容易結(jié)焦而減少催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，降低催化劑的活性，無法發(fā)揮該催化劑的作用，輕油轉(zhuǎn)化率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的方法，能夠使反應(yīng)物料煤與油以及催化劑充分混合，煤粉以及附著催化劑的煤粉在油中充分溶脹，大大降低了原料和催化劑對整個加氫設(shè)備、栗、閥和管道的磨損，輸送狀態(tài)良好，煤的加氫裂化程度加深。本發(fā)明還提供了其設(shè)計方法和用途。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]—種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的方法，其特征在于將重質(zhì)油與煤粉以及附著煤粉的催化劑共同混合，在混捏機中混捏、在至少一級溶脹罐中循環(huán)攪拌得到催化劑/油煤漿；或者重質(zhì)油分別與煤粉、附著煤粉的催化劑混合，在不同的混捏機中混捏后匯合至所述一級溶脹罐中，進行至少一級的循環(huán)攪拌得到催化劑/油煤漿；其中所述煤粉的粒徑小于470 μm，所述重質(zhì)油與煤粉的質(zhì)量比為97-30:3-70(煤粉包括原料煤粉以及附著到催化劑上的煤粉)。
[0010]優(yōu)選的在匯合至所述一級溶脹罐之前，所述重質(zhì)油與附著煤粉的催化劑混捏后在混合罐中循環(huán)攪拌。
[0011]優(yōu)選的所述混捏機內(nèi)的混捏溫度< 350°C，停留時間不大于5小時。
[0012]優(yōu)選的進入所述混捏機中的煤粉的溫度為50_250°C，重質(zhì)油的溫度< 400°C。
[0013]優(yōu)選的所述溶脹罐的級數(shù)為1-3級，所述催化劑/油煤漿在每一級溶脹罐里的停留時間為1-10小時，溶脹溫度不超過400°C，溶脹罐內(nèi)循環(huán)量與輸送量的比值為2-10。
[0014]優(yōu)選的所述煤粉的空氣干燥基水分< 26%，空氣干燥基灰分< 27%。
[0015]優(yōu)選的所述重質(zhì)油與煤粉的質(zhì)量比為80-45:20-55。
[0016]優(yōu)選的所述催化劑/油煤漿在60°C時的運動黏度< lOOOcSt。
[0017]上述的一種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理方法的用途，其特征在于用于煤直接液化工藝和油煤混煉工藝，煤直接液化工藝指以煤為原料，以煤液化的循環(huán)油為供氫溶劑進行加工；油煤混煉工藝指以原油、渣油、催化油漿、脫油瀝青和煤焦油中的一種或者多種組合與褐煤、煙煤中的一種或者多種組合為原料進行加工，油與煤的比例范圍為97-30:3-70。
[0018]—種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的設(shè)計方法，其特征在于設(shè)計將重質(zhì)油與煤粉以及附著煤粉的催化劑共同混合，在混捏機中混捏、在至少一級溶脹罐中循環(huán)攪拌得到催化劑/油煤漿；或者重質(zhì)油分別與煤粉、附著煤粉的催化劑混合，在不同的混捏機中混捏后匯合至所述一級溶脹罐中，進行至少一級的循環(huán)攪拌得到催化劑/油煤漿；所述煤粉的粒徑小于470 μπι，油與煤的比例范圍為97-30:3-70(煤粉包括單獨的煤粉以及附著到催化劑上的煤粉)。
[0019]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明的一種漿態(tài)床加氫工藝的原料預(yù)處理的方法，油與煤粉、附著煤粉的催化劑混合經(jīng)過混捏、多級攪拌的方式均勻分散，使得油將煤粒溶脹并溶解煤粒表面及內(nèi)部的流動相小分子，這樣可以破壞或弱化內(nèi)分子內(nèi)的橋鍵，弱化分子內(nèi)的強鍵，將煤分子結(jié)構(gòu)變得更加松散，易于裂化和加氫；同時油煤充分混合形成粘稠的油煤漿使得催化劑分散均勻、不沉降，增大與反應(yīng)物料的接觸面積，進而充分發(fā)揮催化劑的活性，上述兩個方面共同作用提高輕油收率。同時油的溶脹降低了煤的硬度，減少了其對設(shè)備、栗、閥和管道的磨損，降低設(shè)備的更換頻率。降低了煤粉的堆密度，使其不易在管道和設(shè)備里沉降，更利于輸送。
[0021]本方法特別適用于含有固體反應(yīng)物的輕質(zhì)石油煉化工藝，包括煤直接液化工藝和油煤混煉工藝，解決固體煤很難加氫裂化和催化劑容易沉降而降低輕油收率的問題，控制煤與油的混合比例、煤粉的粒徑、混捏參數(shù)以及攪拌條件和級數(shù)，煤粉與油充分混合形成粘稠度適宜的油煤漿，使得煤粉充分溶脹，催化劑在油煤漿中不沉降形成均一的到催化劑/油煤漿。所述催化劑/油煤漿進入反應(yīng)系統(tǒng)加氫裂化時，設(shè)備/管道/閥門磨損程度降低，煤的轉(zhuǎn)化率、輕油總收率提高。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例的一種原料預(yù)處理流程簡圖。
[0023]圖中各標(biāo)號列示如下:
[0024]1-原煤，2-原煤破碎設(shè)備，3-磨煤設(shè)備，4-煤粉倉，5-減壓渣油，6_減壓渣油緩沖罐，7-煤粉混捏機，8- 一級溶脹罐，9- 一級溶脹循環(huán)栗，10- 二級溶脹罐，11- 二級溶脹循環(huán)栗，12-催化劑/油煤漿輸送栗，13-催化劑/油煤漿，14-催化劑