Способ переработки продуктов гидрогенизации угля

Способ переработки продуктов гидрогенизации угля

Реферат

Изобретение относится к способу переработки продуктов гидрогенизации угля и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности.

Известен способ переработки продуктов гидрогенизации угля, включающий их разделение в горячем сепараторе на парогазовый поток и жидкотвердую фазу, подачу парогазового потока на каталитическое гидрирование с последующим выделением из продуктов гидрирования в виде жидкой фазы растворителя, рециркулируемого на смешение с углем, и парогазовой фазы. Затем из нее выделяют конденсацией целевые продукты и циркуляционный газ. Из жидкотвердой фазы вакуумным испарением выделяют дистиллят и рециркулируют его в процесс. Парогазовую фазу перед выделением из нее целевых продуктов подвергают дополнительному каталитическому гидрированию (патент СССР №1468427, кл. C10G 1/06, опубл. 23.03.1989).

Более близким по сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ переработки продуктов гидрогенизации угля, выкипающих выше 300°C с содержанием твердой фазы до 15%, включающий их разделение в парожидкостном сепараторе на парожидкостной поток и шлам. Полученный шлам делят на два потока, один из них подают на вакуумную дистилляцию с выделением целевой фракции 300-450°С и остатка, кипящего выше 450°С, с последующей его утилизацией. Перед разделением шлам центрифугируют с отделением фугата и шлама, содержащего 30-40 мас.% твердых веществ. Разделяют шлам на два потока, один из которых в количестве 30-50 мас.% подают на вакуумную дистилляцию с выделением целевой фракции 300-450°С и остатка, выкипающего выше 450°С. Второй поток в количестве 50-70% подают на экстракцию при температуре 50-100°С растворителем, кипящим при 75-230°С. Экстракт отделяют фильтрованием с получением фильтрата и остатка фильтрования. Фильтрат объединяют с фугатом, ректифицируют с выделением целевой фракции 230-300°С растворителя, возвращаемого на экстракцию, и кубового остатка, кипящего выше 300°С. Этот остаток далее нагревают в печи до требуемой температуры при 10-20 атм и подвергают вакуумной дистилляции при остаточном давлении 0,1-0,2 атм. С выделением целевой фракции 300-450°С и остатка, кипящего выше 450°С (авт.св. СССР №1071629, кл. C10G 1/04, опубл. 07.02.84).

Недостатком известного способа является невысокий выход жидких продуктов.

Целью данного изобретения является увеличение выхода жидких фракций и улучшение их качества.

Поставленная цель достигается способом переработки жидких продуктов гидрогенизации угля, выкипающих выше 300°C с содержанием твердой фазы до 15 мас.%, 9-20 мас.% асфальтенов и имеющих структурную вязкость при 80°С 0,01-0,75 Па·с, который включает их разделение на жидкий продукт и первый остаток фильтрованием или центрифугированием, или гидроциклонированием, или вакуумной перегонкой. Остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 15-30 мас.% твердой фазы, 11-25 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,15-0,9 Па·с, подвергают последующему разделению на жидкие продукты и второй остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 30-50 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,5-1,5 Па·с, вакуумной перегонкой или экстракцией. Полученный остаток вакуумной перегонки затем дополнительно подвергают экстракции с выделением твердого остатка и жидкого продукта.

Фильтрование желательно осуществлять при температуре 80-300°С в присутствии зольного порошка проницаемостью 2,5-4,5 D или диатомитового порошка с проницаемостью 0,5-1,5 D, причем зольный порошок дозируют с постепенным расходом, а диатомитовый порошок - с переменным расходом. Возможно также и использование любого известного фильтрующего материала.

В качестве зольного порошка предпочтительнее использование зольного уноса от высокотемпературного сжигания шлама гидрогенизации угля, обработанного после классификации до размера частиц менее 250 мкм водным раствором силиката натрия при рН, равном 0,1-7, с нанесением любого количества поликремневой кислоты.

Центрифугирование предпочтительнее осуществлять при температурах 80-300°С при числе оборотов 1500-3500 мин^-1.

Вакуумную перегонку желательно проводить при температуре 300-400°С и остаточном давлении 1-50 мм рт.ст.

Экстракцию рекомендуется осуществлять при 50-100°С растворителем, кипящим при 75-230°С в массовом соотношении остаток - растворитель 1:0,5-3. Отработанный растворитель затем целесообразно регенерировать с последующей рециркуляцией его на экстракцию и обработкой полученного остатка при 300-500°С газом - теплоносителем, например водородсодержащим газом или инертным газом (азот, дымовые газы и др.) при соотношении газ - остаток после экстракции 1,2-2:1 нм³/кг.

Гидроциклонирование оптимально осуществлять при давлении 8-10 МПа, температуре 300-400°С в двухступенчатом каскаде гидроциклонов. Они могут иметь на первой и второй ступенях зону расширения, в которую подают растворитель. Сгущенный поток после первой ступени подают на вторую ступень в зону расширения первого по ходу гидроциклона. Полученный продукт затем подают на перегонку для отделения растворителя от целевого продукта.

Полученный после последней экстракции остаток можно подвергать газификации при 800-1000°С при парокислородном дутье с получением синтез-газа или водорода.

Заявленный способ позволяет получить значительное увеличение выхода жидкого продукта - мазута, выкипающего в интервале 300-500°С, обладающего высокими эксплуатационными свойствами.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

Жидкие продукты каталитической гидрогенизации угля, выкипающие выше 300°C, с содержанием твердой фазы до 15 мас.%, 9-20 мас.% асфальтенов и имеющих структурную вязкость при 80°С 0,01-0,75 Па·с, подают на последующее разделение на жидкий продукт и первый остаток любым из следующих методов разделения: фильтрованием или центрифугированием, или гидроциклонированием, или вакуумной перегонкой. В результате отделяют парожидкостный поток и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 15-30 мас.% твердой фазы, 11-25 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,15-0,9 Па·с. Парожидкостной поток конденсируют и получают фракцию мазута. Остаток подвергают последующему разделению на жидкие продукты (мазут) и второй остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 30-50 мас.% твердой фазы и имеющие структурную вязкость при 80°С 0,5-1,5 Па·с, вакуумной перегонкой или экстракцией. Полученный остаток после вакуумной перегонки затем дополнительно подвергают экстракции с выделением твердого остатка и жидкого продукта.

Способ может быть проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1.

Жидкий продукт гидрогенизации угля выкипающий выше 300°C с содержанием твердой фазы 13 мас.%, 18 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,55 Па.с подвергают разделению на жидкий продукт и остаток фильтрованием при температуре 100°С в присутствии зольного порошка проницаемостью 3,5 D, дозируемого с постепенным расходом. В результате отделяют мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 25 мас.% твердой фазы, 22 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,7 Па·с. Полученный остаток подвергают последующему разделению на жидкие продукты - мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 45 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 1,5 Па·с, вакуумной перегонкой. Вакуумную перегонку ведут при температуре 300°С и остаточном давлении 45 мм рт.ст.

Полученный остаток затем подвергают экстракции при 75°С ароматическим растворителем, кипящим при 130°С, в массовом соотношении остаток - растворитель 1:2 с выделением твердого остатка и жидкого продукта - мазута. В результате из жидких продуктов каталитической гидрогенизации угля выделяют 75% мазута от массы исходного продукта (против 51% по известному способу). Качество полученного мазута полностью соответствует современным требованиям. Содержание асфальтенов равно 0,5%, карбенов и карбоидов - 0,04%, смол - 15%.

Пример 2.

Жидкий продукт гидрогенизации угля, выкипающий выше 300°C, с содержанием твердой фазы 10 мас.%, 10 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,1 Па·с подвергают разделению на жидкий продукт и остаток центрифугированием при температуре 200°С и числе оборотов 2500 мин^-1.

В результате отделяют мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 19 мас.% твердой фазы, 14 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,19 Па·с. Полученный остаток подвергают последующему разделению на жидкие продукты - мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 35 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,9 Па·с экстракцией. Экстракцию осуществляют при 75°С растворителем по примеру 1 в массовом соотношении остаток - растворитель 1:0,5.

Полученный остаток затем подвергают экстракции при 100°С ароматическим растворителем, кипящим при 230°С, в массовом соотношении остаток - растворитель 1:3 с выделением твердого остатка и жидкого продукта - мазута. В результате из жидких продуктов каталитической гидрогенизации угля выделяют 80% мазута от массы исходного продукта (против 51% по известному способу). Качество полученного мазута полностью соответствует современным требованиям. Содержание асфальтенов равно 0,3%, карбенов и карбоидов - 0,02%, смол - 11%.

Пример 3.

Жидкий продукт гидрогенизации угля, выкипающий выше 300°C, с содержанием твердой фазы 15 мас.%, 19 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,74 Па·с подвергают разделению на жидкий продукт и остаток гидроциклонированием при давлении 9 МПа, температуре 300°С в двухступенчатом каскаде гидроциклонов, имеющих на первой и второй ступенях зону расширения, в которую подают растворитель с содержанием ароматических углеводородов до 50 мас.% Сгущенный поток после первой ступени подают на вторую ступень в зону расширения первого по ходу гидроциклона. Полученный продукт затем подают на перегонку для отделения растворителя от целевого продукта.

В результате отделяют мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 28 мас.% твердой фазы, 24 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,8 Па·с. Полученный остаток подвергают последующему разделению на жидкие продукты - мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 35 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,9 Па·с, экстракцией. Экстракцию осуществляют при 75°С растворителем по примеру 1 в массовом соотношении остаток - растворитель 1:0,5.

Полученный остаток затем подвергают экстракции при 100°С ароматическим растворителем, кипящим при 230°С, в массовом соотношении остаток растворитель 1:3 с выделением твердого остатка и жидкого продукта - мазута. В результате из жидких продуктов каталитической гидрогенизации угля выделяют 70% мазута от массы исходного продукта (против 51% по известному способу). Качество полученного мазута полностью соответствует современным требованиям. Содержание асфальтенов равно 1%, карбенов и карбоидов - 0,9%, смол -15%.

Пример 4.

Жидкий продукт гидрогенизации угля, выкипающий выше 300°C, с содержанием твердой фазы 11 мас.%, 12 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,5 Па·с подвергают разделению на жидкий продукт и остаток вакуумной перегонкой при температуре 400°С и остаточном давлении 5 мм рт.ст. В результате отделяют мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 18 мас.% твердой фазы, 14 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,33 Па·с. Полученный остаток подвергают последующему разделению на жидкие продукты - мазут и остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 35 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,9 Па·с, вакуумной перегонкой. Вакуумную перегонку ведут при температуре 350°С и остаточном давлении 45 мм рт.ст. Полученный остаток затем подвергают экстракции при 100°С ароматическим растворителем, кипящим при 120°С, в массовом соотношении остаток - растворитель 1:1 с выделением твердого остатка и жидкого продукта - мазута. В результате из жидких продуктов каталитической гидрогенизации угля выделяют 79% мазута от массы исходного продукта (против 51% по известному способу). Качество полученного мазута полностью соответствует современным требованиям. Содержание асфальтенов равно 1%, карбенов и карбоидов - 0,9%, смол - 15%.

Таким образом, представленные результаты показывают высокую эффективность предложенного способа.

1. Способ переработки жидких продуктов гидрогенизации угля, выкипающих выше 300°С, с содержанием твердой фазы до 15 мас.% и асфальтенов, включающий их разделение на жидкий продукт и остаток с последующим разделением выделенного остатка на жидкий продукт и второй остаток, отличающийся тем, что жидкие продукты гидрогенизации с содержанием асфальтенов 9-20 мас.%, имеющие структурную вязкость при 80°С 0,01-0,75 Па·с, делят на жидкий продукт и первый остаток фильтрованием, или центрифугированием, или гидроциклонированием, или вакуумной перегонкой, первый остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 15-30 мас.% твердой фазы, 11-25 мас.% асфальтенов и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,15-0,9 Па·с, подвергают последующему разделению на жидкие продукты и второй остаток, выкипающий выше 300°С, содержащий 30-50 мас.% твердой фазы и имеющий структурную вязкость при 80°С 0,5-1,5 Па·с, вакуумной перегонкой или экстракцией, который затем дополнительно подвергают экстракции с выделением жидкого продукта и твердого остатка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрование осуществляют при температуре 80-300°С в присутствии зольного порошка с проницаемостью 2,5-4,5 D или диатомитового порошка с проницаемостью 0,5-1,5 D, причем зольный порошок дозируют с постепенным расходом, а диатомитовый порошок - с переменным расходом.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве зольного порошка используют зольный унос от высокотемпературного сжигания шлама гидрогенизации угля, обработанного после классификации до размера частиц менее 250 мкм водным раствором силиката натрия при pH 0,1-7 с нанесением любого количества поликремневой кислоты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что центрифугирование ведут при температуре 80-300°С при числе оборотов 1500-3500 мин^-1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вакуумную перегонку проводят при температуре 300-400°С и остаточном давлении 1-50 мм рт.ст.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию ведут при 50-100°С растворителем, кипящим при 75-230°С, в массовом соотношении остаток: растворитель=1:0,5-3.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроциклонирование ведут при давлении 8-10 МПа, температуре 300-400°С в двухступенчатом каскаде гидроциклонов.