不同濃度煤與油漿共煉研究

方玉虎，王鵬偉，李生鵬，汪亞斌，黨宏偉

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司碳?xì)涓咝Ю眉夹g(shù)研究中心，陜西西安710075）

煤油共煉是在煤直接液化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的1種煤與重油共同加工的技術(shù)［1］。煤油共煉技術(shù)的基礎(chǔ)是煤直接液化技術(shù)（尤其是煤化程度較低的煙煤）與油的加氫裂化技術(shù)具有十分相近的反應(yīng)條件，因此，目前開發(fā)的油煤共煉技術(shù)通常是煤化程度較低的煙煤與重油的共同轉(zhuǎn)化技術(shù)［2～5］。煤直接液化技術(shù)存在明顯缺陷是開發(fā)煤油共煉技術(shù)的主要原因之一，煤和重油共同轉(zhuǎn)化的情況下能夠改善甚至消除此類缺陷［6］。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

（1）考察裝置煤油漿共煉適應(yīng)性；

（2）考察油漿作為溶劑時(shí)，煤的最大添加比；

（3）根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，考察在反應(yīng)溫度455℃、壓力20 MPa、空速不變、氫油比不變等的工藝條件下，煤+油漿濃度分別在15%、25%、35%、40%下煤轉(zhuǎn)化率［7，8］。

2 試驗(yàn)安排及工藝流程簡述

2.1 實(shí)驗(yàn)安排

試驗(yàn)主要是驗(yàn)證裝置在油煤共煉工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并獲得油漿+煤共煉工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

具體試驗(yàn)安排是：試驗(yàn)過程中逐步提高進(jìn)料油煤漿中煤濃度，使裝置逐步適應(yīng)含固油煤漿的加工，考核裝置在油煤共煉試驗(yàn)條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，最終預(yù)計(jì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為進(jìn)行40%煤濃度油漿+煤共煉試驗(yàn)。

綜合最初試驗(yàn)安排，此次試驗(yàn)過程中最終共進(jìn)行4次平衡取樣，所獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)可進(jìn)行不同方面試驗(yàn)條件的考察，見表1。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)一覽表

2.2 工藝流程簡述

原料罐內(nèi)與添加物質(zhì)（如添加劑、催化劑、硫粉、碳酸鈉等）混合好的油煤漿經(jīng)高壓進(jìn)料泵升壓至操作壓力后，與預(yù)熱至180℃的循環(huán)氫、新氫混合，進(jìn)入鋁浴加熱器進(jìn)一步加熱至一定溫度后進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器自身帶有電加熱，將反應(yīng)器內(nèi)物料溫度進(jìn)一步升至反應(yīng)溫度），物料在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行熱裂解和加氫反應(yīng)。經(jīng)反應(yīng)器反應(yīng)后的物料全部進(jìn)入熱高壓分離器，進(jìn)行殘?jiān)锱c氣相油氣的分離。分離后得到熱高分、冷高分、循環(huán)尾氣，至此初步油煤共煉已完成。將得到的產(chǎn)物（熱高分、冷高分、循環(huán)尾氣）每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)定取樣作出分析，隨時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)以及對裝置油煤共煉進(jìn)行評估。

3 原料分析

油漿及煤典型原料基本性質(zhì)見表2。

表2 油漿及煤典型原料基本性質(zhì)

油漿油漿餾程分布見表3。

表3 油漿餾程分布

煤巖顯微定量分析結(jié)果見表4。

表4 煤巖顯微定量分析結(jié)果

粉煤粒度分布見表5。

表5 粉煤粒度分布

4 計(jì)算方法及數(shù)據(jù)處理

在裝置達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之后，為了及時(shí)了解裝置運(yùn)行狀況，以便進(jìn)一步調(diào)整操作，則在裝置達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)對裝置進(jìn)行物料平衡計(jì)算，渣油、瀝青質(zhì)及煤的轉(zhuǎn)化率、氣體產(chǎn)率，評估反應(yīng)性能，從而調(diào)整裝置操作參數(shù)，確保裝置達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)化效果［9,10］。

4.1 煤的轉(zhuǎn)化率

4.2 液化煤的質(zhì)量流量

4.3 ＞525℃重組分轉(zhuǎn)化率

式中Residin—進(jìn)料催化油漿＞525℃（脫固）及液化煤質(zhì)量流量，kg/h；Residout—熱高分底部＞525℃（脫固）質(zhì)量流量，kg/h。

4.4 瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化率

式中 瀝青質(zhì)in—進(jìn)料催化油漿及液化煤中所含瀝青質(zhì)質(zhì)量流量，kg/h；瀝青質(zhì)out—熱高分底部物料中所含瀝青質(zhì)質(zhì)量流量（脫固），kg/h。

5 結(jié)果分析與討論

此次試驗(yàn)收集的平衡樣品為各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)物熱高分、冷高分、尾氣分析見表6［11］。

表6 不同煤濃度進(jìn)料情況下試驗(yàn)結(jié)果

從表6可以看出，隨著煤濃度逐步提高，煤轉(zhuǎn)化率及瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化率均有提高。

6 結(jié)束語

試驗(yàn)測試了不同濃度煤和油漿、同空速及反應(yīng)溫度下煤油共煉的適應(yīng)性，結(jié)果表明，進(jìn)料煤濃度40%反應(yīng)器溫度為455℃、壓力20 MPa、空速為0.5 h-1時(shí)達(dá)到最佳反應(yīng)效果，煤轉(zhuǎn)化率達(dá)85.4%，驗(yàn)證了煤和油漿共煉的適應(yīng)性良好，油煤共煉裝置加工油煤漿進(jìn)料可靠。