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）有限責任公司碳氫高效利用技術研究中心，陜西西安710075）

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

1 試驗目的

（1）考察裝置煤油漿共煉適應性；

（2）考察油漿作為溶劑時，煤的最大添加比；

（3）根據以往經驗，考察在反應溫度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%下煤轉化率［7，8］。

2 試驗安排及工藝流程簡述

2.1 實驗安排

試驗主要是驗證裝置在油煤共煉工況下的運轉情況，并獲得油漿+煤共煉工況下的試驗數據。

具體試驗安排是：試驗過程中逐步提高進料油煤漿中煤濃度，使裝置逐步適應含固油煤漿的加工，考核裝置在油煤共煉試驗條件下的運轉性能，最終預計試驗目標為進行40%煤濃度油漿+煤共煉試驗。

綜合最初試驗安排，此次試驗過程中最終共進行4次平衡取樣，所獲得試驗數據可進行不同方面試驗條件的考察，見表1。

表1 試驗點一覽表

2.2 工藝流程簡述

原料罐內與添加物質（如添加劑、催化劑、硫粉、碳酸鈉等）混合好的油煤漿經高壓進料泵升壓至操作壓力后，與預熱至180℃的循環(huán)氫、新氫混合，進入鋁浴加熱器進一步加熱至一定溫度后進入反應器，反應器自身帶有電加熱，將反應器內物料溫度進一步升至反應溫度），物料在反應器內進行熱裂解和加氫反應。經反應器反應后的物料全部進入熱高壓分離器，進行殘渣物與氣相油氣的分離。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。將得到的產物（熱高分、冷高分、循環(huán)尾氣）每個點穩(wěn)定取樣作出分析，隨時調整工藝參數以及對裝置油煤共煉進行評估。

3 原料分析

油漿及煤典型原料基本性質見表2。

表2 油漿及煤典型原料基本性質

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果見表4。

表4 煤巖顯微定量分析結果

粉煤粒度分布見表5。

表5 粉煤粒度分布

4 計算方法及數據處理

在裝置達到穩(wěn)定運行狀態(tài)之后，為了及時了解裝置運行狀況，以便進一步調整操作，則在裝置達到穩(wěn)定運行時對裝置進行物料平衡計算，渣油、瀝青質及煤的轉化率、氣體產率，評估反應性能，從而調整裝置操作參數，確保裝置達到預設轉化效果［9,10］。

4.1 煤的轉化率

4.2 液化煤的質量流量

4.3 ＞525℃重組分轉化率

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

4.4 瀝青質轉化率

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

5 結果分析與討論

此次試驗收集的平衡樣品為各個試驗點產物熱高分、冷高分、尾氣分析見表6［11］。

表6 不同煤濃度進料情況下試驗結果

從表6可以看出，隨著煤濃度逐步提高，煤轉化率及瀝青質轉化率均有提高。

6 結束語

試驗測試了不同濃度煤和油漿、同空速及反應溫度下煤油共煉的適應性，結果表明，進料煤濃度40%反應器溫度為455℃、壓力20 MPa、空速為0.5 h-1時達到最佳反應效果，煤轉化率達85.4%，驗證了煤和油漿共煉的適應性良好，油煤共煉裝置加工油煤漿進料可靠。