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        不同濃度煤與油漿共煉研究

        2022-03-08 02:01:12方玉虎王鵬偉李生鵬汪亞斌黨宏偉
        煉油與化工 2022年1期

        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(zé)任公司碳氫高效利用技術(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?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,煤的最大添加比;

        (3)根據(jù)以往經(jīng)驗,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(zhuǎn)情況,并獲得油漿+煤共煉工況下的試驗數(shù)據(jù)。

        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(yīng)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(zhuǎn)性能,最終預(yù)計試驗?zāi)繕?biāo)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(shù)據(jù)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(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,進入鋁浴加熱器進一步加熱至一定溫度后進入反應(yīng)器,反應(yīng)器自身帶有電加熱,將反應(yīng)器內(nèi)物料溫度進一步升至反應(yīng)溫度),物料在反應(yīng)器內(nèi)進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(chǎn)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(diào)整工藝參數(shù)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(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 計算方法及數(shù)據(jù)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(diào)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(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

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

        表6 不同煤濃度進料情況下試驗結(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時達到最佳反應(yīng)效果,煤轉(zhuǎn)化率達85.4%,驗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料可靠。

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