煤直接液化殘渣的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤化工領域，具體而言，涉及一種煤直接液化殘渣的處理方法。
【背景技術】
[0002]煤直接液化殘渣是煤直接液化過程的非目標產品，約占投煤量的30%。它是一種高灰、高硫和高熱值的物質，主要由非餾出液化油(正己烷可溶物)、瀝青(正己烷不溶四氫呋喃可溶物)、未轉化煤和無機質組成。非餾出液化油(重質液化油)和瀝青約占煤直接液化殘渣的50%，主要由多環縮合芳烴組成，其具有芳香度高、碳含量高、容易聚合或交聯的特點。與石油瀝青和煤焦油瀝青的特性有所不同，煤直接液化殘渣中的瀝青類物質非常適合作為制備炭素材料的原料，是一種寶貴而獨特的碳資源；未轉化煤是指殘渣中不溶于四氫呋喃的有機質，約占殘渣總量的30%，具有較高的熱值；無機質主要是由煤中的礦物質和外加的催化劑組成，約占殘渣總量的20%。
[0003]如何合理而高效利用煤直接液化殘渣是煤液化工藝中非常重要的課題。當今，國內大規模應用煤直接液化殘渣的方法是將煤直接液化殘渣與煤調配成水煤漿，作為氣化爐原料制備合成氣和氫氣，這為煤直接液化殘渣大規模應用找到了出路，實現了殘渣資源化利用。然而煤直接液化殘渣，特別是其中的四氫呋喃可溶物(瀝青類物質)未實現高附加值的利用，從而造成煤直接液化產業的經濟效益未實現最大化。將煤直接液化殘渣中的可溶部分和不可溶部分開，然后分別對上述兩部分進行合理地開發利用，能夠產生較大的經濟效益和社會效益。
[0004]公開號為JPS5984977A的日本專利提供了一種提取液化殘渣中有機質的方法，將抽提得到的有機質(包括重質液化油和瀝青烯)全部進行二次加氫裂解，得到輕質石腦油，從而提高總體液化油的收率。然而由于瀝青類物質的存在，該方法很容易產生二次加氫催化劑因積炭而失活的問題。
[0005]公開號為JPH0130412A的日本專利提供了一種從煤直接液化殘渣中分離出重質液化油和瀝青類物質的方法。該方法將分離的重質液化油進行二次加氫裂解得到輕質液化油，同時將瀝青類物質進入煤液化單元進行再液化反應。該方法存在兩方面的問題:一方面，由于重質液化油的餾分比較重，芳烴含量比較高，不僅要求進行深度加氫，導致氫耗量增加，而且容易造成加氫催化劑因結焦而失活；另一方面，對分離出的瀝青類物質進行再液化時，其再液化效果并不好，而且還會造成在液化反應器中沉積、結焦等不良效果，因此該方法并不能實現瀝青類物質的合理高效利用。
[0006]授權號為CN101885976的中國專利公開了一種從煤直接液化殘渣中提取瀝青類物質和液化重油的方法，采用煤直接液化過程中自產的餾分油作為萃取溶劑，將瀝青類物質和液化重質油一起萃取分離出來，再采用干餾的方法，將瀝青類物質和液化重質油分開，得到瀝青中間相，液化重質油適度加氫后返回煤液化單元。液化重質油主要是大于450°C的餾分組成，與瀝青類物質結合力比較強，采用高溫干餾的方法分離時，一方面導致液化重質油裂解，另一方面導致瀝青物質結焦，而難于作為煤液化的循環溶劑使用。
[0007]授權號為CN101962560A和CN101962561A的專利分別公開了一種利用兩級萃取從煤直接液化殘渣中提取重質液化油和瀝青類物質的方法，該方法以煤直接液化過程自身產生的兩個不同餾分段的油品為萃取溶劑，分別對液化殘渣進行兩級順序萃取，得到重質液化油和瀝青類物質。但該方法采用兩級萃取和兩級固液分離，因而工藝流程復雜，同時原料萃取溶劑來源單一且價格較高，產品收率較低，成本較高，而且得到的瀝青類物質軟化點高，揮發分低，產品開發適用性不強。
[0008]鑒于上述問題的存在，有必要開發出一種煤直接液化殘渣的處理方法，以提高煤直接液化殘渣中瀝青類物質的附加收益值。
【發明內容】
[0009]本發明的主要目的在于提供一種煤直接液化殘渣的處理方法，以解決現有技術中煤直接液化殘渣中瀝青類物質的附加收益值較低的問題，實現煤液化殘渣的高效綜合利用。
[0010]為了實現上述目的，本發明一個方面提供了一種煤直接液化殘渣的處理方法，該方法包括:采用萃取溶劑對煤直接液化殘渣進行萃取，得到萃取混合物；對萃取混合物進行一級固液分離，得到一級清液和一級濃縮相；將部分或全部的一級清液進行二級固液分離，得到二級清液和二級濃縮相；將部分或全部的二級清液進行三級固液分離，得到三級清液和三級濃縮相；對部分的一級清液進行二級固液分離，對剩余的一級清液進行清液溶劑回收處理，得到一級瀝青；對部分的二級清液進行三級固液分離，對剩余的二級清液進行清液溶劑回收處理，得到二級瀝青；以及對全部的三級清液進行清液溶劑回收處理，得到三級瀝青。
[0011]進一步地，萃取溶劑選自四氫呋喃、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、喹啉、甲苯、煤直接液化餾分油或煤焦油餾分油組成的組中的一種或多種。
[0012]進一步地，將煤直接液化殘渣與萃取溶劑以重量比1:1?8混合，在隊或惰性氣體保護、0.01?lMPa、30?200°C的條件下進行萃取過程；其中，萃取時間為5?60min，攪拌速率為25?150r/min。
[0013]進一步地，一級固液分離、二級固液分離以及三級固液分離的方法分別獨立地選自過濾、旋流分離法、離心分離法或沉降分離法。
[0014]進一步地，當采用可連續化的過濾分離法時，分離溫度為30?200°C，壓力為0.1?1.0MPa ;當采用旋流分離法時，分離溫度為30?200°C，壓力為0.2?0.6MPa ;當采用離心分離法時，分離溫度為30?200°C，壓力為0.01?0.05MPa ;當采用沉降分離法時，分離溫度為30?200°C，壓力為0.01?0.1MPa0
[0015]進一步地，一級濃縮相的固含量為50?80wt%，二級濃縮相的固含量為15?50wt%，三級濃縮相的固含量為10?45wt%。
[0016]進一步地，清液溶劑回收的方法為常壓蒸餾、減壓蒸餾或蒸發。
[0017]進一步地，將一級濃縮相、二級濃縮及三級濃縮相進行溶劑回收處理，得到固渣；優選地，固渣中的固含量彡95wt%。
[0018]進一步地，將一級濃縮相、二級濃縮及三級濃縮相進行溶劑回收處理的方法為減壓蒸餾、常壓蒸餾、真空干燥、微波干燥或汽提。
[0019]進一步地，以重量比為1:0?5，將固渣與煤配制成固含量為50?80wt%的水煤漿，然后將水煤漿進行氣化和燃燒；優選地，一級瀝青可以用于道路瀝青和防水卷材領域；優選地，二級瀝青可以作為浸漬劑和粘結劑使用；優選地，三級瀝青可以用于制備針狀焦、炭纖維、中間相炭微球或超級活性炭。
[0020]應用本發明的技術方案，煤直接液化殘渣包含的非餾出液化油(正己烷可溶部分)與瀝青類物質(正己烷不溶四氫呋喃可溶部分)的性質極為相似，難以將二者完全分開，且分離成本較高，不適合進行工業化應用，且得到的瀝青的綜合性能較差。而本發明提供的上述處理方法中，對煤直接液化殘渣進行了連續萃取分離，在將非餾出液化油與瀝青類物質一并萃取出來后，分別對萃取混合物進行了連續三次固液分離處理，能夠得到一級瀝青、二級瀝青和三級瀝青。這三種瀝青產品因具有不同的物性而能夠在不同的應用場合應用。這既能夠避免因分別提出非餾出液化油和瀝青類物質帶來的成本高、分離不充分問題，還能夠根據應用需求制備出特定的瀝青產品。從而能夠在降低生產成本的前提下顯著提高煤液化殘渣中的瀝青附加收益值，使煤液化殘渣得到更綜合、更充分的回收利用。此夕卜，本申請采用連續的萃取分離方式對煤直接液化殘渣進行處理，還有利于實現大規模工業化生產應用。
【附圖說明】
[0021]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了本發明提供的煤直接液化殘渣的處理方法的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0024]正如【背景技術】部分所描述的，采用現有工藝存在煤直接液化殘渣中瀝青類物質的附加收益值不高的問題。為了解決這一問題，本發明提供了一種煤直接液化殘渣的處理方法，如圖1所示，該處理方法包括:采用萃取溶劑對煤直接液化殘渣進行萃取，得到萃取混合物；對萃取混合物進行一級固液分離，得到一級清液和一級濃縮相；將部分或全部的一級清液進行二級固液分離，得到二級清液和二級濃縮相；將部分或全部的二級清液進行三級固液分離，得到三級清液和三級濃縮相；對部分的一級清液進行二級固液分離，對剩余一級清液進行清液溶劑回收處理，得到一級瀝青；對部分的二級清液進行三級固液分離，對剩余的二級清液進行清液溶劑回收處理，得到二級瀝青；以及對全部的三級清液進行清液溶劑回收處理，得到三級瀝青。
[0025]本發明中一級清液根據需求可分為多種方式處理:部分或全部一級清液進行清液溶劑回收處理，剩余部分的一級清液進行二級固液分離處理，也可以全部一級清液進行二級固液分離；同樣地，二級清液可分為多種方式進行處理:部分或全部二級清液進行清液溶劑回收處理，剩余部分的二級清液進行三級固液分離處理，也可以全部二級清液進行三