CN102399566B - 从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，包括：a)将煤残渣粉与第一溶剂加入萃取装置萃取；b)用第一旋流分离器对a)的萃取混合物和萃余物固液分离获得液相混合物和底流混合物；c)将b)的底流混合物与第二溶剂送入再萃取装置中再萃取获得混合物；d)用第二旋流分离器对c)的混合物和萃余物第二次固液分离获得液相混合物和底流混合物；e)对步骤b)中的澄清液相混合物和步骤e)中的再萃取澄清液相混合物在精密过滤装置中进行精密过滤，并将滤液送入到蒸馏分离装置中；f)将d)底流混合物加压粗过滤，滤液部分与澄清液相混合物经精密过滤送入蒸馏分离装置；g)在蒸馏分离装置中对萃取混合物分离。

Description

从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法

技术领域

本发明涉及煤深度加工领域，特别涉及一种对煤液化残渣萃取后的固液分离和溶剂回收的方法。具体地说，本发明提供了一种从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法。

背景技术

煤炭直接液化是对我国石油资源短缺的重要补充，对我国能源安全具有重要意义。不管采用哪种煤炭直接液化工艺，如IGOR⁺工艺、NEDOL工艺和神华液化工艺（ZL200410070249.6和ZL200610090484.9），煤的转化率都不可能达到100%，最后总是有约占液化进煤量的30%左右的液化残渣副产物。它是一种高碳、高灰和高硫的物质，主要由煤中的矿物质、催化剂、以固体物形式存在的未反应煤、沥青烯和重质液化油组成。其中残渣中的重质液化油、沥青类物质含量约占残渣量的50%左右，未转化煤约占30%左右，灰分和催化剂约占20%左右。

回收液化残渣中的重质油品，对提高整个煤液化工艺的油收率，从而提高液化厂的经济效益，提高资源的利用效率，减少能源浪费具有非常重要的意义。另外，煤直接液化残渣中的沥青质主要由多环的缩合芳烃组成，具有芳香度高，碳含量高，容易聚合或交联的特点，具有很多石油沥青质所没有的特性，非常适合作为制备碳素材料的原料，是一种非常宝贵而独特的资源，煤液化沥青质的应用日益受到人们的重视，有望制备出一些高附加值的碳素制品。中国专利ZL200510047800.X公开了一种以煤炭直接液化残渣为原料利用等离子体来制备纳米碳材料的方法。中国专利ZL200610012547.9公开了一种将煤液化残渣作为道路沥青改性剂的方法。中国专利ZL200910087907.5公开了一种利用煤直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法。中国ZL200910086158.4公开了一种以煤液化残渣制备中间相沥青的方法。这些方法均是以煤液化残渣中的沥青类物质为原料，但并没有从残渣中分离出重质液化油并加以利用，无疑造成了油品资源的浪费，而且残渣中沥青类物质的抽提均是以价格昂贵的纯化学试剂为溶剂，成本相对较高，目前研究基本处于实验室小试阶段。

当前对煤液化残渣的大宗利用途径主要有燃烧、焦化制油、气化制氢等方法。煤液化残渣作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧，无疑将影响煤液化的经济性，造成资源的浪费，而且液化残渣中较高的硫含量在燃烧过程中将带来环境方面的问题。焦化制油是将液化残渣中的沥青烯转化为重质油和可蒸馏油，虽然在一定程度上可以增加煤液化工艺的液体油收率，但液化残渣焦化后半焦收率高，油收率低，而且焦化过程得到半焦的硫含量高和灰含量高，其利用途径也不十分明确。专利CN101760220A公开了一种煤炭液化残渣的连续焦化方法和设备，焦化操作在高温、高真空度下进行，但由于重质液化油中芳烃含量高、容易聚合，在热处理时有相当比例的重质液化油缩聚为焦炭，因此实际得到的重质油比例并不高。将液化残渣进行气化制氢的方法是一种有效的大规模利用的途径，但对残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现。

将残渣中50%左右的重质油、沥青烯等有较高利用价值的物质分离出来并分别进行综合加工利用，使其产生更大的经济效益，一直是煤直接液化领域的一个富有挑战性的课题。其中的难点之一在于固液分离和溶剂回收的问题。这些问题之所以难以解决是由于液化残渣的特点决定的。煤炭直接液化残渣中固体物的颗粒粒度很细，颗粒粒度分布从不到1μm到数微米，部分悬浮于残液中，部分呈胶体状态；由于液化残渣中前沥青烯、沥青烯等高黏度物质的存在，以及未转化煤在其中的溶胀、胶溶等作用都会决定了液化残渣的黏度非常高；由于液相基本由重质液化油和沥青质组成，因此液相与固体颗粒之间的密度差比较小。所有这些特点导致了液化残渣固液分离的难度。JP1304182公开了一种从直接液化残渣中分离出重质液化油和沥青类物质的方法。CN101885976A、CN101962560A和CN101962561A公开了一种从煤直接液化残渣中萃取出重液化油和沥青质并分别加以综合利用的方法。以上专利提供的工艺路线最大程度地发挥了残渣中重质油和沥青质的利用潜力，但并没有给出具体的固液分离和萃取溶剂回收方案。

本发明人多年的研究发现，选择合适的溶剂可以从液化残渣中萃取出重质液化油和沥青类物质，但在残渣萃取工艺中，残渣固体物浓度大，通常不可溶固体颗粒物的浓度占萃取体系的10～40%，而且由于沥青质等高粘度物质的存在，使萃取体系粘度相对较大，给萃取体系的固液分离带来很大困难。因此，如何实现萃取混合物（萃取溶剂、液化重质油和沥青质）与萃余物（残渣中固体部分）的高效固液分离，最大程度地回收萃取溶剂，从而提高萃取工艺的技术经济可行性，是制约残渣萃取技术发展的主要瓶颈。目前国内外的研究成果并没有有效地解决这一问题。专利JP2289684和专利JP61276889采用重力沉降的方法对萃取混合物和萃余物进行分离，但该方法分离效率相对较低，沉降设备比较笨重，最终得到的萃取物灰分很难达到低于1%的要求，萃取溶剂损失比较大。Kerr-McGee公司（美国专利号3,607,716，美国专利号3,607,717）采用轻质芳烃溶剂如甲苯等，在超临界条件下萃取液化残渣，固液分离依然采用重力沉降的方法，尽管该工艺可以得到灰份小于1%的萃取产物，溶剂回收率较高，但萃取温度比较高325～340℃，压力比较大5.0MPa，该工艺萃取条件相对较苛刻，装置能耗高、设备要求高，而且沉降分离的效率也不高。

发明内容

本发明提出了一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，目的是实现液化残渣萃取混合物与萃余物的固液高效分离，得到灰分低于0.1wt%的残渣萃取物（包括重质液化油和沥青类物质），该萃取物将成为高附加值产品的优质原料；同时，本方法可以最大程度地回收萃取溶剂，提高溶剂回收率，以利于实现装置的长期稳定运转，降低运行成本，从而提高工艺过程的技术经济性。

本发明提出的一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，其特征在于用一种特定馏份段的液化油（称为第一溶剂）作为萃取溶剂，对煤直接液化残渣进行萃取以获得液化残渣的萃取混合物（包括溶剂、萃取重质液化油、萃取沥青质）和萃余物。

本发明提出的一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，其特征在于将旋流分离器与过滤装置进行耦合，用于液化残渣萃取物与萃余物的固液分离。具体地说，该方法首先用投资成本低、可靠性高且适合长周期连续运转且分离效率高的旋流分离器进行萃取混合物与萃余物的固液粗分离，然后针对后续工艺的要求，对旋流分离器的溢流清液进行精密过滤，得到灰份小于0.1%的液化残渣萃取物（包括重质液化油和沥青类物质）。

本发明提出的一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，其特征在于，针对旋流分离器底流中溶剂残留量大，以及残渣中可萃取物未被完全分离的问题，用另一种特定馏份段的液化油（称为第二溶剂）作为萃取溶剂，对旋流分离底流进行再萃取，进而回收溶剂和残渣萃取物。

本发明提出的一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，其特征在于第二溶剂再萃取后的底流首先进行加压粗过滤，回收残留溶剂和萃取物；然后对滤渣用热媒反吹，进行干燥处理，进一步回收残留于滤渣中的萃取溶剂。

根据本发明的一个方面，提供了一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，所述方法包括以下步骤：

a）将煤液化残渣粉与第一溶剂一起加入到残渣萃取装置中进行充分混合萃取，以将煤液化残渣粉中的包括重质液化油和沥青质的可萃取物萃取到第一溶剂中；

b）利用第一旋流分离器对步骤a）中得到的包括第一溶剂、重质液化油、沥青质的萃取混合物和残渣萃余物进行固液分离，分别获得上层溢流的澄清液相混合物和底部浓缩的底流混合物；

c）将步骤b）中的底部浓缩的底流混合物与第二溶剂一起送入到再萃取装置中进行再萃取处理，将底流混合物中夹带的第一溶剂与可萃取物再萃取到第二溶剂中，以获得再萃取混合物；

d）利用第二旋流分离器对步骤c）中获得的包括第一溶剂、第二溶剂、重质液化油、沥青质的再萃取混合物和残渣萃余物进行第二次固液分离，分别获得上层溢流的再萃取澄清液相混合物和底部浓缩的再萃取底流混合物；

e）对步骤b）中的澄清液相混合物和步骤d）中的再萃取澄清液相混合物在精密过滤装置中进行精密过滤，并将滤液送入到蒸馏分离装置中；

f）将步骤d）中的底部浓缩的再萃取底流混合物在加压粗过滤装置中进行加压粗过滤，滤液部分与再萃取澄清液相混合物经精密过滤，并将所得滤液送入蒸馏分离装置；

g）在蒸馏分离装置中对步骤e）的滤液和步骤f）的滤液进行分离，以回收第一溶剂、第二溶剂供循环使用，并获得重质液化油和灰份小于0.1wt%的沥青类物质。

根据本发明的方法，其中，所述方法在步骤f）和步骤g）之间还包括步骤h）：对步骤f）中加压粗过滤后剩余的滤渣用热媒反吹进行干燥处理，回收残留溶剂，送入蒸馏分离装置。

根据本发明的方法，其中，所述第一溶剂和第二溶剂均为煤直接液化过程中直接产生的液化油品，所述第一溶剂为160～260℃的馏份，而所述第二溶剂为初馏点（IBP）～110℃的馏份。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10，优选为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa，优选为0.2～2.5MPa；萃取温度为60～300℃，优选为80～250℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min；萃取后体系的固相浓度为5～30%，体系密度为0.95～1.5g/ml。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤b）的上层溢流的澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，底部浓缩的底流混合物的固相浓度为40～60%；在所述步骤d）的上层溢流的再萃取澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，底部浓缩的再萃取底流混合物的固相浓度为40～60%。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10，优选为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa，优选为0.5～2.5MPa；萃取温度为30～250℃，优选为40～150℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤e）中旋流分离获得的上层溢流的澄清液相混合物经精密过滤后得到固相浓度不大于0.01%的滤液。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤e）中使用的精密过滤装置的过滤孔径为0.5～3μm。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤f）中浓缩的再萃取底流混合物经加压粗过滤后得到固相浓度不大于5%的滤液。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤f）中使用的加压粗过滤装置的过滤孔径为10～50μm。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤f）中加压粗过滤后滤渣的固相浓度为70～90%。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤h）中热媒是指氮气、氦气惰性气体以及水蒸汽或它们的混合物，将其在加热装置中加热至100～300℃，用于粗过滤滤渣的反吹干燥处理。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤h）中，回收残留溶剂是在至少一个油气分离器中进行的。

根据本发明的方法，其中，在所述步骤g）中，蒸馏分离装置为常压蒸馏分离装置、减压蒸馏分离装置或两者的组合，优选两者的组合。

根据本发明的方法，其中，所述煤液化残渣粉的粒径为0.05～2mm。

根据本发明的方法，其中，所述残渣萃取装置和再萃取装置设置有搅拌设备和循环泵。

根据本发明的方法，其中，所述精密过滤装置和加压粗过滤装置设置有压力提供设备和反吹气系统。

根据本发明的另一个方面，提供了一种由根据前述方法提取的重质液化油和沥青类物质。

根据本发明的方法提取的重质液化油和沥青类物质，其中，所述重质液化油的馏程为260～450℃，所述沥青类物质的灰份小于0.1wt%。

本发明提供的从煤直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，采用分离效率高、设备体积小、操作灵活、容易实现长周期运转的旋流分离器进行萃取混合物与萃余物的固液分离，并耦合以精密过滤来获得高质量、低灰份的萃取物（重质液化油和沥青类物质）；采用轻质溶剂再萃取的方法，最大限度地提高了液化残渣的萃取率和第一溶剂的回收率；采用粗过滤后反吹干燥的方法最大限度地提高了第二溶剂的回收率。该方法解决了残渣萃取技术中固液分离的难题，同时最大程度地回收了萃取溶剂，降低了溶剂损失，实现了溶剂的循环利用。该方法工艺过程简单、可操作性强，易于实现长周期运转，提高了整个液化工艺的油收率，并为碳素材料的制备提供了优质的原料，避免了液化残渣资源的浪费，对提高液化厂的整体经济效益具有非常重要的现实意义。

附图说明

下面参照附图，可以更容易理解本发明的技术方案。附图中：

图1示出了一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青类物质的方法的一个流程图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明所提供的方法进行详细地说明，但本发明并不限于此。

如图1所示，将破碎后的煤液化残渣粉1与第一溶剂2按一定比例分别经由第一溶剂入口32和煤直接液化残渣入口31加入到残渣萃取装置3中，在一定萃取条件下进行萃取操作。然后，将从残渣萃取装置3的煤液化残渣萃取混合物出口33排出的经萃取的固液混合物优选经由增压泵而从旋流分离器4的煤液化残渣萃取混合物出口41泵送到第一旋流分离器4中以进行固液分离，从而实现煤液化固体残渣的高度浓缩。其中，所述残渣萃取装置3还具有位于所述残渣萃取装置3上部的残渣萃取混合物入口34，所述残渣萃取装置3的所述煤液化残渣萃取混合物出口34位于所述残渣萃取装置3的底部，并且所述残渣萃取装置3的所述煤液化残渣萃取混合物出口33还连接至所述残渣萃取装置3上部的所述残渣萃取混合物入口34。优选地，使从第一旋流分离器4的澄清液相混合物出口43排出的上层溢流的澄清液相混合物经由第一储罐6的液体入口而流入到第一储罐6中，以便稳定流量。然后，将从第一储罐6的液体出口排出的液体经由精密过滤装置7的澄清液相混合物入口71而压入到精密过滤装置7中。优选地，使从精密过滤装置7的精密过滤澄清滤液出口73排出的滤液流入到第二储罐8中。使从第一旋流分离器4的浓缩的底流混合物出口42排出的底部浓缩的底流混合物经由再萃取装置5的浓缩的底流混合物入口51流入到再萃取装置5中，并按一定比例将第二溶剂19经由第二溶剂入口52而加入到再萃取装置5中，在一定条件下进行再萃取操作。

然后，将从再萃取装置5的再萃取固液混合物出口53排出的再萃取的固液混合物优选经由增压泵从第二旋流分离器12的再萃取固液混合物入口121而泵送到第二旋流分离器12中以进行固液分离，从而实现煤液化固体残渣的高度浓缩。其中，所述再萃取装置5还具有位于所述再萃取装置5上部的再萃取固液混合物入口54，所述再萃取装置5的所述再萃取固液混合物出口53位于所述再萃取装置5的底部，并且所述再萃取装置5的所述再萃取固液混合物出口53还连接至所述再萃取装置5上部的所述再萃取固液混合物入口54。优选地，使从第二旋流分离器12的再萃取澄清液相混合物出口123排出的上层溢流的再萃取澄清液相混合物与从第一旋流分离器4的澄清液相混合物出口43排出的上层溢流的澄清液相混合物一起经由第一储罐6的液体入口而流入到第一储罐6中，以便稳定流量。然后，将从第一储罐6的液体出口排出的液体经由精密过滤装置7的澄清液相混合物入口71而压入到精密过滤装置7中，使从精密过滤装置7的精密过滤澄清滤液出口排出的滤液流入到第二储罐8中。将从第二旋流分离器12的浓缩的再萃取底流混合物出口122排出的底部浓缩的再萃取底流混合物经由加压粗过滤装置13的浓缩的再萃取底流混合物入口131而流入到加压粗过滤装置13中，进行热态加压粗过滤。所得的滤液从加压粗过滤装置13的粗过滤滤液出口132排出后，经由精密过滤装置7的粗过滤滤液入口72而进入精密过滤装置7中，过滤后的滤液经由精密过滤装置7的精密过滤澄清滤液出口73而流入到第二储罐8中，以便稳定流量。

优选地，经由热媒加热装置15的热媒入口151引入的热媒18在热媒加热装置15中进行加热后，通过热媒加热装置15的热媒出口152排出后，经由加压粗过滤装置13的反吹热媒入口133进入加压粗过滤装置13中，在加压粗过滤装置13中进行反吹、干燥处理。将从加压粗过滤装置13的油气混合物出口134排出的油气混合物经由油气分离装置14的油气混合物入口141引入到油气分离装置14中，该油气混合物经油气分离装置14进行分离。然后，使所得的热媒从油气分离装置14的反吹热媒出口143排出，从热媒加热装置15的热媒入口151引入到热媒加热装置15中，供循环使用。将经由油气分离装置14的油份出口142排出的油份与第二储罐8中的萃取混合物一起送入到蒸馏分离装置9中，回收的第一溶剂2和第二溶剂19经由蒸馏分离装置9的回收的第一溶剂出口94和回收的第二溶剂出口95排出。回收的第一溶剂经残渣萃取装置3的回收的第一溶剂入口35而供应到残渣萃取装置3中，供循环使用。回收的第二溶剂19经由再萃取装置5的回收的第二溶剂入口55而供应到再萃取装置5中，供循环使用。并得到煤液化残渣的萃取产物重质液化油16和优质沥青质17。

其中，所述煤液化残渣粉的粒径为0.05～2mm，灰份含量10～30%。

其中，所述残渣萃取装置和再萃取装置设置有搅拌设备和循环泵。

其中，所述第一溶剂和第二溶剂均为煤直接液化过程中直接产生的液化油品。具体地，第一萃取溶剂为160～260℃的馏份，而第二萃取溶剂为IBP～110℃的馏份。

其中，所述第一溶剂的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10，优选为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa，优选为0.2～2.5MPa；萃取温度为60～300℃，优选为80～250℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min；萃取后体系的固相浓度为5～30%，体系密度为0.95～1.5g/ml。

其中，所述萃取混合物经旋流分离后获得的上层溢流的澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，浓缩的底流混合物的固相浓度为40～60%；所述再萃取混合物经旋流分离后获得的上层溢流的再萃取澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，底部浓缩的再萃取底流混合物的固相浓度为40～60%。

其中，所述第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10，优选为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa，优选为0.5～2.5MPa；萃取温度为30～250℃，优选为40～150℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min。

其中，所述旋流分离获得的上层溢流的澄清液相混合物经精密过滤后得到固相浓度不大于0.01%的滤液。

其中，所述旋流分离器的压力损失为0.1～1.0MPa。

其中，所述精密过滤采用的过滤孔径为0.5～3μm。

其中，所述浓缩的再萃取底流混合物经加压粗过滤后得到固相浓度不大于5%的滤液。

其中，所述加压粗过滤采用的过滤孔径为10～50μm。

其中，所述加压粗过滤后滤渣的固相浓度为70～90%。

其中，所述精密过滤装置和加压粗过滤装置设置有压力提供设备和反吹气系统。

其中，所述热媒是指氮气、氦气惰性气体以及水蒸汽或它们的混合物，将其于加热装置中加热至100～300℃，用于粗过滤滤渣的反吹干燥处理。

其中，所述蒸馏分离装置为常压蒸馏分离装置、减压蒸馏分离装置或两者的组合，优选两者的组合。

本发明的另一方面，提供了一种由根据本发明的方法提取的重质液化油和沥青类物质。

优选地，由根据本发明的方法提取的重质液化油的馏程为260～450℃，特别适合作为煤炭直接液化工艺的溶剂，也是进一步加氢精制成其它成品油，如柴油、溶剂油的优质原料。

优选地，由根据本发明的方法提取的沥青类物质的灰份小于0.1wt%，其是制备碳素材料的优质原料。

本发明提供的一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青质的方法，其特点在于，将分离效率高、适合长周期运转的旋流分离器与过滤装置进行耦合，用于液化残渣萃取物与萃余物的固液分离，整个工艺流程过程简单、操作方便安全、分离效率高、设备投资小、适合长周期运行。

本发明提供的一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青质的方法，其特点在于，将旋流底流浓缩的萃取混合物用第二溶剂进行再萃取，并对再萃取底流混合物进行粗过滤、热反吹干燥处理，从而提高溶剂的回收率，增加液化残渣的萃取率，从而提高萃取工艺的经济性。

本发明提供的一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青质的方法，其特点在于，两种萃取溶剂均来自煤液化过程，为不同馏分段的液化油品，来源可靠，成本低廉，容易回收，可供长期循环使用。

本发明提供的一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青质的方法，其特点在于，从液化残渣中萃取出重质液化油，不仅可以提高煤液化过程的总体油收率，避免残渣资源浪费，从而提高液化厂的经济性；而且是适宜的煤液化溶剂，可以提高煤液化溶剂的重质化程度，有利于煤液化反应。

本发明提供的一种从煤直接液化残渣萃取重质液化油和沥青质的方法，其特点在于，从液化残渣中萃取出的沥青类物质芳环的缩合度高，C/H原子比高，喹啉不溶物低，灰分低，是制备碳素材料的优质原料。

通过下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例

基本试验流程如下：

本试验选用一种0.1t/d煤炭直接液化装置中产生的煤炭直接液化残渣，残渣性质见附表1。首先用锷式破碎机将残渣破碎至2mm以下。如图1所示，将100Kg破碎后的煤直接液化残渣粉1与300Kg第一溶剂2加入到残渣萃取装置3中，按附表2所示萃取条件下进行萃取操作，萃取在有搅拌和强制循环条件下进行，然后将萃取固液混合物泵送入第一旋流分离器4进行固液分离，得到上层溢流的澄清液相混合物301.5Kg，固相浓度为2.1%，流入第一储罐6，然后压入精密过滤装置7，过滤器孔径为1μm，得到滤液的固相浓度为0.005%，流入第二储罐8中。第一旋流分离器4底部浓缩的底流混合物98.5Kg，固相浓度47.1%，流入再萃取装置5中，再加入200Kg第二溶剂19，按表2所示再萃取条件下进行再萃取操作。萃取在有搅拌和强制循环条件下进行，将再萃取固液混合物泵送入第二旋流分离器12进行固液分离，得到上层溢流的再萃取澄清液相混合物210.1Kg，固相浓度为1.9%，流入第一储罐6，然后经精密过滤装置7过滤后，流入第二储罐8。第二旋流分离器12底部浓缩的再萃取底流混合物88.4Kg，固相浓度50.1%，送入加压粗过滤装置13，进行热压粗过滤。过滤器孔径为50μm，得滤液25.8Kg，再经精密过滤装置7，流入第二储罐8。

热媒18用氮气作为热媒介质，经热媒加热装置15加热至150℃后，对加压粗过滤装置13进行反吹、干燥处理；热媒携带出的油气混合物经分离装置14进行分离后，得到的热媒循环使用；将分离装置14中得到的油份18.0Kg与第二储罐8中的萃取混合物一起送入蒸馏分离装置9中，回收第二溶剂19和第一溶剂2供循环使用，并得到煤液化残渣的萃取产物重质液化油16和优质沥青质17。

表1煤直接液化残渣的性质数据

*索氏萃取中油分指残渣中的正己烷可溶部分，沥青质指正己烷不溶四氢呋喃可溶部分，不溶物指四氢呋喃不溶部分。

**包括残渣中的沥青烯和前沥青烯。

表2实施例的主要萃取工艺条件

表3煤直接液化残渣在本发明所述方法中的实验结果

比较例

为了进一步说明本发明的方法的技术效果，比较例1采用与上述实施例相同的煤直接液化残渣、第一萃取溶剂、萃取条件以及相同的蒸馏回收溶剂的方法，采用常规的热态加压过滤方法进行固液分离，主要实验结果见表4。

比较例2采用与上述实施例相同的煤直接液化残渣、第一萃取溶剂、萃取条件以及相同的蒸馏回收溶剂的方法，采用常规的重力沉降法进行固液分离，主要实验结果见表4。

表4根据传统方法的煤直接液化残渣的实验结果

从表3和表4中的数据可以看出，与根据传统方法的煤直接液化残渣的实验结果相比，根据本发明所述的方法，煤直接液化残渣的萃取率、重质液化油和沥青质的收率高，萃取溶剂的回收率高，有利于残渣萃取工艺的连续长周期运行，提高煤直接液化工艺的经济性。

已经参照实施方式和实施例对本发明进行了描述。然而，本发明并不限于上述实施方式和实施例中描述的方面，并且可以进行各种变形。但应当理解，对本领域技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和等同替换。因此，本发明不限于已经在本文中描述的具体实施例。更确切地，本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims (31)

1.一种从煤炭直接液化残渣中萃取重质液化油和沥青类物质的方法，所述方法包括以下步骤：

a）将煤液化残渣粉与第一溶剂一起加入到残渣萃取装置中进行充分混合萃取，以将煤液化残渣粉中的包括重质液化油和沥青质的可萃取物萃取到第一溶剂中；

b）利用第一旋流分离器对步骤a）中得到的包括第一溶剂、重质液化油、沥青质的萃取混合物和残渣萃余物进行固液分离，分别获得上层溢流的澄清液相混合物和底部浓缩的底流混合物；

c）将步骤b）中的底部浓缩的底流混合物与第二溶剂一起送入到再萃取装置中进行再萃取处理，将底流混合物中夹带的第一溶剂与可萃取物再萃取到第二溶剂中，以获得再萃取混合物；

d）利用第二旋流分离器对步骤c）中获得的包括第一溶剂、第二溶剂、重质液化油、沥青质的再萃取混合物和残渣萃余物进行第二次固液分离，分别获得上层溢流的再萃取澄清液相混合物和底部浓缩的再萃取底流混合物；

e）对步骤b）中的澄清液相混合物和步骤d）中的再萃取澄清液相混合物在精密过滤装置中进行精密过滤，并将滤液送入到蒸馏分离装置中；

f）将步骤d）中的底部浓缩的再萃取底流混合物在加压粗过滤装置中进行加压粗过滤，滤液部分与再萃取澄清液相混合物经精密过滤，并将所得滤液送入蒸馏分离装置；

g）在蒸馏分离装置中对步骤e）的滤液和步骤f）的滤液进行分离，以回收第一溶剂、第二溶剂供循环使用，并获得重质液化油和灰份小于0.1wt%的沥青类物质，

其中，所述第一溶剂为160～260℃的馏份，而所述第二溶剂为初馏点（IBP）～110℃的馏份，在所述步骤e）中使用的精密过滤装置的过滤孔径为0.5～3μm，在所述步骤f）中使用的加压粗过滤装置的过滤孔径为10～50μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在步骤f）和步骤g）之间还包括步骤h）：对步骤f）中加压粗过滤后剩余的滤渣用热媒反吹进行干燥处理，回收残留溶剂，送入蒸馏分离装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa；萃取温度为60～300℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min；萃取后体系的固相浓度为5～30%，体系密度为0.95～1.5g/ml。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa；萃取温度为80～250℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～2.5MPa；萃取温度为60～300℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～2.5MPa；萃取温度为80～250℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa；萃取温度为60～300℃。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.1～3.0MPa；萃取温度为80～250℃。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～2.5MPa；萃取温度为60～300℃。

10.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤a）中的萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第一溶剂的质量比为1:2～8；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～2.5MPa；萃取温度为80～250℃。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b）的上层溢流的澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，底部浓缩的底流混合物的固相浓度为40～60%；在所述步骤d）的上层溢流的再萃取澄清液相混合物的固相浓度为1%～5%，底部浓缩的再萃取底流混合物的固相浓度为40～60%。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa；萃取温度为30～250℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa；萃取温度为40～150℃。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.5～2.5MPa；萃取温度为30～250℃。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～10；N₂和/或H₂气氛，压力为0.5～2.5MPa；萃取温度为40～150℃。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa；萃取温度为30～250℃。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力为0.2～3.5MPa；萃取温度为40～150℃。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力0.5～2.5MPa；萃取温度为30～250℃。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述步骤c）中第二溶剂的再萃取操作条件为：煤液化残渣粉与所述第二溶剂的质量比为1:1～6；N₂和/或H₂气氛，压力为0.5～2.5MPa；萃取温度为40～150℃；萃取时间为5～120min，搅拌速率为50～400r/min。

20.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤e）中旋流分离获得的上层溢流的澄清液相混合物经精密过滤后得到固相浓度不大于0.01%的滤液。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤f）中浓缩的再萃取底流混合物经加压粗过滤后得到固相浓度不大于5%的滤液。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤f）中加压粗过滤后滤渣的固相浓度为70～90%。

23.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述步骤h）中热媒是指氮气、氦气惰性气体以及水蒸汽或它们的混合物，将所述热媒在加热装置中加热至100～300℃，用于粗过滤滤渣的反吹干燥处理。

24.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述步骤h）中，回收残留溶剂是在至少一个油气分离器中进行的。

25.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤g）中，所述蒸馏分离装置为常压蒸馏塔、减压蒸馏塔或两者的组合。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，在所述步骤g）中，所述蒸馏分离装置为常压蒸馏塔、减压蒸馏塔的组合。

27.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤液化残渣粉的粒径为0.05～2mm。

28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述残渣萃取装置和再萃取装置设置有搅拌设备和循环泵。

29.根据权利要求1所述的方法，其中，所述精密过滤装置和加压粗过滤装置设置有压力提供设备和反吹气系统。

30.一种由根据权利要求1-29中任一项所述的方法提取的重质液化油和沥青类物质。

31.根据权利要求30所述的重质液化油和沥青类物质，其中，所述重质液化油的馏程为260～450℃，而所述沥青类物质的灰份小于0.1wt%。

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