一种采收煤岩油气藏中的液体燃料的方法、产品及用途

摘要

一种采收煤岩油气藏中的液体燃料的方法及其产品，将煤粉碎为100－400目粒径的煤粉，所得的煤粉与油类进行混合，在一定条件下分散和部分溶解后得到油煤浆，该油煤浆为液体燃料。该液体燃料可作为燃料油和炼油焦化装置的原料。本发明提供的方法避免了煤直接液化和间接液化的复杂反应过程，而是在真正温和的条件下实现了煤岩油气藏到油的转化，投资成本和操作成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采收煤岩油气藏中的液体燃料的方法以及用该方法得到的液体燃料产品。

背景技术

煤是由一定地质年代生长的生物体在适宜的地质环境下，经过岁月漫长的煤化作用而形成的可燃矿物。根据成煤植物的不同，煤可分两大类，即腐植煤和腐泥煤。前者起源于高等植物，在自然界中储量大，分布广。后者起源于低等植物和浮游生物，储量少。

无论是陆生还是水生生物沉积的有机质，均是既可以生烃也可以生煤，只是生成量的不同，成煤和成烃组分之间并没有截然界限。理想状态下，沉积盆地边缘有机质主要为镜质组和惰质组，易形成煤层；在沉积盆地的中部，有机质主要为腐泥组和壳质组，容易生、排出烃类，并异地聚集在砂岩或碳酸盐岩空隙介质中，形成传统概念的油气藏。但是，以低分子化合物为主的烃类物质不只存在于砂岩或碳酸盐岩空隙介质中，构成传统概念的油气藏，还储存于可以生烃，但不易或不能排烃，并可以作为特殊储集介质的煤岩之中，构成“煤岩油气藏”。在煤岩油气藏中，烃类物质主要是以溶合相被包裹在煤岩大分子团间的微型储集空间之中，或被吸附于煤岩裂缝或空隙的表面。据初步统计，我国中新生界煤岩中的含油率(或挥发分产率)在25重％～70重％之间，所以煤岩中的油气藏，即我们命名为“煤岩油气藏”中的油气藏是不可以忽视的。

实际上，人们早就开始了从煤岩中制取液体燃料的研究。目前用煤制取液体燃料主要有两个途径：煤直接液化和煤间接液化。直接液化工艺是将煤、溶剂与催化剂的混合物在400-500℃，15-30MPa条件下与氢气反应而生成液体产物，所用的催化剂有钴、钼、钨、锡、铁及铅等的氧化物或卤化物。煤直接液化工艺主要有美国H-coal工艺、日本NEDOL工艺、德国IGOR工艺和我国的神华工艺等。煤直接液化需要在有氢气存在的条件下进行，使煤中的有机高分子结构转化为较低分子的液态燃料，这个反应需要高压和高温，不论上述那种工艺其反应条件和工艺都是非常苛刻的。

煤间接液化法可分为合成气法和甲醇法，其中以合成气法为主，该方法是先将煤气化为合成气(CO和H₂)，然后在催化剂作用下合成液体燃料和其它化工产品。煤的间接液化技术起源于德国，系德国皇家煤炭研究所的Fischer和Tropsch所发明，所以被称为F-T(费-托)合成。大概说来是首先将煤气化制合成气，合成气经净化，调整H₂/CO比，再经F-T催化合成为液体燃料。煤的间接液化的优点是煤种的适应性较宽，操作条件相对温和。二次大战期间德国一共建有9套生产装置。但是煤的间接液化流程特别长，装置和设备特别多，建这样一个生产厂差不多等于一个煤气厂和一个炼油厂的和，因此固定投资费用非常高，其总效率不如直接液化高，目前只有南非建有世界最大规模的煤间接液化的工厂。因此，煤间接液化法工艺路线长，关键技术多，实施困难。

目前世界石油价格居高不下，因此，开发和采收煤岩油气藏中的液体燃料或液体烃类是利用我国丰富的煤岩油气藏资源，缓解我国石油资源短缺的重要途径之一。

发明内容

本发明的目的在于：不同于现有技术将煤作为一个整体的直接液化方法和煤间接液化方法，提供一种采收煤岩油气藏中的液体燃料的方法以及用该方法得到的液体燃料产品。

本发明提供的用采收煤岩油气藏中的液体燃料的方法，包括：

(1)将煤粉碎为100-400目粒径的煤粉，

(2)步骤(1)所得的煤粉与油类进行混合，

(3)步骤(2)所得混合物在常压-1MPa压力下、30-300℃、3-72小时的条件下分散和部分溶解得到油煤浆，所得的油煤浆为液体燃料。

所述的煤粉与油类的重量比为0.1-1.5∶1。

本发明提供的方法中，所述的煤是腐泥煤和/或腐植煤。

所述的腐泥煤是藓煤、藻煤、烛煤中的一种或几种；所述的腐植煤是褐煤和/或烟煤。

所述的烟煤是长焰煤、中粘煤、弱粘煤中的一种或几种。

所述的煤中的挥发分大于30重％。

本发明提供的方法中所述的油类为重质油类，密度为0.90-1.10g/cm³(20℃)。

优选的所述的重质油类为天然重质原油和/或炼油化工过程中得到的重质烃类，所述的天然重质原油为稠油、特稠油和超稠油中的一种或几种，所述的炼油化工过程中得到的重质烃类为常压渣油、减压渣油、催化裂化油浆、芳烃抽提油、减粘重油、焦化重油和燃料油中的一种或几种。

所述的稠油是密度为0.90～0.92g/cm³(20℃)的原油，所述的特稠油是密度为0.92～0.98g/cm³(20℃)的原油，所述的超稠油是密度为大于0.98g/cm³(20℃)的原油。

更优选的所述的重质油类为稠油、特稠油、常压渣油、减压渣油、5^#燃料油、6^#燃料油和7^#燃料油中的一种或几种。

本发明提供一种用上述方法得到的液体燃料。

所述的液体燃料的用途是作为燃料油，粘度为5～190mm²/s(100℃)。

此外，所述的液体燃料的用途是作为炼油连续焦化装置和/或延迟焦化装置的原料。

本发明的优点：

(1)避免了煤直接液化和间接液化的复杂反应过程，而是在真正温和的条件下实现了煤岩油气藏到油的转化，投资成本和操作成本低。

(2)本发明提供的用煤来采收液体燃料，其流动性达到石油化工行业燃料油的标准，不仅克服了固体煤不宜输送的困难，还充分利用了煤的热值和价值。

(3)由于用本发明制成的油煤浆可以用现有的炼油工艺装置加工，既扩大了现有炼油工艺装置原料来源，又提高了煤的价值。

具体实施方式

下面的实施例进一步说明本发明，但并不因此来限制本发明。

实施例1

本实施例所用的煤是褐煤A，所用的油是6^#燃料油，褐煤A的性质如表1所示，6^#燃料油的性质如表2所示。

先将该褐煤A粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与6^#燃料油混合，煤粉与6^#燃料油的质量比为0.6∶1，在常压，160℃温度下，搅拌8小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆的性质如表3所示。从表3中可以看出，该油煤浆粘度为41.2mm²/s，符合石油化工行业6^#燃料油的标准。

实施例2

本实施例所用的煤是烟煤B，所用的油是6^#燃料油，烟煤B的性质如表1所示，6^#燃料油的性质如表2所示。

先将该烟煤B粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与6^#燃料油混合，煤粉与6^#燃料油的质量比为0.7∶1，在0.15MPa，200℃温度下，搅拌36小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆的性质如表3所示。从表3中可以看出，该油煤浆的热值为40.337MJ/kg，粘度为14.6mm²/s，符合石油化工行业5^#重燃料油的标准。

实施例3

本实施例所用的煤是烟煤C，所用的油是6^#燃料油，烟煤C的性质如表1所示，6^#燃料油的性质如表2所示。

先将该烟煤C粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与6^#燃料油混合，煤粉与6^#燃料油的质量比为0.5∶1，在0.17MPa，在80℃温度下，搅拌3小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆的性质如表3所示。从表3中可以看出，该油煤浆的热值为41.883MJ/kg，粘度为7.5mm²/s，符合石油化工行业5^#轻燃料油的标准。

实施例4

本实施例所用的煤是褐煤A，所用的油是6^#燃料油，褐煤A的性质如表1所示，6^#燃料油的性质如表2所示。

先将该褐煤A粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与6^#燃料油混合，煤粉与6#燃料油的质量比为0.51∶1，在80℃温度下，搅拌3小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆进入焦化装置进行反应，焦化塔温度508℃，压力为常压，其反应结果如表4所示。从表4中可以看出，使用本发明提供的方法得到了48.5重％的焦化油。

实施例5

本实施例所用的煤是烟煤D，所用的油是6^#燃料油，烟煤D的性质如表1所示，6^#燃料油的性质如表2所示。

先将该烟煤D粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与6^#燃料油混合，煤粉与6^#燃料油的质量比为0.7∶1，在120℃温度下，搅拌48小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆进入焦化装置进行反应，焦化塔温度505℃，压力为0.12MPa，其反应结果如表4所示。从表4中可以看出，使用本发明提供的方法得到了46.3重％的焦化油。

实施例6

本实施例所用的煤是烟煤E，所用的油是稠油，烟煤E的性质如表1所示，稠油的性质如表2所示。

先将该烟煤E粉碎为100-400目的煤粉，然后将煤粉与稠油混合，煤粉与稠油的质量比为0.8∶1，在常压，在50℃温度下，搅拌3小时，得到分散和部分溶解的油煤浆，该油煤浆进入焦化装置进行反应，焦化塔温度500℃，压力为0.17MPa，其反应结果如表4所示。从表4中可以看出，使用本发明提供的方法得到了51.2重％的焦化油。

表1

注：

ad表示空气干燥基；

d表示干燥基；

daf表示干燥无灰基。

表2

  6^#燃料油  稠油  密度，g/cm³  0.98(15℃)  0.92(20℃)  残碳，重％  10.8  6.1  闪点，℃  87  122  倾点，℃  -9  -3  碳，重％  86.4  85.9  氢，重％  11.2  13.1  氧，重％  0.3  0.2  氮，重％  0.41  0.3  钠，ppm  18  /  硫，重％  2.4  /  钒，ppm  269  /  铝，ppm  10  /  硅，ppm  13  /  芳香度  24  /  粘度，mm²/s，  0.355(50℃)  3.2(80℃)  含水量，重％  0.4  0.3  灰分，重％  0.054  0.2

表3

  实施例1  实施例2  实施例3  煤  褐煤A  烟煤B  烟煤C  油  6^#燃料油  6^#燃料油  6^#燃料油  煤/油比  0.6∶1  0.7∶1  0.5∶1  溶解后的油煤浆  热值，千焦/千克  39417  40337  41883  粘度，mm²/s，100℃  41.2  14.6  7.5  石油化工行业燃料油  标准SH/T 0356-1996  6号  5号重  5号轻  粘度，mm²/s，100℃  不小于  15.0  9.0  5.0  不大于  50.0  14.9  8.9  灰分，重％不大于  -  0.15  0.15

表4

  实施例4  实施例5  实施例6  煤  褐煤A  烟煤D  烟煤E  油  6^#燃料油  6^#燃料油  稠油  煤/油比  0.51∶1  0.7∶1  0.8∶1  焦化产物  水分，重％  4.0  3.6  3.2  裂解气，重％  11.3  2.5  8.4  焦化油，重％  48.5  46.3  51.2  焦，重％  36.3  47.6  37.2