一種煤焦油加工系統的制作方法

一種煤焦油加工系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種煤焦油加工系統，其中，該系統包括：系統氫氣入口、混合器、物料加熱器、懸浮床加氫反應器、蒸餾塔、固定床加氫反應器、氣液分離器。本系統可以處理高粉塵、高金屬、高殘炭的煤焦油，在懸浮床加氫過程中采用固體顆粒催化劑為主劑，高分散的油溶性或水溶性催化劑為助劑，同時添加本系統制備的供氫劑組分，可以有效減少反應過程生焦，提高煤焦油轉化率和輕油收率，改善產品分布，具有較好的經濟性。
【專利說明】
一種煤焦油加工系統
技術領域
[0001] 本實用新型涉及煤焦油加工領域，尤其涉及一種煤焦油加工系統。
【背景技術】
[0002] 隨著現代工業的迅速發展，在相當長的時期內對化石能源的需求將會日益增加。 我國"富煤、貧油、少氣"的能源格局，決定了煤炭在我國能源戰略中的主導地位，煤炭的清 潔高效利用直接關系著國民經濟的可持續發展。當前，我國石油對外依存度已近60%，因此 通過煤炭生產清潔燃料是降低石油對外依存度的有效途徑。在煤的煉焦及煤炭分質分級利 用過程中生產較多的煤焦油，煤焦油深加工則是煤生產清潔燃料的一種重要方式。
[0003] 根據煤干餾溫度的不同，煤焦油可分為低溫焦油（450~650°C)、中低溫焦油（600 ~800°C )、中溫焦油（700~900°C)以及高溫焦油(900~1000°C)。煤焦油與常規石油有較大 不同，隨著煤處理溫度的升高，煤焦油中的芳烴、膠質、瀝青質以及雜原子(硫、氮、氧、金屬） 含量增加。實際工業生產過程中只能對很少部分的煤焦油進行深加工和利用，其余大部分 都作為燃料直接燃燒，不僅造成環境污染而且也是一種極大的資源浪費。隨著環保法規的 日益嚴苛和對車用燃料需求的增加，使用加氫技術加工煤焦油生產輕質燃料的工藝日益受 到人們的關注。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型旨在提供一種煤焦油加工系統，用以處理高粉塵、高金屬、高殘炭含量 的煤焦油，減少煤焦油懸浮床加氫過程生焦，提高轉化率和輕質油收率，從而改善產物分布 和產品性質。
[0005] 本實用新型提供一種煤焦油加工系統，其特征在于，所述系統包括：系統氫氣入 口、混合器、物料加熱器、懸浮床加氫反應器、蒸餾塔、固定床加氫反應器、氣液分離器;其 中，
[0006] 所述混合器包括:煤焦油進料口、催化劑進料口、供氫劑與殘渣油混合進料口以及 混合器出料口，其中，所述混合器出料口與所述物料加熱器連接；
[0007] 所述物料加熱器包括:混合物料入口、加熱器氫氣入口、加熱進料出口，其中，所述 混合物料入口與所述混合器出料口連接，所述加熱器氫氣入口與系統氫氣入口連接，所述 加熱進料出口與所述懸浮床加氫反應器連接；
[0008] 所述懸浮床加氫反應器包括:懸浮床底部物料進口、上部加氫產物出口，其中，所 述懸浮床底部物料進口與所述物料加熱器連接，所述上部加氫產物出口與所述蒸餾塔連 接；
[0009] 所述蒸餾塔包括:蒸餾塔底部物料進口、蒸餾塔頂部氣體出口、石腦油餾分側線抽 出口、供氫劑前驅物餾分側線抽出口、柴油餾分側線抽出口及塔底重殘渣油組分出口，其 中，所述蒸餾塔底部物料進口與所述懸浮床加氫反應器連接，所述供氫劑前驅物餾分側線 抽出口與所述固定床加氫反應器連接；
[0010] 所述固定床加氫反應器包括:頂部物料進口和底部加氫產物出口，其中，所述頂部 物料進口與所述蒸餾塔連接，所述底部加氫產物出口與所述氣液分離器連接；
[0011] 所述氣液分離器包括:氣液分離物料進口、氣液分離頂部氣體出口和底部供氫劑 出口，其中，所述氣液分離物料進口與所述固定床加氫反應器連接，所述底部供氫劑出口以 及所述塔底重殘渣油組分出口連接到所述混合器的供氫劑與殘渣油混合進料口。
[0012] 上述方案中，所述煤焦油加工系統還包括:氣體分離器;所述氣體分離器包括:第 一氣體入口、第二氣體入口、頂部氫氣出口以及裂化氣出口；
[0013] 所述懸浮床加氫反應器還包括頂部循環氫氣入口，所述頂部循環氫氣入口與所述 氣體分離器的頂部氫氣出口連接；
[0014] 其中，所述第一氣體入口與所述蒸餾塔頂部氣體出口連接，所述第二氣體入口與 所述氣液分離頂部氣體出口連接，所述頂部氫氣出口與所述系統氫氣入口共同連接到所述 物料加熱器的加熱器氫氣入口。
[0015] 本實用新型的有益效果：
[0016] 本實用新型中所涉及的煤焦油包括低溫、中低溫及高溫煤焦油，隨著煤焦油處理 量的增加供氫劑前驅體會不斷累積，切割出此餾分段并加氫后作為供氫劑是較為經濟合理 的方法。本系統可以處理高粉塵、高金屬、高殘炭的煤焦油，在懸浮床加氫過程中采用固體 顆粒催化劑為主劑，高分散的油溶性或水溶性催化劑為助劑，同時添加本系統制備的供氫 劑組分，可以有效減少反應過程生焦，提高煤焦油轉化率和輕油收率，改善產品分布，具有 較好的經濟性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型提供的煤焦油加工系統的工藝流程圖；
[0018] 圖2為本實用新型提供的煤焦油加工系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以 便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方 式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0020] 本實用新型實施例提供了一種煤焦油加工系統，參照圖1，利用該系統加工煤焦油 的方法包括：
[0021] 步驟A:將經過預處理的煤焦油同催化劑在混合器中混合獲得混合物；
[0022]其中，所述預處理包括:脫除機械雜質、脫水、脫鹽等處理步驟；
[0023] 步驟B，所述混合物與氫氣組成混合物料，所述混合物料進入懸浮床加氫反應器， 發生加氫裂化反應獲得第一加氫產物；
[0024] 其中，懸浮床加氫反應的催化劑為固體顆粒催化劑和高分散溶性催化劑；
[0025] 具體的，所述固體顆粒催化劑包括:金屬鹽、礦物粉末顆粒等;所述高分散溶性催 化劑包括:油溶性金屬化合物或水溶性金屬化合物，或其組合；
[0026] 進一步的，上述金屬鹽為含鐵的化合物，如:鐵的氧化物、硫酸鹽、硫化物、氯化物 的一種或幾種;而上述礦物粉末顆粒包括含鐵的礦物粉末，可以是黃鐵礦、赤泥、赤鐵礦、鎳 鐵礦、褐鐵礦等；
[0027] 上述固體顆粒催化劑的粒徑范圍為10~80mi，其加入量為0.1~6.0%(質量分 數），優選為1.5~5 %;
[0028] 進一步的，油溶性或水溶性金屬化合物中加氫活性金屬選自鉬、鎢、鐵、鈷、鎳的有 機酸鹽或者無機酸鹽的一種或幾種，如:環烷酸鹽、脂肪酸鹽、硝酸鹽、雜多酸鹽、碳酸鹽、銨 鹽等，其中，金屬加入量為50~500iig/g(以金屬元素計），優選為100~350yg/g;
[0029] 此外，在本步驟B中，上述懸浮床加氫反應器的加氫裂化反應條件為:反應壓力8~ 25Mpa，優選10~18Mpa;反應溫度為360~480°C，優選380~450°C;液時體積空速為0.1~ 3.0h-、優選0.5~2.0;氫氣與液體比為(800~2000): 1(體積比），優選（1000~1600): 1;
[0030] 進一步的，所述混合物料在進入懸浮床加氫反應器之前，先與循環氫氣混合進入 物料加熱器進行加熱;這里，所述循環氫氣為在后續加工過程中產生的副產品；
[0031 ]步驟C:所述第一加氫產物進入蒸餾塔進行餾分切割，所得餾分包括:石腦油餾分、 205~230°C供氫劑前驅物餾分、柴油餾分、第一不凝氣餾分以及重殘渣油餾分；
[0032] 具體的，在本步驟C中，蒸餾塔對上述第一加氫產物進行餾分切割，從而可獲得多 種餾分，所得的餾分包括:石腦油餾分、205~230°C供氫劑前驅物餾分和柴油餾分，它們所 對應的餾分段分別為:小于205 °C、205~230 °C和230~350 °C區間；
[0033] 其中，石腦油餾分經過加氫精制后可作為重整原料或者直接作為汽油調和組分， 柴油餾分經過加氫精制后可作為柴油調和組分；
[0034] 步驟D:所述205~230°C供氫劑前驅物餾分進入固定床加氫反應器，經過加氫反應 獲得第二加氫產物;所述第二加氫產物進入氣液分離器，經過氣液分離處理，所得液體為供 氫劑；
[0035] 其中，所述固定床加氫反應器中還包括固定床催化劑，所述固定床催化劑包括:負 載型催化劑；
[0036] 這里，所述負載型催化劑可以選用硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、碳酸鹽、有機酸鹽、雜多 酸鹽中的一種或幾種;而它們的金屬離子可以選用：鉬、鎢、鈷、鎳中的一種或幾種，作為加 氫活性金屬，優選鎳、鎢;該負載型催化劑的載體可以選用:氧化鋁、白土、高嶺土、蒙脫石、 累托石、伊利石、綠泥石、擬薄水鋁石、二氧化硅中的一種或幾種的混合物為原料進行制備， 或者選擇其他不同硅鋁比材料制備的載體；
[0037]具體的，固定床加氫反應器中的加氫反應條件為：反應溫度150~300°C，優選180 ~280°C ;反應壓力為2~lOMpa，優選3~8Mpa;液時體積空速為0.2~1.5h-S優選0.5~ 1.21T1;氫氣與液體比為(800~1600): 1(體積比），優選(1000~1500): 1，更優選為（1100~ 1200):1；
[0038] 進一步的，本步驟D中，所述第二加氫產物進入氣液分離器，經過氣液分離處理，除 了可獲得液體作為供氫劑，同時還得到氣體，而所得氣體稱為第二不凝氣;步驟C中獲得的 所述第一不凝氣與所述第二不凝氣進入氣體分離器，經過氣體分離獲得循環氫氣和裂化 氣，其中，所述循環氫氣加入所述懸浮床加氫反應器；
[0039] 如前所述，該循環氫氣除了可以加入上述懸浮床加氫反應器中，還可以與所述混 合物料進行混合，以進行循環利用；
[0040] 步驟E:所述供氫劑與所述重殘渣油餾分按照預設比例混合，再加入所述混合器。
[0041] 經過上述步驟E，該加入的供氫劑占懸浮床加氫反應器進料總質量的5~40%，優 選8%~30%。
[0042] 本實用新型中所涉及的煤焦油包括低溫、中低溫及高溫煤焦油，其中萘及其同系 物含量為0.5~20%，一般中低溫煤焦油為1.5~6%，高溫煤焦油為6~15%，且主要集中在 205~230°C沸程范圍內。其中，在上述的步驟C的蒸餾塔分餾步驟中，將205~230°C餾分作 為供氫劑前驅物，此餾分段中富含萘及其同系物組分，經過上述步驟C的分餾過程后，供氫 劑前驅物餾分含量為8~20% (體積分數）。在上述的步驟D的固定床加氫步驟中，205~230 °C供氫劑前驅物餾分經加氫后含有四氫萘、十氫萘及其它們的烷基取代衍生物。隨著煤焦 油處理量的增加供氫劑前驅物餾分會不斷累積，切割出此餾分段并加氫后作為供氫劑是較 為經濟合理的方法。
[0043] 圖2是本實用新型實施例提供的煤焦油加工系統的結構示意圖，如圖2所示，該煤 焦油加工系統包括:混合器100、系統氫氣入口 200、物料加熱器300、懸浮床加氫反應器400、 蒸餾塔500、固定床加氫反應器600、氣液分離器700;其中，
[0044] 所述混合器100包括:煤焦油進料口 101、催化劑進料口 102、供氫劑與殘渣油混合 進料口 103以及混合器出料口 104，其中，所述混合器出料口 104與所述物料加熱器300連接； [0045]所述物料加熱器300包括:混合物料入口 301、加熱器氫氣入口 302、加熱進料出口 303,其中，所述混合物料入口301與所述混合器出料口 104連接，所述加熱器氫氣入口302與 系統氫氣入口 200連接，所述加熱進料出口 303與所述懸浮床加氫反應器400連接；
[0046] 所述懸浮床加氫反應器400包括：懸浮床底部物料進口 401、上部加氫產物出口 402,其中，所述懸浮床底部物料進口401與所述物料加熱器300的加熱進料出口303連接，所 述上部加氫產物出口 402與所述蒸餾塔500連接；
[0047]所述蒸餾塔500包括:蒸餾塔底部物料進口 501、蒸餾塔頂部氣體出口 502、石腦油 餾分側線抽出口 503、供氫劑前驅物餾分側線抽出口 504、柴油餾分側線抽出口 505及塔底重 殘渣油組分出口 506，其中，所述蒸餾塔底部物料進口 501與所述懸浮床底部物料進口 401連 接，所述供氫劑前驅物餾分側線抽出口 504與所述固定床加氫反應器600連接；
[0048] 所述固定床加氫反應器600包括:頂部物料進口 601和底部加氫產物出口 602，其 中，所述頂部物料進口601與所述供氫劑前驅物餾分側線抽出口504連接，所述底部加氫產 物出口 602與所述氣液分離器700連接；
[0049] 所述氣液分離器700包括:氣液分離物料進口 701、氣液分離頂部氣體出口 702和底 部供氫劑出口 703，其中，所述氣液分離物料進口 701與所述底部加氫產物出口 602連接，所 述底部供氫劑出口 703以及所述塔底重殘渣油組分出口 506連接到所述混合器的供氫劑與 殘渣油混合進料口 103;
[0050]進一步的，所述煤焦油加工系統還包括氣體分離器800,其中，所述氣體分離器800 包括:第一氣體入口 801、第二氣體入口 802、頂部氫氣出口 803以及裂化氣出口 804;
[0051 ]進一步的，所述懸浮床加氫反應器還包括頂部循環氫氣入口 403，所述頂部循環氫 氣入口 403與所述氣體分離器的頂部氫氣出口 803連接；
[0052]其中，所述第一氣體入口 801與所述蒸餾塔頂部氣體出口 502連接，所述第二氣體 入口 802與所述氣液分離頂部氣體出口 702連接，所述頂部氫氣出口 803與所述系統氫氣入 口 200共同連接到所述物料加熱器的加熱器氫氣入口 302。
[0053] 上述各個出入口可通過管道相連。
[0054] 下面不同實施例中進行的煤焦油加工過程中，采用的煤焦油原料的主要性質見表 1〇
[0055] 表1煤焦油主要性質
[0057] 實施例1
[0058]加工過程使用的煤焦油原料主要性質如表1所示。懸浮床加氫裂化單元的催化劑 選擇:鎳鐵礦粉末顆粒和環烷酸鉬，其中，鎳鐵礦顆粒粒徑為50wii，加入量為3.0 % (占懸浮 床混合物料質量的比重，下同）；環烷酸鉬加入量按鉬元素計為150yg/g(加入量定義同上）； 硫化劑選擇:升華硫粉;供氫劑加入量為15.0% (占懸浮床混合物料質量的比重，下同）；以 上所述的物料經混合器攪拌均勻后進入懸浮床加氫反應器；固定床加氫反應器中采用的催 化劑選擇y -Al2〇3為載體，采用硝酸鎳和偏鎢酸銨溶液共浸漬、焙燒，之后將Ni、W負載在y -Al2〇3上并經硫化處理，獲得固定床催化劑;其中，Ni0、W03質量分數分別為3.5%、15.0%，其 它主要操作條件及產物分布見表2。
[0059] 由表2可知，蒸餾所得供氫劑前驅物餾分含量為12.2%，經過固定床加氫后，其中 四氫萘、十氫萘含量分別為45.2%、35.4%，組合工藝的輕油總收率（占汽油、柴油、供氫劑 前驅物餾分之和的比重，下同）75.7%，總液體收率89.1 %，重油轉化率96.2%，懸浮床加氫 裂化反應器壁生焦量為0.2 %。
[0060] 實施例2
[0061]加工過程使用的煤焦油原料主要性質如表1所示。懸浮床加氫裂化單元的催化劑 選擇:赤泥粉末顆粒和硝酸鈷，其中，赤泥顆粒粒徑為30wii，加入量2.0% (占懸浮床混合物 料質量的比重，下同）；硝酸鈷水溶液加入量按鈷元素計為250iig/g(加入量定義同上）；硫化 劑選擇升華硫粉;供氫劑加入量為25.0 % ;以上所述的物料經混合器攪拌均勻后進入懸浮 床加氫反應器；固定床加氫反應器中采用的催化劑選擇以高嶺土制備的硅鋁材料為載體， 采用硫酸鎳、磷鎢酸銨共浸漬、焙燒，制備催化劑，催化劑中Ni0、W0 3質量分數分別為2.6%、 18.0%，其它主要操作條件及產物分布見表2。
[0062]由表2可知，蒸餾所得供氫劑前驅物含量為15.3%，經過固定床加氫后，其中四氫 萘、十氫萘含量分別為48.1 %、45.3%，組合工藝的輕油總收率83.9%，總液體收率92.5%， 重油轉化率98.5%，懸浮床加氫裂化反應器壁生焦量為0.1 %。
[0063] 對比例1
[0064]本對比例采用170~350°C餾分作為供氫劑前驅物餾分，通過本方法中的蒸餾塔切 割出170~350°C柴油餾分的一部分經固定床加氫后作為供氫劑，其他操作步驟和條件參照 實施例2，產物分布及反應條件見表2。
[0065]由表2可知，蒸餾所得170~350°C柴油餾分含量為45.2%，部分經固定床加氫處理 后獲得四氫奈、十氫萘含量分別為15.2%、13.5%，組合工藝的輕油總收率60.5%，總液體 收率85.1 %，重油轉化率85.6%，固定床加氫裂化反應器壁生焦量為1.5%。
[0066]對比實施例2可知，本組合加工方法明顯提高了輕油收率、總液體收率和重油轉化 率，更重要的是降低了懸浮床加氫反應器壁的結焦，可有效延長開工周期。
[0067] 對比例2
[0068] 本對比例中煤焦油在懸浮床加氫裂化反應過程中不添加催化劑和供氫劑，反應條 件參照實施例1，操作條件及產物分布見表2。
[0069]由表2可知，懸浮床加氫反應器壁生焦量為5.3 %，顯著高于有催化劑和供氫劑存 在時的情況，供氫劑前驅物餾分含量為8.4%，也顯著低于實施例1~2中的供氫劑前驅物餾 分收率，通過固定床加氫反應后生成的四氫奈和十氫萘的含量也明顯降低，說明供氫劑前 驅物中有效組分含量較低，從而體現出本組合工藝的優點。
[0070]表2實施例及對比例主要操作條件及產物分布
【主權項】
1. 一種煤焦油加工系統，其特征在于，所述系統包括:系統氫氣入口、混合器、物料加熱 器、懸浮床加氫反應器、蒸餾塔、固定床加氫反應器、氣液分離器;其中， 所述混合器包括:煤焦油進料口、催化劑進料口、供氫劑與殘渣油混合進料口以及混合 器出料口，其中，所述混合器出料口與所述物料加熱器連接； 所述物料加熱器包括:混合物料入口、加熱器氫氣入口、加熱進料出口，其中，所述混合 物料入口與所述混合器出料口連接，所述加熱器氫氣入口與系統氫氣入口連接，所述加熱 進料出口與所述懸浮床加氫反應器連接； 所述懸浮床加氫反應器包括:懸浮床底部物料進口、上部加氫產物出口，其中，所述懸 浮床底部物料進口與所述物料加熱器連接，所述上部加氫產物出口與所述蒸餾塔連接； 所述蒸餾塔包括：蒸餾塔底部物料進口、蒸餾塔頂部氣體出口、石腦油餾分側線抽出 口、供氫劑前驅物餾分側線抽出口、柴油餾分側線抽出口及塔底重殘渣油組分出口，其中， 所述蒸餾塔底部物料進口與所述懸浮床加氫反應器連接，所述供氫劑前驅物餾分側線抽出 口與所述固定床加氫反應器連接； 所述固定床加氫反應器包括:頂部物料進口和底部加氫產物出口，其中，所述頂部物料 進口與所述蒸餾塔連接，所述底部加氫產物出口與所述氣液分離器連接； 所述氣液分離器包括:氣液分離物料進口、氣液分離頂部氣體出口和底部供氫劑出口， 其中，所述氣液分離物料進口與所述固定床加氫反應器連接，所述底部供氫劑出口以及所 述塔底重殘渣油組分出口連接到所述混合器的供氫劑與殘渣油混合進料口。2. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括:氣體分離器;所述氣體分離器包 括:第一氣體入口、第二氣體入口、頂部氫氣出口以及裂化氣出口； 所述懸浮床加氫反應器還包括頂部循環氫氣入口，所述頂部循環氫氣入口與所述氣體 分離器的頂部氫氣出口連接； 其中，所述第一氣體入口與所述蒸餾塔頂部氣體出口連接，所述第二氣體入口與所述 氣液分離頂部氣體出口連接，所述頂部氫氣出口與所述系統氫氣入口共同連接到所述物料 加熱器的加熱器氫氣入口。
【文檔編號】C10G67/00GK205635500SQ201620350489
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】朱元寶, 閆琛洋, 許梅梅, 杜少春, 吳道洪
【申請人】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司