一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的装置及方法，属于炼油、石油化工、煤化工领域。该方法将加氢处理、精馏、聚合反应和离心分离四种工艺有机结合，将渣油/煤焦油加氢处理后通过精馏塔进行分离，塔顶产出汽油，塔中产出轻柴油和重柴油，塔底产物经过聚合反应离心分离、溶剂混合、水洗，生产我国急需的碳微球，同时副产浸渍剂沥青。本发明专利技术可脱除原料中大部分硫、氮和重金属等杂质，同时可使大分子稠环芳烃饱和为三环或四环芳烃，显著改善原料的性能，优化操作条件；使得轻质油收率提高，得到的汽油和汽柴油、重柴油均为成品油，塔底重油是聚合反应的优质原料，并且生成附加值高的碳微球，业化应用经济效益好，工业装置投资回收期短。

【技术实现步骤摘要】
一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的装置及方法
本专利技术属于炼油、石油化工、煤化工领域，更具体地说，是一种加氢处理、精馏、聚合反应和离心分离四种工艺有机结合的将渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的装置及方法，将渣油/煤焦油加氢处理后通过精馏塔进行分离，塔顶产出汽油，塔中产出轻柴油和重柴油，塔底产物经过聚合反应离心分离、溶剂混合、水洗，生产我国急需的碳微球，同时副产浸渍剂沥青。
技术介绍
渣油/煤焦油加氢处理是加工和改善其质量的重要工艺手段。通过加氢处理，可脱除渣油/煤焦油中的硫、氮、金属等杂质，并改善产品分布，提高产品质量，优化操作条件。目前，全世界渣油加氢处理总的加工能力已近14000万吨/年，在诸多的渣油加氢处理工艺中，固定床加氢处理技术比较成熟可靠，占总加工能力的84％以上。我国已经形成了一个庞大的煤焦化、乙炔化、煤制燃料油、煤制烯烃、煤制天然气的煤化工体系，每年耗煤34亿吨，除生产出计划产品外，每年还副产出约2000万吨的煤焦油。对煤焦油轻质化提高使用价值，不仅经济效益高，同时对保护环境也有重要意义。对煤焦油采用加氢的方法来生产化工产品的技术已经存在，并且利用加氢技术将煤焦油加工成燃料油的方法在上世纪也有过研究，但是限于当时的技术条件，工艺操作条件需高温高压，基本上没有成功。近年来，受石油资源的影响以及原油处理量和加工能力的限制，轻质油品的产量远远不能满足市场需求，这为煤焦油加氢精制提供了经济可能性。而加氢精制工艺不断完善、催化剂活性的改进，也为其提供了技术可能性。目前煤焦油加氢的方法，其中：中国专利技术专利CN1464031A公开了一种煤焦油加氢生产柴油的方法。该方法描述的主要是煤焦油首先经过分馏，得到的重馏分不作为加氢处理的原料，只是对煤焦油中的轻质馏分进行加氢处理，由于未使用加氢裂化催化剂，加工过程得到的柴油馏分只能作为柴油产品的调和组分，而且也没有对煤焦油进行完全利用，导致轻质油品整体收率大大降低。中国专利技术专利CN1464031A公开了一种煤焦油加氢工艺及催化剂。该专利要求开发特殊的专用催化剂，流程为普通的加工工艺流程，而且只对原料进行了改质，另外其加氢改质催化剂中含有分子筛，对煤焦油加氢生成的水非常敏感，由于水蒸汽或者水的存在会使催化剂遭到破坏，这样降低了催化剂的使用寿命，严重地破坏了催化剂的性能而导致床层压降上升，造成装置停工。美国专利US4,855,037公开了一种煤焦油加氢处理的催化剂及方法。该方法是将加氢处理后的煤焦油用于延迟焦化。加氢工艺是作为煤焦油延迟焦化的预处理工艺出现的，并不直接生产轻质油品等目的产品。并且该方法主要是处理重质油，操作压力高，投资较大。自1973年Honda等通过对沥青进行分离从而发现微米级的中间相碳微球以来，由于其优异的性能及广阔的应用前景，碳微球得到了可研人员的重点研究。碳微球是由石墨片层在玻璃相的石墨结构间断分布而构成，碳微球由于具有层片分子平行堆砌的结构，又兼具有球形的特点，球径小而分布均匀，这些结构特点使其具有高比表面，优异的化学稳定性及热稳定性等性能，使其成为很多新型材料，如可以制备高强度高密度C/C复合材料、高性能液相色谱柱高比表面活性碳材料，锂离子电池负极材料等一系列高性能碳材料。目前可用作锂离子电池负极的炭材料主要有石墨、热解碳、碳纤维、焦炭等。多项研究结果表明，焦炭的比容量较低。一些热解碳或碳纤维虽具有较高的比容量和循环寿命,但是制备工艺通常比较复杂,成本较高,并且对于那些难石墨化或未石墨化的热解碳或碳纤维而言,不具有石墨那样的放电平台。由炭微球石墨化后得到的石墨则具有结晶度高、导电性好、材料的充放电可逆容量与充放电效率及工作电压都较高、充放电电压曲线较为平坦的特性,是一种性能较好的锂离子电池负极碳材料。目前大量的锂离子电池已采用炭微球石墨类碳材料作为电池的负极。高性能大功率的电池制备技术是新能源汽车发展的关键，优异的负极材料市场需求量非常大。近年来我国针状焦技术取得了重大突破，为生产大口径超高功率电极奠定了良好基础，国内急需大量浸渍剂沥青为超高功率电极生产提供辅助原料，目前国内还没有浸渍剂沥青专业生产厂。USP4,894,144提出了一种同时制备低硫焦和高硫焦的方法，该方法对直馏渣油进行加氢预处理，加氢后的渣油分两部分，分别经焦化后再煅烧制得针状焦和高硫石油焦，但是针状焦的产量低。CN1309164A报道了一种将渣油和焦化瓦斯油、氢气一起混合，先进行加氢处理，经分离得到的加氢后渣油和其他生产针状焦的常规原料一起进行延迟焦化，生产针状焦的工艺方法。CN1325938A公开了一种用常压含硫渣油生产针状石油焦的方法，原料依次经过加氢精制、加氢脱金属、加氢脱硫后，经分馏得到的重馏分进入延迟焦化装置，生产针状石油焦。这两种工艺将传统的渣油加氢和延迟焦化工艺简单组合起来，在操作条件和能量利用方面不够优化。CN101434865A公开了一种加氢处理-催化裂化组合工艺方法。重质馏分油进入第一加氢反应区，生成油经高压分离得到气体和液体，气体脱硫后和液体一起进入第二加氢处理反应区，生成油经高压分离罐分离得到气体和液体，气体返回第一加氢处理反应区，重质油进入催化裂化装置得到轻质油和循环油，循环油返回催化裂化或者加氢处理装置。CN102041095A公开了一种组合工艺方法。渣油原料首先进行加氢反应，反应流出物气液分离，气相循环用于加氢反应，液相不经分馏直接进入催化裂化装置；催化裂化反应流出物分离出干气、液化气、催化裂化汽油馏分，柴油馏分返回催化裂化装置，回炼油和油浆返回渣油加氢装置。这两种加氢处理与催化裂化组合工艺存在汽油收率低，热能损耗大，设备投资高等不利因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用渣油/煤焦油加氢处理、精馏、聚合反应和离心分离四种工艺有机结合生产碳微球的装置及方法。本专利技术可以最大量生产我国急需的高附加值碳微球，同时副产汽油、轻柴油、重柴油和浸渍剂沥青。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的方法，该方法包括以下步骤：(1)原料油和氢气混合后输送至加氢加热炉进行加热，加热后再输送至加氢处理单元，在加氢催化剂存在下进行加氢反应，反应结束后的产物输送至精馏塔，精馏塔顶部分离出的油气经冷凝后液体作为汽油产品使用，精馏塔中部产出轻柴油及重柴油，精馏塔底部产出塔底重油；(2)所述的塔底重油和炭黑混合后进入聚合反应器，在N2的保护下进行反应，反应结束后产生的气体从聚合反应器上部排出，产生的液体产物和溶剂一起输送至混合容器中进行混匀并自然冷却；(3)步骤(2)自然冷却后的液体经离心分离，分离后的固相产物经水洗，吹扫，分级，得到碳微球，分离后的液相产物为浸渍剂沥青。本专利技术技术方案中：步骤(1)中所述的加氢催化剂为由活性金属、载体和助剂组成，其中所述活性金属选自Pt、Pd中的一种或两种或还原态镍，活性金属Pt和/或Pd在催化剂中的重量含量为0.05％～1％，还原态镍以氧化物重量计在催化剂中的重量含量为30wt％～80wt％，载体为Al2O3或Al2O3-SiO2，所述助剂中含有元素P、Ti、B或Zr。，在一些优选的技术方案中所述的加氢催化剂还包括助剂，助剂中含有元素P、Ti、B或Zr。本专利技术技术方案中：步骤(1)中加氢加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)原料油和氢气混合后输送至加氢加热炉进行加热，加热后再输送至加氢处理单元，在加氢催化剂存在下进行加氢反应，反应结束后的产物输送至精馏塔，精馏塔顶部分离出的油气经冷凝后液体作为汽油产品使用，精馏塔中部产出轻柴油及重柴油，精馏塔底部产出塔底重油；(2)所述的塔底重油和炭黑混合后进入聚合反应器，在N

【技术特征摘要】
1.一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)原料油和氢气混合后输送至加氢加热炉进行加热，加热后再输送至加氢处理单元，在加氢催化剂存在下进行加氢反应，反应结束后的产物输送至精馏塔，精馏塔顶部分离出的油气经冷凝后液体作为汽油产品使用，精馏塔中部产出轻柴油及重柴油，精馏塔底部产出塔底重油；(2)所述的塔底重油和炭黑混合后进入聚合反应器，在N2的保护下进行反应，反应结束后产生的气体从聚合反应器上部排出，产生的液体产物和溶剂一起输送至混合容器中进行混匀并自然冷却；(3)步骤(2)自然冷却后的液体经离心分离，分离后的固相产物经水洗，吹扫，分级，得到碳微球，分离后的液相产物为浸渍剂沥青。2.根据权利要求1所述的渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的加氢催化剂包括活性金属和载体组成，其中所述活性金属选自Pt、Pd中的一种或两种或还原态镍，活性金属Pt和/或Pd在催化剂中的重量含量为0.05％～1％，还原态镍以氧化物重量计在催化剂中的重量含量为30wt％～80wt％，载体为Al2O3或Al2O3-SiO2。3.根据权利要求1所述的渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的方法，其特征在于：步骤(1)中加氢加热炉的入炉温度180～220℃、入炉压力7.0～10.0MPa；出炉温度360～400℃、出炉压力6.5～9.0MPa；加氢反应条件为：温度350～400℃，氢分压10～25MPa，体积空速0.5～2.0h-1，氢油体积比500～1200。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔保顺，陈幼军，郑战利，陈金樑，刘建文，张凤娇，王宇，芦霄然，
申请(专利权)人：中石化南京工程有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32