一种煤焦油全馏分加氢提质的方法及其系统技术方案

一种煤焦油全馏分加氢提质的方法及其系统，所述方法包括煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合后依次进入分离系统，固定床脱金属反应器和脱水系统，脱除固体颗粒物、金属和水后，得到净化混合物物料，所得净化混合物进入加氢单元进行反应，分离反应产物得到石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油。本发明专利技术提供的方法和系统能有限实现煤焦油全馏分的最大化利用，并且显著延长加氢单元装置的运行周期。

A method and system for hydrogenation upgrading of coal tar

【技术实现步骤摘要】
一种煤焦油全馏分加氢提质的方法及其系统
本专利技术一种煤焦油全馏分加氢提质的方法及其系统。
技术介绍
随着社会经济持续、高速发展，我国对石油产品的需求也日益增加。然而，石油属于不可再生能源，正面临日趋枯竭的危机。相比之下，中国煤炭储量比较丰富，因此，由煤炭制取液体燃料已成为煤加工利用的一个基本方向。另一方面，随着国际、国内钢铁行业和煤炭分级利用的快速增长，炼焦和热解工业呈现高增长的趋势，煤焦油的产量越来越大，煤焦油的清洁加工和有效利用也变得越来越重要。目前，常规的加工方法是经过预处理蒸馏切取组分集中的各种馏分，再对各种馏分用酸碱洗涤、蒸馏、聚合、结晶等方法进行处理提取纯产品；也有一部分煤焦油经过酸碱精制后作为劣质燃料油被直接燃烧，或直接乳化后作为乳化燃料燃烧。煤焦油中所含硫、氮等杂质在燃烧过程中变成硫和氮的氧化物释放到大气中造成大气污染，而酸碱精制过程中又会产生大量污水，会严重污染环境。因此，无论是从环境保护的角度还是从环境综合利用方面来看，都希望找到一个有效的化学加工途径，使煤焦油得到提质，以扩大其自身利用价值。因此，近年来采用加氢手段进行煤焦油提质的越来越多，但是目前大都采用切割馏分加氢提质，即对煤焦油首先进行分馏，将20％左右的煤沥青从煤焦油中分离出来，将80％左右的轻馏分煤焦油进行加氢提质。采用切割馏分加氢的工艺路线虽然降低了加氢的难度，但是将会损失20％左右的轻质油收率，因此经济上并非最优方案。国内也有相关机构对煤焦油全馏分加氢进行了研究。CN104449842A公开了一种煤焦油全馏分加氢的方法，具体步骤为：(1)煤焦油先通过浆态床反应器进行加氢，在温度400-500℃、压力15-20MPa的条件下进行加氢；(2)浆态床加氢产物经减压塔分离，底部排出部分重组分；(3)减压塔顶物流进入固定床加氢反应器，在温度380-500℃、压力13-18MPa的条件下进行加氢精制和加氢裂化；(4)固定床加氢产物经分馏塔分离为石脑油、柴油、蜡油和重油，其中重油循环回浆态床反应器，蜡油循环回固定床反应器。CN102796560B公开了一种煤焦油全馏分加氢的方法。具体步骤为：(1)煤焦油全馏分净化处理，脱除其中的水分、金属和固体杂质；(2)净化后的煤焦油与氢气在150-250℃、3-8MPa的条件下经过15-40分钟的混合，得到气液平衡的液体物料；(3)气液平衡的液体物料进入固定床加氢反应器进行加氢，反应温度260-410℃、压力9-14MPa、体积空速0.28-2.6h-1，氢油体积比1000-1800；(4)固定床反应产物经过蒸馏得到汽油馏分、柴油馏分、尾油。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种煤焦油全馏分加氢提质的方法和系统，提供了一种煤焦油全馏分转化率高、成本低、装置运行周期长的方法和系统。本专利技术提供的方法，包括：(1)煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合，所得混合物进入分离系统，分离出其中的固体颗粒物，得到脱固混合物物料，(2)步骤(1)所得脱固混合物物料与蒸汽混合后进入加热炉，经加热后进入固定床脱金属反应器，与捕金属剂接触，脱除其中的金属，得到脱金属混合物物料，捕金属剂为负载至少Fe、Ti、Co中一种金属的负载型催化剂，载体选自氧化铝、氧化硅、活性炭中的一种或几种，(3)步骤(2)所得脱金属混合物物料进入脱水系统，脱除其中的水分，得到净化混合物物料，(4)净化混合物物料与氢气混合后进入加氢单元，加氢单元设置第一反应区、第二反应区、气液分离区和分馏区，第一反应区中装填加氢精制催化剂，第二反应区中装填加氢裂化催化剂，加氢反应产物经气液分离区和分馏区后，得到富氢气体、水、石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油。在本专利技术其中一种实施方式中，在步骤(4)加氢单元内，在步骤(4)加氢单元内设置一个气液分离区，第一反应区的反应流出物和第二反应区的反应流出物一起进入所述气液分离区；净化混合物物料与氢气一起进入第一反应区与加氢精制催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区，分离得到富氢气体、水和液体物流，液体物流进入分馏区，分馏得到石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油；部分加氢尾油进入第二反应区与加氢裂化催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区进行分离，另一部分加氢尾油返回步骤(1)与煤焦油全馏分原料进行混合。优选所述的富氢气体作为循环氢返回第一反应区和/或第二反应区。在本专利技术另一种实施方式中，在步骤(4)加氢单元内，设置两个气液分离区，第一反应区的反应流出物和第二反应区的反应流出物分别进入不同的气液分离区；净化混合物物料与氢气一起进入第一反应区与加氢精制催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区I进行分离，分离得到富氢气体、水和液体物流I，液体物流I进入第二反应区与加氢裂化催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区II进行分离，分离得到富氢气体、水和液体物流II，液体物流II进入分馏区，分馏得到石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油；部分加氢尾油返回第二反应区与加氢裂化催化剂接触，另一部分加氢尾油返回步骤(1)与煤焦油全馏分原料进行混合。优选所述的富氢气体作为循环氢返回第一反应区和/或第二反应区。本专利技术所述煤焦油，是指煤热解或煤造气或其它过程产生的煤焦油。所述煤焦油全馏分原料可以是煤造气产生的低温煤焦油、也可以是煤热解过程(包括低温炼焦、中温炼焦、高温炼焦过程)产生的低温煤焦油或中温煤焦油或高温煤焦油的全馏分原料，以及上述煤焦油全馏分原料的混合油。在本专利技术中，步骤(1)中煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合，混合后进入分离系统。优选所得混合物的温度为50-100℃，更优选为70-90℃；加氢尾油与煤焦油全馏分原料的质量比为1:9-5:5，更优选为2:8-4:6。在优选的情况下，步骤(1)所述分离系统过滤器、卧螺离心机、碟片离心机中的一种或几种，进一步优选为卧螺离心机。优选脱固混合物物料中的机械杂质含量降低至小于0.01重量％。在优选的情况下，步骤(2)中蒸汽压力为0.5-4.0Mpa，优选为0.5-2.0Mpa，以重量计，蒸汽量为脱固混合物物料的1％-8％，优选为1％-3％。在优选的情况下，捕金属剂是以氧化铝、氧化硅、活性炭其中的一种或几种混合物为基体，通过Fe、Ti、Co中一种或多种金属盐溶液浸渍后，在120℃-180℃温度下烘干后得到，更优选在130℃-150℃温度下烘干。进一步优选，Fe的金属盐溶液为0.01-0.1mol/L的FeSO4溶液，Ti的金属盐溶液为0.1-1.0mol/L的TiCl4溶液，Co的金属盐溶液为0.01-0.1mol/L的Co2(NO)3溶液。在优选的情况下，固定床脱金属反应器的操作条件为：压力0.5-4.0MPa、温度180-280℃、体积空速0.3-3.0h-1。所得的脱金属混合物物料中金属含量不高于20μg/g。在优选的情况下，步骤(3)所述脱水系统为高温脱水塔和/或离心机，净化混合物物料中水含量不高于300μg/g。在本专利技术步骤(4)中，净本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤焦油全馏分加氢提质的方法，包括：/n(1)煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合，所得混合物进入分离系统，分离出其中的固体颗粒物，得到脱固混合物物料，/n(2)步骤(1)所得脱固混合物物料与蒸汽混合后进入加热炉，经加热后进入固定床脱金属反应器，与捕金属剂接触，脱除其中的金属，得到脱金属混合物物料，捕金属剂为负载至少Fe、Ti、Co中一种金属的负载型催化剂，载体选自氧化铝、氧化硅、活性炭中的一种或几种，/n(3)步骤(2)所得脱金属混合物物料进入脱水系统，脱除其中的水分，得到净化混合物物料，/n(4)净化混合物物料与氢气混合后进入加氢单元，加氢单元设置第一反应区、第二反应区、气液分离区和分馏区，第一反应区中装填加氢精制催化剂，第二反应区中装填加氢裂化催化剂，加氢反应产物经气液分离区和分馏区后，得到富氢气体、水、石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤焦油全馏分加氢提质的方法，包括：
(1)煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合，所得混合物进入分离系统，分离出其中的固体颗粒物，得到脱固混合物物料，
(2)步骤(1)所得脱固混合物物料与蒸汽混合后进入加热炉，经加热后进入固定床脱金属反应器，与捕金属剂接触，脱除其中的金属，得到脱金属混合物物料，捕金属剂为负载至少Fe、Ti、Co中一种金属的负载型催化剂，载体选自氧化铝、氧化硅、活性炭中的一种或几种，
(3)步骤(2)所得脱金属混合物物料进入脱水系统，脱除其中的水分，得到净化混合物物料，
(4)净化混合物物料与氢气混合后进入加氢单元，加氢单元设置第一反应区、第二反应区、气液分离区和分馏区，第一反应区中装填加氢精制催化剂，第二反应区中装填加氢裂化催化剂，加氢反应产物经气液分离区和分馏区后，得到富氢气体、水、石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)加氢单元内设置一个气液分离区，第一反应区的反应流出物和第二反应区的反应流出物一起进入所述气液分离区；
净化混合物物料与氢气一起进入第一反应区与加氢精制催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区，分离得到富氢气体、水和液体物流，液体物流进入分馏区，分馏得到石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油；部分加氢尾油进入第二反应区与加氢裂化催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区进行分离，另一部分加氢尾油返回步骤(1)与煤焦油全馏分原料进行混合。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)加氢单元内设置两个气液分离区，第一反应区的反应流出物和第二反应区的反应流出物分别进入不同的气液分离区；
净化混合物物料与氢气一起进入第一反应区与加氢精制催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区I进行分离，分离得到富氢气体、水和液体物流I，液体物流I进入第二反应区与加氢裂化催化剂接触进行反应，其反应流出物进入气液分离区II进行分离，分离得到富氢气体、水和液体物流II，液体物流II进入分馏区，分馏得到石脑油馏分、柴油馏分和加氢尾油；部分加氢尾油返回第二反应区与加氢裂化催化剂接触，另一部分加氢尾油返回步骤(1)与煤焦油全馏分原料进行混合。


4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)中煤焦油全馏分原料与加氢尾油混合，所得混合物的温度为50-100℃，优选为70-90℃；加氢尾油与煤焦油全馏分原料的质量比为1:9-5:5，优选为2:8-4:6。


5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述分离系统为选自过滤器、卧螺离心机、碟片离心机中的一种或几种。


6.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(2)中蒸汽压力为0.5-4.0Mpa，优选为0.5-2.0Mpa，以重量计，蒸汽量为脱固混合物物料的1％-8％，优选为1％-3％。


7.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，捕金属剂是以氧化铝、氧化硅、活性炭其中的一种或几种混合物为基体，通过Fe、Ti、Co中一种或多种金属盐溶液浸渍后，在120℃-180℃温度下烘干后得到，优选在130℃-150℃温度下烘干。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，Fe的金属盐溶液为0.01-0.1mol/L的FeSO4溶液，Ti的金属盐溶液为0.1-1.0mol/L的TiCl4溶液，Co的金属盐溶液为0.01-0.1mol/L的Co2(NO)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，李猛，梁家林，胡志海，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11