CN101372627B - 以焦炉气为原料生产清洁燃料油及高纯度化工产品的方法 - Google Patents

Abstract

一种以焦炉气为原料制取的清洁燃料油的方法，是将气体经过整合，使气体中H₂:CO＝1～2.1，同时气体经过净化后，合格的合成气在一定的温度和压力下合成清洁燃料油。本发明将焦炉气进行利用，生产目前市场看好的燃料油及蜡产品，变废为宝，符合国家的产业政策、环保政策的要求。将焦炉气转化成燃料油，减少气体直接燃烧带来的各种污染；所合成的液体燃料，其特点是低硫，不含任何重金属杂质，使用该燃料的发动机，其总烃排放指标、一氧化碳排放指标、硫化物和氮氧化物排放指标均优于目前市场的传统精炼和重整液体燃料。

Description

以焦炉气为原料生产清洁燃料油及高纯度化工产品的方法

技术领域

本发明属于化工合成技术领域，特别是一种利用通常认为的污染废弃气体比如炼焦焦炉气、电石尾气、煤层气等为原料生产清洁燃料油及高纯度化工产品的方法。

背景技术

焦炉气含大量的碳、氢化合物。目前，国内外利用焦炉气生产甲醇、合成氨及其他化工产品，国内随着天然气作为城市煤气的普遍使用，焦炉气已不再作为城市煤气的主要气源，大型焦化厂利用焦炉气生产甲醇、合成氨尿素等，国内一些中小焦化厂因缺少综合利用手段将焦炉气点天灯排放，对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以焦炉煤气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，以充分达到废气利用，减少污染和提高企业经济效益。

具体地说，一种以焦炉气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，包括气体整合工序、净化工序、费托合成工序，将焦炉气整合到使气体中H2:CO＝1-2.1，同时经过净化后，得到合格的合成气，合格的合成气在合适的温度和压力下进行合成反应生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后得到燃料油和高纯度化工产品。

气体整合工序中首先对焦炉气原料采用非催化部分氧化工艺将焦炉气中的甲烷转化为一氧化碳和氢气。

对焦炉气原料采用非催化部分氧化后采用水煤气、高炉煤气或转炉煤气作为补碳气源，使气体中H2:CO＝1-2.1。

气体整合工序中首先对焦炉气原料采用非催化部分氧化工艺为：焦炉气进入预热器以转化气为热源加热至500～700℃左右进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行。反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统，转化气热回收系统设置有焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器、气液分离器等，转化气经焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却气将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，经转化气精脱硫塔脱硫后送合成工序。

对采用非催化部分氧化工艺后的原料采用干法精脱硫，再经过深度脱硫使气体中的总硫小于20PPb。

合格的H2:CO＝1～2的合成气采用固定床多反应器串、并联形式，在合适的温度和压力下，进入合成反应器，在Fe和Co系催化剂作用下，生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后，得到蜡、轻油和重油。

合成压力为2.5～3.5MPa，操作温度在200～300℃。

合成工序中三个固定床反应器串、并联，反应后的气体不循环，作为燃料用；反应水处理后作为锅炉补充水，蜡、轻油和重油再经过精制后得到高纯度蜡和柴油

本发明本发明是以焦炉气为原料制取的清洁燃料油的方法，是将焦炉气经过整合，使气体中H₂:CO＝1～2.1，同时经过净化后，合格的合成气在一定的温度和压力下、在催化剂作用下合成燃料油。将焦炉气进行利用，生产目前市场看好的燃料油及蜡产品，变废为宝，符合国家的产业政策、环保政策的要求。将焦炉气转化成燃料油，减少气体直接燃烧带来的各种污染；所合成的液体燃料，其特点是低硫，不含任何重金属杂质，使用该燃料的发动机，其总烃排放指标、一氧化碳排放指标、硫化物和氮氧化物排放指标均优于目前市场的传统精炼和重整液体燃料。合成的液体燃料属于清洁燃料。所生成的蜡称F-T蜡，其纯度高，杂质含量低，属高纯蜡，可应用于高、尖领域，填补国内生产空白。汽车的尾气排放也是目前我国大气污染的重要来源。采用清洁液体燃料，降低汽车尾气造成的污染，也是液体燃料发展的必然出路。上述清洁燃料油的利用，可带来巨大的环保效应。采用本发明可以减少焦炉煤气的排放对环境造成的污染；是三种气体利用的新方法。采用本发明可生产出柴油和高纯度蜡。本发明所产生的废水和尾气均得到利用，废催化剂生产厂家回收，不会对环境造成污染。

附图说明

附图为本发明工艺流程图。

具体实施方式

如图所示，本发明方法包括以下工序：焦炉气压缩、焦炉气非催化转化、精脱硫和深度净化、费托合成、油品精制，另外为了弥补焦炉气转化后氢多碳少，并且使气体得到充分利用，另建一套补碳装置等。

基本工艺流程为：

焦化厂来的已达城市煤气规格的焦炉煤气经过压缩后，进行转化使甲烷转化为一氧化碳和氢气，再经干法脱硫脱净化，使气体中的硫含量小于0.02ppm，再与来自补碳装置的气体混合后，至费托(F-T)合成，合成的产品经过冷却分离得到轻油、重油和蜡，经过精制后得到柴油和精品蜡。

详细工艺流程如下：

①焦炉气非催化转化：

焦炉气转化工艺采用非催化部分氧化工艺法，焦炉气进入预热器(以转化气为热源)加热至500～700℃左右进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行。反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统。

转化气热回收系统设置有焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器、气液分离器等，转化气经焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却气将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，经转化气精脱硫塔脱硫后送合成。

②气体的净化：

焦炉气中少量硫的存在将影响合成催化剂的正常使用和寿命，在进合成前必须脱除干净。

由于本装置采用非催化部分氧化工艺，在高温下转化，转化后气体中硫的形式主要为H2S和少量的COS，因此采用有机硫水解剂将有机硫水解为无机硫，再用活性炭将H2S脱除，将转化气中的总硫脱至0.1PPm以下，再经深度净化，使气体中的总硫小于0.02PPm，满足油合成要求，工艺流程如下：

自转化工序来的转化气经活性炭脱硫槽，使气体中的总硫达到0.1PPm。再经过深度脱硫，将总硫脱至小于0.02PPm。脱硫后的气体与从煤气中提取的一氧化碳混合后至合成工序。

③合成气的制取

针对转化后的焦炉煤气存在氢多碳少的状况，H2:CO≈2.65，而F-T合成所需要的H2:CO≈1～2.1，因此必须对该气体进行补碳。

对于有炼钢的焦化企业，可以利用转炉煤气或高炉煤气中的一氧化碳，转炉煤气中一氧化碳含量大约为60％左右，高炉煤气中一氧化碳为25％左右，采用变压吸附工艺对转炉煤气或高炉煤气进行提取一氧化碳，提取出的一氧化碳经压缩后与转化后的焦炉气按一定的比例混合，达到合成所需的合成气。

对于没有以上气体作为补碳的气源，可新建煤气气化装置，对转化气体进行补碳。

④费托合成工艺

本工艺采用固定床多反应器串、并联形式，反应后气体不循环的工艺技术，合成压力为2.5～3.5MPa，操作温度在200～300℃，使用Fe和Co系催化剂。具有产品质量高，设备易制造的特点。

合格的合成气预热至反应起始温度，然后进入合成反应器进行反应。合成塔出口气体首先经石蜡分离器分离气体中的石蜡，然后经重油冷却器冷却后至重油分离器，分离出气体中的重油，气体再经轻油冷却器冷却后至轻油分离器，分离出其中的轻油和水，未反应的气体至下一个反应器继续反应，各反应器的油水混合物经分离器分离后，油至中间槽，反应水至反应水槽，处理后回用。蜡、重油和轻油至精制工序。

油合成工艺区别与甲醇反应主要在于其所生成的反应水，反应水的量较大，一般为油的1.3倍左右，这部分水只含少量的油类等，进行处理后可作为锅炉用水。

反应后的尾气主要成分为未反应的CO、H2、CO2、烃类等，作为燃料使用。

需要指出的是，本发明中下列技术为公知技术，本发明不做限定，同时也不在具体描述。

1、有机硫水解剂是一类催化剂，COS水解催化剂应用于水煤气、半水煤气、合成氨、甲醇及费托合成原料气等。主要成分是：活性氧化铝市场；通用型号有EH—2、RH101、A911、T504等。

化学反应通式：COS+H₂O＝H₂S+CO₂；CS₂+2H₂O＝2H₂S+CO₂

2、费托合成工艺是通用工艺，固定床反应器是通用设备。

3、、铁系费托合成催化剂，主要成分是氧化态为Fe₂O₃，还原态为Fe₃O₄、Fe₃C；钴系费托合成催化剂，主要成分是氧化态为Co₃O₄，还原态为Co。

Claims (1)

1.一种以焦炉气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，包括气体整合工序、净化工序、费托合成工序，其特征是：将焦炉气整合到使气体中H₂∶CO＝1-2.1，同时经过净化后，得到合格的合成气，合格的合成气在合适的温度和压力下进行合成反应生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后得到燃料油和高纯度化工产品；并且气体整合工序中首先对焦炉气原料采用非催化部分氧化工艺为：焦炉气进入预热器以转化为气为热源加热至500℃～700℃进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行；反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统，转化气热回收系统设置有焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器及气液分离器，转化气经焦炉气预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却器将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，经转化气精脱硫塔脱硫后送合成工序。

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