CN103160305A

CN103160305A - 一种采用煤直接制备燃料油的系统及工艺

Info

Publication number: CN103160305A
Application number: CN2013101095381A
Authority: CN
Inventors: 郑化安; 徐婕; 张生军; 尚建选; 闵小建; 赵奕程; 张栋博; 杨小彦; 侯文杰; 李鑫; 马勇; 贾培军
Original assignee: Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN103160305B

Abstract

一种采用煤直接制备燃料油的系统及工艺，包括相互连通的包括煤热解单元A、煤焦油加氢提质单元B和煤气化制油单元C；本发明提供的煤直接制高品质燃料油的系统和工艺能够从原料煤直接生产出满足《世界燃料规范》II类以上要求的高品质柴油，同时省却复杂的提质工艺系统，极大地降低了加工成本。

Description

一种采用煤直接制备燃料油的系统及工艺

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种采用煤直接制备燃料油的系统及工艺。

背景技术

我国是煤资源丰富而石油资源相对短缺的国家，随着国民经济的快速发展，我国对油品的需求持续增长，导致了原油进口量的逐年增长，2012年中国原油进口量约为2.71亿吨，占我国原油加工总量的一半以上，为了缓解国民经济对进口原油的依赖性发展，因此以煤为原理生产燃料油的技术已成为关系到国家能源安全的战略问题。

目前常用的煤制油技术主要有煤直接液化技术（如HTI，IGOR和NEDOL等工艺），煤间接液化技术（Sacol，MDS，MTG，Syntroleum等工艺）、以及煤焦油加氢精制的过程。煤直接液化技术所得油品硫、氮等杂质含量较高，十六烷值低，凝点较低；煤间接液化技术制得的燃料油不含硫、氮等杂质，但十六烷值过高，凝点较高，须经过较苛刻的加氢提质工艺，花费过大的代价才可生产出合格的柴油产品；煤间接液化所得柴油十六烷值高达70，而煤焦油加氢工艺所得柴油十六烷值在30-35之间,均不符合《世界燃料规范》II类标准柴油标准，需经过提质才可使用或仅作为柴油调和油。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够采用原料煤直接生产出满足《世界燃料规范》II类以上要求的高品质柴油，同时省去复杂的提质工艺系统，极大地降低了加工成本的采用煤直接制备燃料油的系统及工艺。

为达到上述目的，本发明系统包括：包括与原料煤相连的煤热解单元A、煤热解单元A的氢气出口和热解煤焦油出口与煤焦油加氢提质单元B相连通，煤热解单元A的半焦出口与煤气化制油单元C相连通，煤焦油加氢提质单元B与煤气化制油单元C的出口分别与油品调配槽相连通。

所述的煤热解单元A包括与原料煤相连的热解炉以及与热解炉顶部热解油气出口相连通的油气分离设备，油气分离设备的氢气出口和热解煤焦油出口与煤焦油加氢提质单元B相连通。

所述的油气分离设备包括与热解炉的热解油气出口相连通的分离器，分离器的脱尘热解油气出口与冷凝塔入口相连接，分离器底部设有半焦粉出口，冷凝塔顶部设有热解煤气出口，底部设有热解煤焦油出口，冷凝塔的热解煤气出口与开设有氢气出口的变压吸附装置的入口相连接，变压吸附装置顶部开设有脱氢煤气出口。

所述的煤焦油加氢提质单元B包括与煤热解单元A的冷凝塔下端热解煤焦油出口相连的加热炉，加热炉的预热煤焦油出口与加氢精制反应器顶部入口相连接，且煤热解单元A的变压吸附装置的氢气出口与加氢精制反应器相连通，加氢精制反应器的成品油出口经油品分割设备后与油品调配槽相连通。

所述的油品分割设备包括与加氢精制反应器的成品油出口相连通的高压分离塔，高压分离塔的顶部开设有高压轻组分杂质出口，高压分离塔的一次净化成品油出口与低压分离器进口连接，低压分离器的顶部开设有低压轻组分杂质出口，低压分离塔的二次净化成品油出口与常压精馏塔进口连接，常压精馏塔顶部及底部分别开设有轻组分杂质出口和重组分杂质出口，常压精馏塔的煤焦油加氢柴油出口与油品调配槽的入口相连。

所述的煤气化制油单元C包括与热解炉下端的半焦出口相连的气化炉，气化炉的下端开设有气化煤焦油出口，气化炉顶部气化粗煤气出口与合成气净化系统的入口相连，合成气净化系统的出口与费托合成反应器进口相连接，费托合成反应器的燃料油出口与气液分离器相连接，气液分离器的顶部开设有气体杂质出口，气液分离器的费托合成柴油出口与油品调配槽的入口相连通。

所述的合成气净化系统包括与气化炉顶部气化粗煤气出口相连通的旋风分离器，旋风分离器底部开设有固体杂质出口，旋风分离器的脱尘气化煤气出口与水洗塔的进口连接，水洗塔底部开设有洗涤杂质出口，水洗塔的合成气出口与费托合成反应器的入口相连。

所述的煤气化制油单元C的气化炉顶部气化粗煤气出口管路上安装有三通，三通中合成用粗煤气出口与旋风分离器进口连接，三通中热载体用粗煤气出口与热解炉相连通，且煤热解单元A的分离器底部半焦粉出口与煤气制油单元C中气化炉进口相连接，冷凝塔与加热炉之间还安装有混合槽，混合槽的混合煤焦油出口与加热炉的入口相连，且气化炉的下端的气化煤焦油出口还与混合槽的入口相连通。

本发明工艺如下：首先将粒度小于100mm的原料煤送入热解炉中进行热解，在500-800℃的状态下热解，半焦从热解炉底部排出进入气化炉中，转化为气化粗煤气和气化煤焦油，气化煤焦油从气化炉底部排出，气化粗煤气依次通过旋风分离器，水洗塔得到合成气，合成气进入费托合成反应器，在费托合成反应器中合成气转化为燃料油，并在气液分离器中实现费托合成柴油和气体杂质的分离，同时，热解炉热解生产的热解油气经过分离器得到脱尘热解油气和半焦粉，脱尘热解油气在冷凝塔中得到热解煤气和热解煤焦油，热解煤气在变压吸附装置中得氢气通入加氢精制反应器中，热解煤焦油进入加热炉中预热，预热煤焦油进入加氢精制反应器中加氢精制，随后所得成品油进入高压分离塔和低压分离器进行气液分离，经过两次分离后的二次净化成品油进入常压精馏塔，切割得煤焦油加氢柴油，随后和气液分离器中分离得到的费托合成柴油在油品调配槽中调配可得到高品质柴油。

所述的气化煤焦油从气化炉底部排出并与冷凝器分离出的热解煤焦油在混合槽中混合得到混合煤焦油，然后共同通入加热炉中；从分离器分离得到的半焦粉通入气化炉作为气化原料；气化炉的气化粗煤气通过三通其中0%-50%作为热载体用粗煤气返回热解炉，其余100%-50%的合成用粗煤气依次通过旋风分离器，水洗塔得到合成气。

有益效果：本发明提供的煤直接制高品质燃料油的系统和工艺能够从原料煤直接生产出满足《世界燃料规范》II类以上要求的高品质柴油，同时省却复杂的提质工艺系统，极大地降低了加工成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图中附图标记含义：

A-煤热解单元，B-煤焦油加氢提质单元，C-煤气化制油单元，1-热解炉，2-气化炉，3-旋风分离器，4-水洗塔，5-费托合成反应器，6-气液分离器，7-1-分离器，7-2-冷凝塔，8-变压吸附装置，9-加热炉，10-加氢精制反应器，11-高压分离塔，12-低压分离器，13-常压精馏塔，14-油品调配槽，15-原料煤，16-热解油气出口，17-半焦出口，18-气化煤焦油出口，19-气化粗煤气出口，20-固体杂质出口，21-脱尘气化煤气出口，22-洗涤杂质出口，23-合成气出口，24-燃料油出口，25-气体杂质出口，26-费托合成柴油出口，27-热解煤气出口，28-热解煤焦油出口，29-脱氢煤气出口，30-氢气出口，31-预热煤焦油出口，32-成品油出口，33-高压轻组分杂质出口，34-一次净化成品油出口，35-低压轻组分杂质出口，36-二次净化成品油出口，37-轻组分杂质出口，38-重组分杂质出口，39-煤焦油加氢柴油出口，40-高品质柴油，41-热载体用粗煤气出口，42-合成用粗煤气出口，43-混合煤焦油出口，44-三通，45-混合槽，46-脱尘热解油气出口，47-半焦粉出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：参见图1，本实施例包括与原料煤相连的煤热解单元A、煤热解单元A的氢气出口和热解煤焦油出口与煤焦油加氢提质单元B相连通，煤热解单元A的半焦出口与煤气化制油单元C相连通，煤焦油加氢提质单元B与煤气化制油单元C的出口分别与油品调配槽14相连通后输出高品质柴油40；

所述的煤热解单元A包括与原料煤15相连的热解炉1以及与热解炉1顶部热解油气出口16相连通的油气分离设备，油气分离设备的氢气出口30和热解煤焦油出口28与煤焦油加氢提质单元B相连通，其中，油气分离设备包括与热解炉1的热解油气出口16相连通的分离器7-1，分离器7-1的脱尘热解油气出口46与冷凝塔7-2入口相连接，分离器7-1底部设有半焦粉出口47，冷凝塔7-2顶部设有热解煤气出口，底部设有热解煤焦油出口，冷凝塔7-2的热解煤气出口27与开设有氢气出口30的变压吸附装置8的入口相连接，变压吸附装置8顶部开设有脱氢煤气出口29；

所述的煤焦油加氢提质单元B包括与煤热解单元A的冷凝塔7-2下端热解煤焦油出口28相连的加热炉9，加热炉9的预热煤焦油出口31与加氢精制反应器10顶部入口相连接，且煤热解单元A的变压吸附装置8的氢气出口30与加氢精制反应器10相连通，加氢精制反应器10的成品油出口经油品分割设备后与油品调配槽14相连通；其中，油品分割设备包括与加氢精制反应器10的成品油出口32相连通的高压分离塔11，高压分离塔11的顶部开设有高压轻组分杂质出口33，高压分离塔11的一次净化成品油出口34与低压分离器12进口连接，低压分离器12的顶部开设有低压轻组分杂质出口35，低压分离塔12的二次净化成品油出口36与常压精馏塔13进口连接，常压精馏塔13顶部及底部分别开设有轻组分杂质出口37和重组分杂质出口38，常压精馏塔13的煤焦油加氢柴油出口39与油品调配槽14的入口相连；

所述的煤气化制油单元C包括与热解炉1下端的半焦出口17相连的气化炉2，气化炉2的下端开设有气化煤焦油出口18，气化炉2顶部气化粗煤气出口19与合成气净化系统的入口相连，合成气净化系统的出口与费托合成反应器5进口相连接，费托合成反应器5的燃料油出口24与气液分离器6相连接，气液分离器6的顶部开设有气体杂质出口25，气液分离器6的费托合成柴油出口26与油品调配槽14的入口相连通，其中，合成气净化系统包括与气化炉2顶部气化粗煤气出口19相连通的旋风分离器3，旋风分离器3底部开设有固体杂质出口20，旋风分离器3的脱尘气化煤气出口21与水洗塔4的进口连接，水洗塔4底部开设有洗涤杂质出口22，水洗塔4的合成气出口23与费托合成反应器5的入口相连。

本发明具体工艺过程如下：

首先将粒度小于100mm的原料煤15送入热解炉1中进行热解，在500-800℃的状态下热解，半焦从热解炉1底部排出进入气化炉2中，转化为气化粗煤气和气化煤焦油，气化煤焦油从气化炉2底部排出，气化粗煤气依次通过旋风分离器3，水洗塔4得到合成气，合成气进入费托合成反应器5，在费托合成反应器5中合成气转化为燃料油，并在气液分离器6中实现费托合成柴油和气体杂质的分离，同时，热解炉1热解生产的热解油气经过分离器7-1得到脱尘热解油气和半焦粉，脱尘热解油气在冷凝塔7-2中得到热解煤气和热解煤焦油，热解煤气在变压吸附装置8中得氢气通入加氢精制反应器10中，热解煤焦油进入加热炉9中预热，预热煤焦油进入加氢精制反应器10中加氢精制，随后所得成品油进入高压分离塔11和低压分离器12进行气液分离，经过两次分离后的二次净化成品油进入常压精馏塔13，切割得煤焦油加氢柴油，随后和气液分离器6中分离得到的费托合成柴油在油品调配槽14中调配可得到高品质柴油40。

实施例2，参见图2，本发明实施例1的系统及工艺方法可实现以煤为原料制得高品质柴油，但是仍存在物料及能量利用不高等问题，针对这些问题在下述系统及工艺中提出改进措施①利用气化系统高温产品作为热解系统热载体提高能源的利用率；②控制产品分布实现目标产物高收率；③有效利用副产品增大物料利用率。本实施例煤气化制油单元C的气化炉2顶部气化粗煤气出口19管路上安装有三通44，三通44中合成用粗煤气出口42与旋风分离器3进口连接，三通44中热载体用粗煤气出口41与热解炉1相连通，且煤热解单元A的分离器7-1底部半焦粉出口17与煤气制油单元C中气化炉2进口相连接，冷凝塔7-2与加热炉9之间还安装有混合槽45，混合槽45的混合煤焦油出口43与加热炉9的入口相连，且气化炉2的下端的气化煤焦油出口18还与混合槽45的入口相连通。其他连接关系同实施例1。

通过附图2所示的系统实现原料煤直接制备高品质燃料油的具体工艺过程如下：

首先将粒度小于100mm的原料煤15送入热解炉1中进行热解，在500-800℃的状态下热解，主要生成的产品为煤气、煤焦油和半焦，产品收率分别为2.04%，8.77%，73.26%。半焦17从热解炉1底部排出进入气化炉2中，转化为气化粗煤气19（主要成分为CO、H₂、CH₄、CO₂等）和气化煤焦油18。

气化煤焦油从气化炉2底部排出并与冷凝器7-2分离出的热解煤焦油在混合槽45中混合得到混合煤焦油，然后共同通入加热炉9中；气化炉2的气化粗煤气通过三通44其中0%-50%作为热载体用粗煤气返回热解炉1，其余100%-50%的合成用粗煤气依次通过旋风分离器3，水洗塔4得到合成气。合成气进入费托合成反应器5，在费托合成反应器5中，合成气转化为燃料油，并在气液分离器6中实现费托合成柴油和气体杂质的分离。同时，热解生产的热解油气经过分离器7-1得到热解油气和半焦粉，半焦粉通入气化炉2中作为气化原料，热解油气在通入冷凝塔7-2后分离得到热解煤气和热解煤焦油，热解煤气在变压吸附装置8中得氢气通入加氢精制反应器10中，混合槽45中所得的混合煤焦油进入加热炉9中预热，预热煤焦油进入加氢精制反应器10中加氢精制，随后所得成品油进入高压分离塔11和低压分离器12进行气液分离，经过两次分离后的二次净化成品油进入常压精馏塔13，切割得煤焦油加氢柴油，随后和气液分离器6中分离得到的费托合成柴油在油品调配槽14中调配可得到高品质柴油40。

Claims

1.一种采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：包括与原料煤相连的煤热解单元（A）、煤热解单元（A）的氢气出口和热解煤焦油出口与煤焦油加氢提质单元（B）相连通，煤热解单元（A）的半焦出口与煤气化制油单元（C）相连通，煤焦油加氢提质单元（B）与煤气化制油单元（C）的出口分别与油品调配槽（14）相连通。

2.根据权利要求1所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的煤热解单元（A）包括与原料煤（15）相连的热解炉（1）以及与热解炉（1）顶部热解油气出口（16）相连通的油气分离设备，油气分离设备的氢气出口（30）和热解煤焦油出口（28）与煤焦油加氢提质单元（B）相连通。

3.根据权利要求2所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的油气分离设备包括与热解炉（1）的热解油气出口（16）相连通的分离器（7-1），分离器（7-1）的脱尘热解油气出口（46）与冷凝塔（7-2）入口相连接，分离器（7-1）底部设有半焦粉出口（47），冷凝塔（7-2）顶部设有热解煤气出口（27），底部设有热解煤焦油出口（28），冷凝塔（7-2）的热解煤气出口（27）与开设有氢气出口（30）的变压吸附装置（8）的入口相连接，变压吸附装置（8）顶部开设有脱氢煤气出口（29）。

4.根据权利要求1所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的煤焦油加氢提质单元（B）包括与煤热解单元（A）的冷凝塔（7-2）下端热解煤焦油出口（28）相连的加热炉（9），加热炉（9）的预热煤焦油出口（31）与加氢精制反应器（10）顶部入口相连接，且煤热解单元（A）的变压吸附装置（8）的氢气出口（30）与加氢精制反应器（10）相连通，加氢精制反应器（10）的成品油出口经油品分割设备后与油品调配槽（14）相连通。

5.根据权利要求4所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的油品分割设备包括与加氢精制反应器（10）的成品油出口（32）相连通的高压分离塔（11），高压分离塔（11）的顶部开设有高压轻组分杂质出口（33），高压分离塔（11）的一次净化成品油出口（34）与低压分离器（12）进口连接，低压分离器（12）的顶部开设有低压轻组分杂质出口（35），低压分离塔（12）的二次净化成品油出口（36）与常压精馏塔（13）进口连接，常压精馏塔（13）顶部及底部分别开设有轻组分杂质出口（37）和重组分杂质出口（38），常压精馏塔（13）的煤焦油加氢柴油出口（39）与油品调配槽（14）的入口相连。

6.根据权利要求1所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的煤气化制油单元（C）包括与热解炉（1）下端的半焦出口（17）相连的气化炉（2），气化炉（2）的下端开设有气化煤焦油出口（18），气化炉（2）顶部气化粗煤气出口（19）与合成气净化系统的入口相连，合成气净化系统的出口与费托合成反应器（5）进口相连接，费托合成反应器（5）的燃料油出口（24）与气液分离器（6）相连接，气液分离器（6）的顶部开设有气体杂质出口（25），气液分离器（6）的费托合成柴油出口（26）与油品调配槽（14）的入口相连通。

7.根据权利要求6所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的合成气净化系统包括与气化炉（2）顶部气化粗煤气出口（19）相连通的旋风分离器（3），旋风分离器（3）底部开设有固体杂质出口（20），旋风分离器（3）的脱尘气化煤气出口（21）与水洗塔（4）的进口连接，水洗塔（4）底部开设有洗涤杂质出口（22），水洗塔（4）的合成气出口（23）与费托合成反应器（5）的入口相连。

8.根据权利要求7所述的采用煤直接制备燃料油的系统，其特征在于：所述的煤气化制油单元（C）的气化炉（2）顶部气化粗煤气出口（19）管路上安装有三通（44），三通（44）中合成用粗煤气出口（42）与旋风分离器（3）进口连接，三通（44）中热载体用粗煤气出口（41）与热解炉（1）相连通，且煤热解单元（A）的分离器（7-1）底部半焦粉出口（17）与煤气制油单元（C）中气化炉（2）进口相连接，冷凝塔（7-2）与加热炉（9）之间还安装有混合槽（45），混合槽（45）的混合煤焦油出口（43）与加热炉（9）的入口相连，且气化炉（2）的下端的气化煤焦油出口（18）还与混合槽（45）的入口相连通。

9.一种采用煤直接制备燃料油的工艺，其特征在于：首先将粒度小于100mm的原料煤（15）送入热解炉（1）中进行热解，在500-800℃的状态下热解，半焦从热解炉（1）底部排出进入气化炉（2）中，转化为气化粗煤气和气化煤焦油，气化煤焦油从气化炉（2）底部排出，气化粗煤气依次通过旋风分离器（3），水洗塔（4）得到合成气，合成气进入费托合成反应器（5），在费托合成反应器（5）中合成气转化为燃料油，并在气液分离器（6）中实现费托合成柴油和气体杂质的分离，同时，热解炉（1）热解生产的热解油气经过分离器（7-1）得到脱尘热解油气和半焦粉，脱尘热解油气在冷凝塔（7-2）中得到热解煤气和热解煤焦油，热解煤气在变压吸附装置（8）中得氢气通入加氢精制反应器（10）中，热解煤焦油进入加热炉（9）中预热，预热煤焦油进入加氢精制反应器（10）中加氢精制，随后所得成品油进入高压分离塔（11）和低压分离器（12）进行气液分离，经过两次分离后的二次净化成品油进入常压精馏塔（13），切割得煤焦油加氢柴油，随后和气液分离器（6）中分离得到的费托合成柴油在油品调配槽（14）中调配可得到高品质柴油（40）。

10.根据权利要求9所述的采用煤直接制备燃料油的工艺，其特征在于：所述的气化煤焦油从气化炉（2）底部排出并与冷凝器（7-2）分离出的热解煤焦油在混合槽（45）中混合得到混合煤焦油，然后共同通入加热炉（9）中；从分离器（7-1）分离得到的半焦粉（17）通入气化炉（2）作为气化原料；气化炉（2）的气化粗煤气通过三通（44）其中0%-50%作为热载体用粗煤气返回热解炉（1），其余100%-50%的合成用粗煤气依次通过旋风分离器（3），水洗塔（4）得到合成气。