CN103450932A

CN103450932A - 焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法

Info

Publication number: CN103450932A
Application number: CN2012101817595A
Authority: CN
Inventors: 林青; 韩军; 李金刚
Original assignee: QINGDAO SENERGY BIOMASS ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: QINGDAO SENERGY BIOMASS ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明涉及焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法，该方法是在常压条件下所包括的预处理、送料、催化、裂解和分馏等工艺步骤，其催化剂为Y型沸石分子筛，填料为瓷环，整个生产过程为全封闭洁净化连续生产，采用碱洗方法实现自动中和，碳渣通过筛选为优质碳素，收集的气可作为日常生活燃料使用，按本发明工艺方法可生产汽油90号，柴油0号～负20号，出油率高可达70～85％，催化裂解充分，油品质量好，降低了生产成本。

Description

焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法

所属技术领域

本发明涉及焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法，尤其是利用焦油常压连续炼化而生产燃油的工艺方法，所属焦油炼化燃油工艺技术领域。

技术背景

随着环保节能、可再生资源利用、循环经济的不断发展，其显而易见的经济与社会价值日益得到体现，但仍然存在未臻完善之处，如近年来利用生物质气化供热、发电，以及在生物质干馏工艺过程中等所产生的废弃物、焦油等，最终没有得到充分合理的使用或再生利用，日积月累造成危害人类健康和影响生态环境、有碍社会发展等不利局面，这也是各国政府治理环境的难题。目前，有关焦油裂解燃油的几种方法大都存在如下问题，如：(1)、使用廉价的白土(活性二氧化硅)作为催化剂(液)，反应裂解不充分，致使产生大量重油，而只产生部分或低劣质的轻质油。(2)、采用燃煤或燃油加热，温度难控制，设备寿命短，工艺简陋，不能连续作业或形成产业化，并且还存在二次污染、影响环境等问题。(3)、如采用国外同类设备或方法处理废焦油成本高、难度大、工艺复杂等。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术所存在的问题，而提供的一种新的技术方案。

为了达到解决上述所存在问题的目的，本发明的解决方案是：焦油常压催化裂解生产燃油的方法，其特征在于，所述的焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法，该方法包扩了在常压状态下按照步骤进行的加热预处理、催化裂化、冷却、汽油组分的分馏、煤油柴油组分的分馏等工艺过程和步骤；所述步骤(1)加热预处理是：粗焦油进入加热搅拌罐，加热温度为70-80℃；加乳化剂搅拌混合，进分罐保温沉降，上层放出的焦油进裂解釜，下层排出水分、杂质、油泥等；所述步骤(2)催化裂化是：被预处理后的纯焦油在装填有催化剂和保护填料的裂解釜中进行催化裂解3-4小时，生成低分子烃类和废渣，其中裂解釜内的温度为380-400℃，催化剂与焦油的重量比为：0.1-10∶100，所述的催化剂为Y型沸石分子筛，保护填料为瓷环；在催化裂解3至4小时后，将温度降低至300℃以下，开始排渣，其中所述的排渣是通过水密封的排渣仓进行的：排渣仓上的排气管成倒置U型形状，排气口浸入水中；所述步骤(3)冷却是：低分子烃类冷却至常温，分为气体组分和液体组分，所述的焦油裂解生产燃油，使气体组分进入气体回收装置，收集压缩成可燃气作为生活燃料使用；所述步骤(4)汽油组分的分馏是：液体组分在分馏釜中进行分馏，其中分馏釜的温度以1℃/分钟的速度从常温升至180℃，分馏出主要成份是C4--C11碳氢化合物的汽油组分，其中所述的汽油组分按以下分馏温度分为三组分：20℃-70℃、70℃-120℃和120℃-180℃，将所述的三组分送入混合组分罐，按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％氢氧化钠水溶液通过混合器清洗，再经过深度过滤器进入成品油罐，得到汽油成品。所述三组分分别占总量体积比为的10％、50％和90％。所述步骤(5)煤油柴油组分的分馏是：将分馏釜的温度以2℃/分钟的速度从180℃继续升温至350℃，分馏出主要成份是C₁₂-C₂₀碳氢化合物的煤油和柴油组分，柴油组分按以下分馏温度分为三组分：不高于300℃、300℃-330℃和330℃-350℃。将所述的三组分送入混合组分罐，按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％氢氧化钠水溶液通过混合器清洗，再经过深度过滤器进入成品油罐，得到柴油成品，所述三组分分别占总量体积比为的50％、90％和95％。在按照上所述的工艺步骤和方法将焦油裂解生产燃油，其中该方法的步骤(5)分馏出的煤油和其余组分用作燃料。本方案所述的Y型沸石分子筛的晶胞组成的Me_56/n[(AlO₂)₅₆(SiO₂)₁₃₆]·250H₂O且氧化式为Na₂O·Al₂O₃·xSiO₂·yH₂O，按氧化式计的相对分子质量为530-686，Al₂O₃/SiO₂＜4.5且分子筛的孔径在0.9-1个纳米范围，其中Me表示阳离子，所述的阳离子为Na⁺或Ca²⁺；n表示阳离子的离子价数；x为4.0-6.0；且y为7.0-9.0。所述Y型沸石分子筛为硅铝类分子筛，填料瓷球的直径范围为8-12mm。

本发明与现有的工艺、技术方法相比具有以下优点和积极效果：(1)本发明工艺方法生产，催化裂解充分，出油率高可达70-85％，油品质量好，汽油90号，柴油0号-负20号；(2)整个生产过程为全封闭洁净化连续生产，生产过程中省去了酸洗和水洗，采用碱洗方法实现自动中和，无二次污染；降低了生产成本；(3)实现高温自动排渣，常压运行，安全性高；(4)本工艺方法适应性广，不受地形、区域限制，便于向各大中型生物质气化热解单位推广应用；(5)处理焦油，全封闭洁净化生产，无二次污染，能形成产业化连续作业；(6)工艺流程合理，便于操作、控制，适用各大中型生物气化发电配套工程。

下面结合附图对本发明进行详细说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

参见图1

本发明所涉及的焦油常压催化裂解生产燃油的工艺方法，实现该方法的步骤是在常压状态下进行的：

第1步，粗焦油进入加热搅拌罐，加热温度为70-80℃，加乳化剂搅拌混合，进分罐保温沉降，上层放出纯焦油进裂解釜，下层排出水分、杂质、油泥等。

第2步，在未投料之前电热裂解釜内顶部出气通道与催化塔相接，在塔内加入10Kg催化剂和保护填料；所述催化剂为Y型沸石分子筛，分子筛的孔径在0.9-1个纳米范围，所述Y型沸石分子筛的晶胞组成为Me_56/n[(AlO₂)₅₆(SiO₂)₁₃₆]·250H₂O 且氧化式为Na₂O·Al₂O₃·xSiO₂·yH₂O，按氧化式计的相对分子质量为530-686，Al₂O₃/SiO₂＜4.5且分子筛的孔径在0.9-1个纳米范围，其中Me表示阳离子，所述的阳离子为Na⁺或Ca²⁺；n表示阳离子的离子价数；x为4.0-6.0；且y为7.0-9.0；所述保护填料为瓷环，且进料之前将电热裂解釜预热，给电热裂解釜的设定温度为釜内上部350℃，釜内下部400℃，釜外底部500℃；预热时间30分钟预热温度在100℃左右，

第3步，原料被净化后，进入电热裂解釜，电热裂解釜上有减速搅拌机，减速搅拌机转速为20-23转/分钟，即一边进料一边加热一边搅拌。

第4步，进原料完毕后，电热裂解釜的设定温度为釜内上部380℃，釜内下部420℃，釜外底部550℃；保持电热裂解釜内温度380℃-400℃，此时釜里的物料被汽化，汽化中的小分子链即C₂₀以下的碳氢化合物可以通过Y型分子筛的孔径流进管道经冷却变成轻质油，而大的分子链也就是C₂₀以上的碳氢化合物则无法通过分子筛0.9-1纳米的孔径，它与催化剂接触时大分子链被打断，变成小的分子链C₅-C₂₀的碳氢化合物通过孔径流出，没被打断的大分子链通过边加温边搅拌继续与催化剂接触、打断变成小的分子链，成为轻质油，需3-4小时的催化裂解反应，时间3-4小时催化裂解反应，然后，降温至300℃，开始通过高温排渣器进行高温排渣，排气口浸入水里5mm，排渣是通过水密封进行的，排渣时间5分钟，碳渣经过筛选成优质碳素，接着循环上述进料、加热、反应和排渣工序。

第5步，裂解过的低分子烃类经一级换热器冷却至常温下大部分变为液体，出油率占总量70-85％的大部分液体经过气液分离器、油水分离器、过滤器进入到混合油罐，可从视镜观察出油情况，小部分被气液分离器分离出来的不凝固气体进入气体回收装置，经二级低温换热后，收集在收集器中压缩成可燃气做为生活燃料使用，部分裂解后的产物经过降温器降温后送至分馏釜。

第6步，混合油罐的油通过管道送到分馏釜，油位不得超过釜体容量的2/3，电加热升温，温度在常温至180℃之间，以1℃/分钟的速度升温，此范围分馏出来的主要成份是C₄-C₁₁碳氢化合物，是汽油的组分，汽油的组分在分馏过程中通过温度分馏三组分：20℃-70℃、70℃-120℃、120℃-180℃，分别占总量体积比(V/V)的10％、50％、90％，分馏出来的汽油经过汽油一级换热器、用于观察出液情况的视镜、气液分离器、油水分离器、过滤器、进入汽油组分罐后，经过流量计，组分混合罐，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％氢氧化钠碱溶液在精制器中精制，再经过深度过滤器进入汽油成品油罐；

第7步，继续加温至180℃-350℃，按2℃/分钟速度升温；此范围分馏出来的主要成份是C₁₂-C₂₀的碳氢化合物，是煤油和柴油的组分，分馏出的煤油和多余组分油作为燃料，柴油的组分在分馏过程中也是通过温度分馏三组分：不高于300℃为一组、300℃-330℃为第二组、330℃-350℃为第三组，分别占总量体积比(V/V)的50％、90％、95％；分馏出来的柴油经过柴油一级换热器、用于观察出液情况的视镜、过滤器、进入柴油组分罐后，经过流量计，组分混合罐，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％氢氧化钠碱溶液在精制器中精制，再经过深度过滤器进入柴油成品油罐。

Y型沸石分子筛，为硅铝类分子筛的孔径在0.9-1个纳米范围的催化剂；所述填料瓷球的直径范围为8-12mm。

所述整个生产流程工艺为全封闭洁净化生产，排渣是通过水密封进行的，无二次污染，排渣仓上的排气管成倒置U型形状，排气口浸入水里5mm，碳渣通过筛选设备分出优质碳黑；排气是通过气体回收装置收集压缩的，收集压缩的气作为日常生活燃料使用。

如本方案实施例1：

取6吨焦油，将其预处理后备用。试验方法是采用一台电热解釜和一台分馏釜，连续生产24小时，在未进料之前先在电热解釜顶部的催化塔内装10kg催化剂和填料2kg，且将电热裂解釜预热，裂解釜设定温度是：电热釜内上部温度为350℃，釜内下部温度为400℃，釜外底部为500℃；预热时间30分钟，预热温度为100℃左右；同时给进料机料筒预热30分钟，设定温度200℃，进料以每分钟100kg的进料量进入裂解釜，釜上的搅拌器以每分钟20转的速度不停地搅拌，此时边进料边加热边搅拌，连续进料30分钟后暂停进料，再改变裂解釜的设定温度分别为380℃、400℃、550℃，让裂解釜在380℃一400℃段保持3-4小时催化裂解反应，然后用风机降温至300℃需要一小时，再排渣5分钟。此后再按照上述程序生产：进料、加热、反应、排渣等。裂解过的低分子烃类经冷却至常温下大部分变为液体，出油率是75％，大部分液体通过气液分离器、油水分离器、过滤器进入到油罐；小部分C2-C₄的可燃性气体被气液分离器分离进入气体回收装置再经二级制冷系统冷却压缩收集，转为民用液化气。油罐的油通过管道送到分馏釜，油位不得超过釜体容量的2/3，然后通过电加热升温，温度从常温升至180℃之间，以1℃/分钟的速度升温，此范围分馏出来的主要成份是C₄-C₁₁碳氢化合物，是汽油的组分；汽油的组分在分馏过程中通过温度分馏成三组分，并分别进入三个不同温度段的组分罐，按照汽油流程标准进行馏分，(小于70℃、70℃_120℃、120℃-180℃，分别占总量体积比(V/V)10％、50％、90％。进入混合组分罐，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％氢氧化钠碱溶液自动清洗，再经过深度过滤器进入成品汽油油罐，产出汽油标号是90#。

180℃-20℃按2℃/分钟速度升温；此温度段为煤油和柴油段；主要成份是C₁₂-C₂₀的碳氢化合物，分馏出的煤油和多余组分油作为燃料；柴油的组分在分馏过程中也是通过温度分馏三组分：不高于280℃、280℃-305℃、305℃-320℃，分别占总量体积比(V/V)50％、90％、95％。进入混合组分罐后，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％碱溶液通过混合器清洗，无需酸洗和水洗，再经过深度过滤器进入成品油罐，产出柴油标号是负20#。

如本方案实施例2：

取10吨焦油，这些焦油由绞龙送到已装配好催化剂的四台电热裂解釜进料口(每台裂解釜对应一台进料机)，在进料之前电热解釜和料筒先预热30分钟，电热解釜预热温度100℃，料筒设定温度200℃，电热釜设定温度为：釜内上部温度为350℃，釜内下部温度为400℃，釜外底部为500℃；然后四台进料机都以每分钟100Kg的进料量进入电热釜，每台搅拌机都以每分钟20转的速度旋转，此时边进料边加热边搅拌；当料进完，温度重新设定分别为380℃、400℃、550℃。继续升温在380℃-400℃段再保持3-4小时左右催化裂解反应，然后通过风机快速降温，由400℃降到300℃再自动排渣，排渣需要5分钟。接着再按照上述程序循环生产，可省去预热过程。裂解出的低分子烃类经冷却，出油率80％，大部分变为液体通过气液分离器、油水分离器、过滤器进入到油罐；小部分C₁--C₄的可燃性气体被气液分离器分离进入气体回收装置再经二级制冷系统冷却压缩收集，转为民用液化气，收率5％。油罐的油通过管道送到分馏釜，油位不得超过釜体容量的2/3，然后通过电加热升温，温度从常温升至180℃之间，以1℃/分钟的速度升温，此范围的主要成份是C₄-C₁₁碳氢化合物，是汽油的组分；汽油的组分在分馏过程中通过温度分馏成三组分，并分别进入三个不同温度段的组分罐，按照汽油流程标准进行馏分，(小于70℃、70℃-120℃、120℃-180℃，分别占体积总量的10％、50％、90％)。进入混合组分罐，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％碱溶液自动清洗，再经过深度过滤器进入成品汽油油罐，产出汽油标号是90#。180℃-350℃按2℃/分钟速度升温；此温度段为煤油和柴油段；主要成份是C₁₂-C₂₀的碳氢化合物，分馏出的煤油和多余组分油作为燃料；柴油的组分在分馏过程中也是通过温度分馏三组分：不高于300℃、300℃-330℃、330℃-350℃，分别占体积总量的50％、90％、95％。进入混合组分罐后，再按5-10％的重量比加入浓度为3％-5％碱溶液通过混合器清洗，无需酸洗和水洗，再经过深度过滤器进入成品油罐。产出柴油标号是0#。

采用常压催化裂解生产燃油的工艺方法处理焦油，不仅全封闭洁净化生产，无二次污染，能形成产业化连续作业；工艺流程合理，便于操作、控制，还适用各大中型生物气化发电配套工程。

当然，上述说明和举例并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本发明的普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、或替换，也属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种利用焦油常压催化裂解生产燃油的方法，其特征在于，该方法它包扩了在常压条件下的(1)加热预处理：粗焦油进入加热搅拌罐，加热温度为70～80℃；加乳化剂搅拌混合，进分罐保温沉降，上层放出纯焦油进裂解釜，下层排出水分、杂质、油泥等，(2)催化裂化：被预处理后的纯焦油在装填有催化剂和保护填料的裂解釜中进行催化裂解3～4小时，生成低分子烃类和废渣，其中裂解釜内的温度为380～400℃；其中所述的催化剂与焦油的重量比为：0.1～10∶100，所述的催化剂为Y型沸石分子筛，填料为瓷球，(3)冷却：低分子烃类冷却至常温，分为气体组分和液体组分，(4)汽油组分的分馏：液体组分在分馏釜中进行分馏，其中分馏釜的温度以1℃/分钟的速度从常温升至180℃，分馏出主要成份是C₄～C₁₁碳氢化合物的汽油组分，汽油组分按以下分馏温度分为三组分：20℃～70℃、70℃～120℃和120℃～180℃，(5)煤油柴油组分的分馏：将分馏釜的温度以2℃/分钟的速度从180℃继续升温至350℃，分馏出主要成份是C₁₂～C₂₀碳氢化合物的煤油和柴油组分，所述的柴油组分按以下分馏温度分为三组分：不高于300℃、300℃～330℃和330℃～350℃；Y型沸石分子筛的晶胞组成为Me_56/n[(AlO₂)₅₆(SiO₂)₁₃₆]·250H₂O且氧化式为Na₂O·Al₂O₃·xSiO₂·yH₂O，按氧化式计的相对分子质量为530～686，Al₂O₃/SiO₂＜4.5且分子筛的孔径在0.9～1个纳米范围，其中Me表示阳离子，所述的阳离子为Na⁺或Ca²⁺；n表示阳离子的离子价数；x为4.0～6.0；且y为7.0～9.0。所述Y型沸石分子筛为硅铝类分子筛，填料瓷球的直径范围为8～12mm。

2.根据权利要求1所述的焦油裂解生产燃油的方法，其特征在于：催化裂解时，其催化裂解3至4小时后，将温度降低至300℃以下，开始排渣，其中所述的排渣是通过水密封的排渣仓进行的，排渣仓上的排气管成倒置U型形状，排气口浸入水中。

3.根据权利要求1所述的焦油裂解生产燃油的方法，其特征在于：汽油组分的分馏，是将三组分送入混合组分罐，按5～10％的重量比加入浓度为3％～5％氢氧化钠水溶液通过混合器清洗，再经过深度过滤器进入成品油罐，得到汽油成品三组分分别占总量体积比为的10％、50％和90％。

4.根据权利要求1所述的焦油裂解生产燃油的方法，其特征在于：将三组分送入混合组分罐，按5～10％的重量比加入浓度为3％～5％氢氧化钠水溶液通过混合器清洗，再经过深度过滤器进入成品油罐，得到柴油成品。

5.根据权利要求1所述的焦油裂解生产燃油的方法，其特征在于，该方法涉及的三组分分别占总量体积比为的50％、90％和95％。

6.根据权利要求1所述的焦油裂解生产燃油的方法，其特征在于，该方法所产生的气体组分进入气体回收装置，收集压缩成可燃气作为生活燃料使用。