CN103450937B - 一种煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其由煤焦油的缓和加氢精制、加氢产物的分馏、柴油馏分的尿素络合脱蜡、尿素络合物的分解的步骤组成，从而制得低凝柴油和液体石蜡，本发明的方法采用缓和加氢-脱蜡耦合工艺方法对煤焦油进行处理，获得的低凝柴油和液体石蜡质优，低凝柴油符合国家GB/T19147-2003《车用柴油》中-50号柴油标准，可用在高寒地区，液体石蜡符合SH/T0416-1992《重质液体石蜡》标准，而且更加合理的利用煤焦油资源，有效地解决了煤焦油加氢柴油组分凝点较高的问题，延长了煤焦油的加氢产业链，提高了煤焦油的利用价值，适用于工业化应用，大大提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于煤焦油加工技术领域，特别涉及一种用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法。
背景技术
近年来，我国油气资源不足和国民经济迅速发展的矛盾日益突出。我国煤炭储量丰富，推动以煤为主的多元化能源发展思路已成为我国调整和优化能源结构的重要手段。其中，采用煤热解、炼焦或气化副产的煤焦油通过加氢改质生产轻质燃料技术，不但可以有效缓解石油资源紧缺的能源现状，同时还可以充分提高煤焦油综合利用价值，并解决煤焦油低值利用而造成的环境污染等问题。
煤焦油加氢技术是通过加氢反应脱除煤焦油中硫、氮等对环境产生污染的组分，生产环境友好的清洁燃料。煤焦油加氢技术目前主要包括全馏分加氢技术、宽馏分加氢技术、延迟焦化加氢裂化技术、悬浮床加氢技术等。通过这些技术可以得到清洁的轻质燃料油品，但是，所得到的柴油组分凝点较高，需要加入特定的降凝剂或进一步深度加氢裂化来得到低凝柴油，影响到了该技术的进一步推广和应用。
目前液体石蜡的生产方法主要有分子筛脱蜡和尿素脱蜡两种，分子筛脱蜡是20世纪60年代末发展起来的液蜡生产工艺。该工艺利用5A分子筛的选择吸附性能，在工业上将煤油（或柴油）馏分中的正构烷烃分离出来，以获得高纯度的正构烷烃。这种工艺早期主要用于提高汽油辛烷值，以后为了获得正构烷烃。尿素异丙醇脱蜡工艺主要利用油中正构烷烃与尿素在异丙醇溶液中反应，生成固体络合物从油中分离出来，再在较高温度下使络合物分解，得到正构烷烃和尿素，尿素循环使用。
以上两种工艺技术的原料均为石油馏分油，尚没有以煤焦油或其衍生产品为原料制备液体石蜡的工艺报道。发明人在研发过程中进一步发现，煤焦油加氢产品中具有制备液体石蜡的理想组分，可以作为制备低凝燃料和液体石蜡的原料。
发明内容
本发明的目的是提供了一种新的利用煤焦油资源，得到优质液体石蜡的煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，有效地解决了煤焦油加氢柴油组分凝点较高的问题。
本发明所采用的技术方案由以下步骤组成：
（1）煤焦油的缓和加氢精制
将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为300～350℃，反应压力为8～10MPa，氢油体积比为800～1000:1，液体体积空速为0.5～1.0h-1，得到加氢精制生成油；
（2）加氢产物的分馏
将加氢精制生成油在分馏塔中进行分馏，得到小于180℃的石脑油馏分、180～360℃的柴油馏分和大于360℃的渣油组分；
（3）柴油馏分的尿素络合脱蜡
将异丙醇、尿素和水混合制成尿液，在反应器中50～60℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3～5的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1～3h，反应终温为25～33℃，静置0.5～2h，分离出低凝柴油和尿素络合物；
上述尿液中异丙醇占30～45wt%，尿素占30～45wt%，余量为水；
（4）尿素络合物的分解
将步骤（3）所得尿素络合物加热到60～70℃在分解反应器中分解，得到液体石蜡。
上述钼-镍型催化剂是以三氧化二铝为载体，其催化活性金属中三氧化钼含量为6～15wt%，氧化镍含量为1～4wt%，总孔体积至少为0.6mL/g，比表面积至少为100m2/g。
上述步骤（1）中将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度优选310～330℃，反应压力优选10MPa，氢油体积比优选900～1000:1，液体体积空速优选0.65～0.8h-1，得到加氢精制生成油。
上述步骤（1）中将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，较佳的反应条件为：反应温度为310℃，反应压力为10MPa，氢油体积比为900:1，液体体积空速为0.7h-1，得到加氢精制生成油。
上述步骤（3）中将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比优选为1：3～4的比例加入柴油，搅拌， 络合脱蜡反应优选1～2h，反应终温优选为25～33℃，静置0.5～1.5h，分离出低凝柴油和尿素络合物。
上述步骤（3）中将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1h，反应终温为26℃，静置1h，分离出低凝柴油和尿素络合物。
上述尿液中优选异丙醇占35wt%，尿素占35～40wt%，余量为水。
本发明所提供的煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，采用缓和加氢-脱蜡耦合工艺方法对煤焦油进行处理，以获得优质的低凝柴油和液体石蜡，所得低凝柴油符合国家GB/T19147-2003《车用柴油》中-50号柴油标准，可用在高寒地区，所得液体石蜡符合SH/T0416-1992《重质液体石蜡》标准，而且更加合理的利用煤焦油资源，有效地解决了煤焦油加氢柴油组分凝点较高的问题，延长了煤焦油的加氢产业链，提高了煤焦油的利用价值，适用于工业化应用，大大提高经济效益。
具体实施方式
现对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
实施例1
以原料是煤炭在气化、炼焦或生产半焦过程中产生的500～700℃低温煤焦油为例，生产低凝柴油和液体石蜡的方法由以下步骤实现：
（1）煤焦油的缓和加氢精制
将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为310℃，反应压力为10MPa，氢油体积比为900:1，液体体积空速为0.7h-1，得到加氢精制生成油；
本实施例的钼-镍型催化剂是采用北京石油科学研究院开发的RDM-2型催化剂（http://www.qmchj.com/products_detail/&productId=6.html），其是以三氧化二铝为载体，其催化活性金属中三氧化钼含量为10wt%，氧化镍含量为2wt%，总孔体积大于0.6mL/g，比表面积大于100m2/g。
（2）加氢产物的分馏
将加氢精制生成油在分馏塔中进行分馏，得到小于180℃的石脑油馏分、 180～360℃的柴油馏分和大于360℃的渣油组分；
（3）柴油馏分的尿素络合脱蜡
将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1h，反应终温为26℃，静置1h，分离出低凝柴油和尿素络合物；
上述尿液中异丙醇占35wt%，尿素占35wt%，余量为水；
（4）尿素络合物的分解
将步骤（3）所得尿素络合物加热到60℃在分解反应器中分解，得到液体石蜡。
本实施例所得低凝柴油与液体石蜡的收率及其性质分别见表1、表2和表3。
表1实施例1所得到的各种产品的收率
| 低凝柴油/wt% | 液体石蜡/wt% | 损失/wt% |
| 71.5 | 28.3 | 0.2 |
注：以进料加氢柴油100%计算。
表2实施例1得到低凝柴油的性质
表3实施例1得到液体石蜡的性质
由此可以看出，本实施例所得到的低凝柴油符合国家GB/T19147-2003《车用柴油》中-50号柴油标准，可用在高寒地区，所得到的液体石蜡符合SH/T0416-1992《重质液体石蜡》标准。
实施例2
以原料是煤炭在气化、炼焦或生产半焦过程中产生中低温煤焦油为例，生产低凝柴油和液体石蜡的方法由以下步骤实现：
（1）煤焦油的缓和加氢精制
将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为330℃，反应压力为10MPa，氢油体积比为1000:1，液体体积空速为0.65h-1，得到加氢精制生成油；
本实施例的钼-镍型催化剂是采用抚顺石油化工研究院开发的FZC-204型催化剂（http://www.sinopec-catalyst.com/product/detail/id/28.html），其是以三氧化二铝为载体，其催化活性金属中三氧化钼含量为15wt%，氧化镍含量为4wt%，总孔体积大于0.6mL/g，比表面积大于100m2/g。
（3）柴油馏分的尿素络合脱蜡
将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：4的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1h，反应终温为26℃，静置1h，分离出低凝柴油和尿素络合物；
上述尿液中异丙醇占35wt%，尿素占40wt%，余量为水；
其他步骤与实施例1相同。
实施例3
在上述实施例1～2中，步骤（1）是将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为320℃，反应压力为9MPa，氢油体积比为950:1，液体体积空速为0.8h-1，得到加氢精制生成油；所用钼-镍型催化剂是以三氧化二铝为载体，其催化活性金属中三氧化钼含量为6wt%，氧化镍含量为1wt%，总孔体积大于0.6mL/g，比表面积大于100m2/g。步骤（3）是将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中60℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3.5的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1.5h，反应终温为30℃，静置0.5h，分离出低凝柴油和尿素络合物。其他的步骤与相应实施例相同。
实施例4
在上述实施例1～2中，步骤（1）是将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为300℃，反应压力为8MPa，氢油体积比为800:1，液体体积空速为0.5h-1，得到加氢精制生成油。步骤（3）是将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中55℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：5的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应3h，反应终温为25℃，静置2h，分离出低凝柴油和尿素络合物。其他的步骤与相应实施例相同。
实施例5
在上述实施例1～2中，步骤（1）是将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为350℃，反应压力为9MPa，氢油体积比为1000:1，液体体积空速为1.0h-1，得到加氢精制生成油。步骤（3）是将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中60℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应2h，反应终温为33℃，静置0.8h，分离出低凝柴油和尿素络合物。其他的步骤与相应实施例相同。
实施例6
在上述实施例1～5中，步骤（3）所用尿液中异丙醇占30wt%，尿素占30wt%，余量为水，其他的原料及操作步骤与相应实施例相同。
实施例7
在上述实施例1～5中，步骤（3）所用尿液中异丙醇占45wt%，尿素占45wt%，余量为水，其他的原料及操作步骤与相应实施例相同。
实施例8
在上述实施例1～5中，步骤（3）所用尿液中异丙醇占35wt%，尿素占38wt%，余量为水，其他的原料及操作步骤与相应实施例相同。
实施例9
在上述实施例1～8中，所用的原料用煤炭在气化、炼焦或生产半焦过程中产生的700～900℃中温煤焦油或900～1100℃高温煤焦油来替换，其他的原料及操作步骤与相应实施例相同。
为了验证本发明的有益效果，发明人通过大量的实验研究进行验证，具体可参见如下对比试验：
（1）改变缓和加氢精制的工艺条件
所用原料和加氢催化剂与实施例1相同，缓和加氢精制的反应条件如下：反应温度为360℃，反应压力为13MPa，氢油体积比为1200:1，液体体积空速为0.4h-1，其他的工艺条件与实施例1相同，所得柴油性质及各产品收率如下表4和表5：
表4对比例1中煤焦油加氢得到柴油的性质
表5对比例1中柴油脱蜡得到的各种产品的收率
| 低凝柴油/wt% | 液体石蜡/wt% | 损失/wt% |
| 92.5 | 7.1 | 0.4 |
注：以进料加氢柴油100%计算。
与表1、表2对比可知，当加氢条件变苛刻后，轻烃和石脑油的收率提高、渣油收率降低、柴油收率基本不变，但柴油的性质发生了变化，尤其是正构烷烃的含量大幅下降，而且液体石蜡的收率大幅下降。
（2）改变尿素络合脱蜡反应条件
柴油馏分的尿素络合脱蜡工艺条件如下：
尿液组成为：异丙醇占40wt%，尿素占50wt%，水占10wt%；尿液饱和温度为50℃；尿液和柴油的体积比为6:1；络合脱蜡反应时间1h；反应终温为26℃；反应完成后的静置时间为1h，尿素络合物分解温度为60℃。其他的操作与实施例1相同。所得到的产品收率见表6，得到的低凝柴油性质和实施例1相近，液体石蜡的性质见表7。
表6对比例2柴油脱蜡得到的各种产品的收率
| 低凝柴油/wt% | 液体石蜡/wt% | 损失/wt% |
| 82.5 | 17.2 | 0.3 |
注：以进料加氢柴油100%计算。
表7对比例2得到液体石蜡的性质
与表1和表3对比可知，随着尿素用量和尿油比的增加，脱蜡深度增加， 所得到的液体石蜡收率和品质大幅降低。
Claims (5)
1.一种用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其特征在于由以下步骤组成：
(1)煤焦油的缓和加氢精制
将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为310～330℃，反应压力为10MPa，氢油体积比为900：1～1000:1，液体体积空速为0.65～0.8h-1，得到加氢精制生成油；
(2)加氢产物的分馏
将加氢精制生成油在分馏塔中进行分馏，得到小于180℃的石脑油馏分、180～360℃的柴油馏分和大于360℃的渣油组分；
(3)柴油馏分的尿素络合脱蜡
将异丙醇、尿素和水混合制成尿液，在反应器中50～60℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3～5的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1～3h，反应终温为25～33℃，静置0.5～2h，分离出低凝柴油和尿素络合物；
上述尿液中异丙醇占30～45wt％，尿素占30～45wt％，余量为水；
(4)尿素络合物的分解
将步骤(3)所得尿素络合物加热到60～70℃在分解反应器中分解，得到液体石蜡；
上述钼-镍型催化剂是以三氧化二铝为载体，其催化活性金属中三氧化钼含量为10wt％，氧化镍含量为2wt％，总孔体积至少为0.6mL/g，比表面积至少为100m2/g。
2.根据权利要求1所述的用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其特征在于：所述步骤(1)中将煤焦油和氢气混合后在加氢反应器中在钼-镍型催化剂催化作用下进行缓和加氢精制，反应温度为310℃，反应压力为10MPa，氢油体积比为900:1，液体体积空速为0.7h-1，得到加氢精制生成油。
3.根据权利要求1所述的用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其特征在于：所述步骤(3)中将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3～4的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1～2h，反应终温为25～33℃，静置0.5～1.5h，分离出低凝柴油和尿素络合物。
4.根据权利要求1所述的用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其特征在于：所述步骤(3)中将异丙醇、尿素和水混合形成尿液，在反应器中50℃进行尿液饱和，按照柴油和尿液体积比为1：3的比例加入柴油，搅拌，络合脱蜡反应1h，反应终温为26℃，静置1h，分离出低凝柴油和尿素络合物。
5.根据权利要求1或3所述的用煤焦油生产低凝柴油和液体石蜡的方法，其特征在于：所述尿液中异丙醇占35wt％，尿素占35～40wt％，余量为水。
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