CN104987885A - 一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置，包括混合原料油供应装置、开工加热炉、反应器和高压换热器，所述的混合原料油供应装置出口与开工加热炉原料入口相连，开工加热炉出口与反应器的入口相连，反应器的气相出口与高压换热器的一个进口相连，高压换热器的另一个入口通入氢气，高压换热器的一个出口经带有脱盐水入口的管道与冷却分离装置相连，另一个出口与开工加热炉的原料入口相连，反应器的液相出口排出分离后的产物油。该费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置具有单程转化率高，工艺流程短，高压设备数量少，投资费用省，运行成本低，产品质量好，安全可靠的特点。

Description

一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置。

背景技术

随着我国国民经济迅速发展，对成品油的需求越来越大，而我国居民收入稳步增长，生活水平不断提高，使得成品油消费仍然处在一个较快增长的阶段，但是我国石油资源紧缺，成为了我国经济发展的重要制约因素。为了保障国家能源安全和经济可持续发展，近十年来我国煤制油产品有了快速发展。此外，我国的城市空气污染正由燃煤排放、向机动车排放和复合型污染发展。近年来，大范围的雾霾现象引发民众对空气污染问题的持续关注。其中，机动车排放对整个空气污染的影响起到更加关键的作用，而油品质量问题是造成污染的重要因素之一。与此同时，我国已经正式实施车用柴油第IV阶段标准，未来逐步过渡到第V阶段。

煤直接液化、煤间接液化(费托合成)和煤焦油加氢轻质化是煤制油的三大技术。在现行的煤焦油加氢轻质化的生产工艺中，所产柴油馏分的十六烷值仅为37～43，无法达到《GB19147-2013车用柴油(IV)》标准要求。煤间接液化(费托合成)所产的合成油(中间产物)密度达到0.81g·cm-3，但经进一步加氢处理后的产品柴油密度仅0.76g·cm-3左右，仍达不到现行的《GB19147-2013车用柴油(IV)》标准。也不能进入我国正式的成品销售渠道，只能作为成品油调和组成分，具有市场售价低，利润空间小的缺点。

而现行的费托合成油的加氢处理装置和焦油加氢轻质化装置，均采用了传统的石油炼制加氢工艺，对费托合成油和煤焦油组成特性没有针对性，造成生产的柴油不能完全达标(GB1947-2013 IV)，单程转化率低，柴油产率低，并且反应生成油中的重馏分油反复循环，最终造成系统阻力上涨较快，往往连续运行周期只有7000小时左右。而且煤焦油在加氢反应过程中没有完全反应的重沥青质在冷却过程中呈胶体状析出，黏附在管道和换热设备内表面，造成管道阻力降大，换热设备效果差，甚至还造成加氢工艺装置中关键性仪表失灵，直接威胁到加氢工艺装置的安全稳定运行。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，包括混合原料油供应装置、开工加热炉、反应器和高压换热器，所述的混合原料油供应装置出口与开工加热炉原料入口相连，开工加热炉出口与反应器的入口相连，反应器的气相出口与高压换热器的一个进口相连，高压换热器的另一个入口通入氢气，高压换热器的一个出口经带有脱盐水入口的管道与冷却分离装置相连，另一个出口与开工加热炉的原料入口相连，反应器的液相出口排出分离后的产物油。

所述的反应器包括轻质化反应器和改质反应器；所述的开工加热炉的出口与轻质化反应器的顶部入口相连，轻质化反应器的底部出口与改质反应器的顶部入口相连，改质反应器分离段侧部气相出口与高压换热器的一个进口相连，改质反应器分离段底部液相出口排出分离后的产物油，高压换热器的一个出口经带有脱盐水入口的管道与冷却分离装置相连，高压换热器的另一个入口通入氢气，另一个出口与开工加热炉的原料入口相连。

所述的冷却分离装置包括空调冷却器、高压分离器和循环氢气压缩机，高压换热器的一个出口经带有脱盐水入口的管道与空调冷却器入口相连，空调冷却器出口与高压分离器入口相连，高压分离器的顶部气体出口分两路，一路直接排出，一路与循环氢气压缩机入口相连，循环氢气压缩机出口分两路，一路与改质反应器顶部入口相连，一路经带有氢气入口的管道与高压换热器入口相连，高压分离器的底部液相油与改质反应器分离段分离的产物油由管道混合后送出，高压分离器底部污水出口与污水装置相连。

轻质化反应器的高径比为6～15，轻质化反应器催化剂床层单层高度为2～3.5倍的轻质化反应器直径；

改质反应器由两部分组成，上半部分为反应段，下部分为分离段，改质反应器的高径比为5～14，反应段与分离段高度比为3～4.5，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～1倍的改质反应器直径。

所述的轻质化反应器的高径比为8～12，轻质化反应器催化剂床层单层高度为2～2.8倍的轻质化反应器直径；

改质反应器的高径比为7～10，反应段与分离段高度比为3.2～4，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～0.8倍的改质反应器直径。

所述的混合原料油供应装置包括混合罐、原料油加热器和原料油泵，所述的混合罐上设有费托合成油入口和煤焦油入口，混合罐出口与原料油加热器入口相连，原料油加热器出口与原料油泵入口相连，原料油泵出口与开工加热炉原料入口相连。

开工加热炉为卧管单辐射加热炉，高压换热器为隔膜密封式U型管式换热器。

一种基于所述装置的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺，包括以下步骤：

1)将经费托合成油和煤焦油按进料比0.1～10混合后的温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油和来自高压换热器换热升温后的混氢混合送入开工加热炉进行加热，并将加热后的原料油和混氢从开工加热炉出口送入到轻质化反应器，其中，氢气和原料油体积比为550～800；

2)将进入到轻质化反应器的加热后的原料油和混氢进行加氢处理，得到温度为300～335℃反应产物，温度为300～335℃反应产物从轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段进行加氢反应，加氢反应后在改质反应器的分离段进行气液两相分离，得到分离后的温度为360～402℃的气相反应产物和液相反应产物油，气相反应产物由改质反应器侧面出口输入到高压换热器，液相反应产物油排出。

所述的工艺在步骤1)之前还包括：

3)将进料比为0.1～10的费托合成油和煤焦油在混合罐内进行充分混合，的到混合后的原料油，混合后的原料油由混合罐底部排出进入原料油加热器，由300℃左右的导热油将混合后的原料油加热至230～260℃后，由原料油泵进行增压至15.2～19.1MPa，得到温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油，将温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油和来自高压换热器换热升温后的混氢混合送入开工加热炉进行加热；

步骤2)后还包括：

4)高压换热器将接收到的气相反应产物与混氢换热回收热量后，在管道内与30～45℃脱盐水混合后进入空调冷却器，在空调冷却器中将其温度降至40～45℃后，进入高压分离器中进行气、油、水三相分离，得到分离后的气体，液相油和污水；

5)由高压分离器分离后的气体，一部分作为废氢排出装置，其余部分经循环氢压缩机加压后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢混合经高压换热器升温后与原料油混合。

6)在高压分离器内分离的液相油与改质反应器液相出口分离的反应产物产品油混合送出装置，由高压分离器底部排出的水相送入污水处理系统进行污染物提取。

步骤2)具体为：将进入到轻质化反应器的加热后的原料油和混氢依次进行二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、多环芳烃加氢和脱金属反应，得到温度为300～335℃反应产物，温度为300～335℃反应产物从轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢异构反应，反应后在改质反应器的分离段进行气液两相分离，得到分离后的气相或液相反应产物，气相反应产物由改质反应器侧面出口输入到高压换热器；

轻质化反应器采用硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为230～260℃；

改质反应器同样采用了硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为300～335℃；

步骤3)具体为：将温度为70～80℃的费托合成油和温度为80～85℃的煤焦油按进料比0.1～10的比例，在采用氢气充压至0.8～2.5MPa进行隔离密封的混合罐内进行充分混合，的到混合后的原料油。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置，具有单程转化率高，工艺流程短，高压设备数量少，投资费用省，运行成本低，产品质量好，安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明的工艺装置示意图，其中序号1为混合罐、2为原料油加热器，3为原料油泵，4为开工加热炉，5为轻质化反应器，6为改质反应器，7为高压换热器，8为空调冷却器，9为高压分离器，10为循环氢气压缩机，11为高压分离水减压阀，12为高压分离油减压阀，13为生成油减压阀，14为混合氢控制阀，a为费托合成油，b为煤焦油，c为排放氢，d为纯氢，e为脱盐水，f为含硫含氨污水，g为产物油。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，包括立式的混合罐1、原料油加热器2、原料油泵3、开工加热炉4、轻质化反应器5、改质反应器6、高压换热器7、空调冷却器8、高压分离器9、循环氢气压缩机10和阀门，所述的混合罐1上设有费托合成油a入口和煤焦油b入口，混合罐1出口与原料油加热器2入口相连，原料油加热器2出口与原料油泵3入口相连，原料油泵3出口与开工加热炉4原料入口相连，所述的开工加热炉4的出口与轻质化反应器5的顶部入口相连，轻质化反应器5的底部出口与改质反应器6的顶部入口相连，改质反应器6分离段侧部气相出口与高压换热器7的一个进口相连，改质反应器6分离段底部液相出口排出分离后的产物油，高压换热器7的一个出口经带有脱盐水e入口的管道与空调冷却器8入口相连，空调冷却器8出口与高压分离器9入口相连，高压分离器9的顶部气体出口分两路，一路直接排出，一路与循环氢气压缩机10入口相连，循环氢气压缩机10出口分两路，一路与改质反应器6顶部入口相连，一路经带有氢气入口的管道与高压换热器7入口相连，高压换热器7另一个出口与开工加热炉4的原料入口相连，高压分离器9的底部液相油与改质反应器6分离段分离的产物油由管道混合后送出，高压分离器9底部污水出口与污水装置相连。

其中，轻质化反应器5的高径比为6～15，轻质化反应器5催化剂床层单层高度为2～3.5倍的轻质化反应器直径；优选的，所述的轻质化反应器5的高径比为8～12，轻质化反应器5催化剂床层单层高度为2～2.8倍的轻质化反应器直径。原料油加热器2为管壳式换热器；开工加热炉4为卧管单辐射加热炉，高压换热器7为隔膜密封式U型管式换热器。

进一步地，改质反应器6由两部分组成，上半部分为反应段，下部分为分离段，改质反应器6的高径比为5～14，反应段与分离段高度比为3～4.5，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～1倍的改质反应器直径。优选的，改质反应器6的高径比为7～10，反应段与分离段高度比为3.2～4，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～0.8倍的改质反应器直径。

需要说明的是，高压换热器7与开工加热炉4原料入口相连的管道上设有混合氢控制阀14，高压分离器9的底部液相油出口管道上设有高压分离油减压阀12，高压分离器9底部污水出口外管道上设有高压分离水减压阀11；改质反应器6分离段底部液相出口管道上设有生成油减压阀13。

一种基于所述的装置的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺，包括以下步骤：

1)将温度为70～80℃的费托合成油和温度为80～85℃的煤焦油按进料比0.1～10的比例，在采用氢气充压至0.8～2.5MPa进行隔离密封的混合罐内进行充分混合，的到混合后的原料油，混合后的原料油由混合罐底部排出进入原料油加热器，由300℃左右的导热油将混合后的原料油加热至230～260℃后，由原料油泵进行增压至15.2～19.1MPa，得到温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油。

2)将经费托合成油和煤焦油混合后的温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油和来自高压换热器换热升温后的混氢混合送入开工加热炉进行加热，并将加热后的原料油和混氢从开工加热炉出口送入到轻质化反应器，其中，氢气和原料油体积比为550～800；

3)将进入到轻质化反应器的加热后的原料油和混氢依次进行二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、多环芳烃加氢和脱金属反应，得到温度为300～335℃反应产物，温度为300～335℃反应产物从轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢异构反应，反应后在改质反应器的分离段进行气液两相分离，得到分离后的温度为360～402℃的气相反应产物或液相反应产物油，气相反应产物由改质反应器侧面出口输入到高压换热器，液相反应产物油排出。

其中，轻质化反应器采用硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为230～260℃；改质反应器同样采用了硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为300～335℃。需要说明的是，液体空速缩写为LHSV。

4)高压换热器将接收到的气相反应产物与混氢换热回收热量后，在管道内与30～45℃脱盐水混合后进入空调冷却器，在空调冷却器中将其温度降至40～45℃后，进入高压分离器中进行气、油、水三相分离，得到分离后的气体，液相油和污水；

5)由高压分离器分离后的气体，一部分作为废氢排出装置，其余部分经循环氢压缩机加压后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢混合经高压换热器升温后与原料油混合。

6)在高压分离器内分离的液相油与改质反应器液相出口分离的反应产物产品油混合送出装置，由高压分离器底部排出的水相送入污水处理系统进行污染物提取。

实施例1：

将70～80℃的费托合成油(低温费)与80～85℃的煤焦油(中低温或高温)在混合罐内按0.1～10比例进行充分混合。混合罐采用氢气充压至0.8～2.5MPa(表压)进行隔离密封，混合后的混合油作为加氢原料油，经混合罐底进入原料油加热器与300℃导热油换热至230～260℃后由原料油泵进行增压至15.2～19.1MPa(表压)。增压后原料油与来自高压换热器换热升温后的混氢在管道内混合进入开工加热炉，其氢气和原料油体积比为550～800。正常运行过程中开工加热炉处于闷炉状态，原料油温度不发生变化。从开工加热炉出来的原料油进入轻质化反应器。轻质化反应器采用硫化态非贵金属商业化渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为(LHSV)0.2～0.4h^-1，入口温度为230～260℃。轻质化反应器依次进行混合油组分中的二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、脱金属和多环芳烃加氢反应。由于反应放热，温度升至300～335℃，反应产物经轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段，改质反应器由上半部分的反应段和下半部分的分离段组成，依次在改质反应器反应段内进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢裂化和加氢异构。改质反应器同样采用了硫化态非贵金属商业化渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为(LHSV)0.2～0.4h^-1，入口温度为300～335℃。由于反应放热，反应产物温度升至360～402℃。反应产物在改质反应器分离段进行气液两相分离，分离出气相由改质反应器侧壁出口，经高压换热器使混氢回收热量后，在管道内与30～45℃脱盐水混合后一并进入空调冷却器，温度降至40～45℃，后进入高压分离器进行气、油、水三相分离，注入脱盐水能够溶解油和氢气中的氨盐和硫化物，减少腐蚀。在高压分离器内分离产生的气体，一部分作为废氢排出装置，用于以控制气体中氢含量始终大于90％，防止非氢组分累积；其余部分经循环氢压缩机加压至15.2～19.1MPa(表压)后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢混合经高压换热器升温后与原料油混合。在高压分离器内液相油与反应产品油混合后，进入熟知的产品油精馏系统进行产生分离，由高压分离器底部排出的水相送入污水处理系统进行污染物提取净化水资源。

表1 费托合成油性质

表2 煤焦油性质

实施例2

将72℃的费托合成油(低温费托合成油)a与81℃的煤焦油(中低温煤焦油)b按0.35的比例下在混合罐1内进行充分混合，混合罐1采用氢气充压至1.1MPa(表压)进行隔离密封，混合后的混合油作为加氢原料油，经混合罐1底进入原料油加热器2与300℃导热油换热至243℃后由原料油泵3进行增压至16.2MPa(表压)。增压后原料油与混氢在管道内混合进入开工加热炉4，其氢气和原料油体积比为610。正常运行过程中开工加热炉4处于闷炉状态，原料油温度不发生变化。从开工加热炉4出来的原料油进入轻质化反应器5。轻质化反应器5的操作参数为：液体空速为(LHSV)0.22h^-1，入口温度为241℃。轻质化反应器5的高径比9，轻质化反应器5内的催化剂床层单层高度为2.5倍的轻质化反应器5直径。在轻质化反应器5内依次进行混合油组分中的二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、脱金属和多环芳烃加氢反应。由于反应放热效应，反应产物温度升至305℃。反应产物经轻质化反应器5底部管道送至改质反应器6反应段。在改质反应器6反应段内进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢裂化和加氢异构。改质反应器6操作参数为：液体空速为(LHSV)0.31h^-1，入口温度为304℃。改质反应器6的高径比为8，反应段与分离段高度比为3.4，改质反应器6的催化剂床层单层高度为0.7倍的改质反应器6直径。由于反应放热效应，反应产物温度升至365℃。反应产物在改质反应器6分离段进行气液两相分离，分离出气相由改质反应器6侧壁管口排出，经高压换热器7使混氢回收热量后，在管道内与35℃脱盐水e混合后一并进入空调冷却器8温度降至43℃，后进入高压分离器9进行气、油、水三相分离，注入脱盐水e能够溶解油和氢气中的氨盐和硫化物。在高压分离器内分离产生的气体，一部分作为废氢排出装置，用于以控制气体中氢含量为91％；其余部分经循环氢压缩机加压至16.2MPa(表压)后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢d混合经高压换热器7升温后与原料油混合。在高压分离器9内液相油与反应产品油混合后的产物油g，进入熟知的产物油g精馏系统进行产品分离，由高压分离器9底部排出的含硫含氨污水f送入污水处理系统进行污染物提取。

实施例3

将74℃的费托合成油(低温费)a与85℃的煤焦油(高温煤焦油)b按2.1的比例下在混合罐1内进行充分混合，混合罐1采用氢气充压至1.46MPa(表压)进行隔离密封，混合后的混合油作为加氢原料油，经混合罐1底进入原料油加热器2与300℃导热油换热至253℃后由原料油泵3进行增压至17.6MPa(表压)。增压后原料油与混氢在管道内混合进入开工加热炉4，其氢油体积比为721。正常运行过程中开工加热炉4处于闷炉状态，原料油温度不发生变化。从开工加热炉4出来的原料油进入轻质化反应器5。轻质化反应器5的操作参数为：液体空速为(LHSV)0.23h^-1，入口温度为252℃。轻质化反应器5的高径比10，轻质化反应器5内的催化剂床层单层高度为2倍的轻质化反应器5直径。在轻质化反应器5内依次进行混合油组分中的二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、脱金属和多环芳烃加氢反应。由于反应放热效应，反应产物温度升至320℃。反应产物经轻质化反应器5底部管道送至改质反应器6反应段。在改质反应器6反应段内进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢裂化和加氢异构。改质反应器6操作参数为：液体空速为(LHSV)0.33h^-1，入口温度为319℃。

改质反应器6的高径比为9，反应段与分离段高度比为3.7，改质反应器6的催化剂床层单层高度为0.72倍的改质反应器6直径。由于反应放热效应，反应产物温度升至373℃。反应产物在改质反应器6分离段进行气液两相分离，分离出气相由改质反应器6侧壁管口排出，经高压换热器7使混氢回收热量后，在管道内与38℃脱盐水e混合后一并进入空调冷却器8温度降至42℃，后进入高压分离器9进行气、油、水三相分离，注入脱盐水e能够溶解油和氢气中的氨盐和硫化物。在高压分离器内分离产生的气体，一部分作为废氢排出装置，用于以控制气体中氢含量为92％；其余部分经循环氢压缩机加压至17.6MPa(表压)后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢d混合经高压换热器7升温后与原料油混合。在高压分离器9内液相油与反应产品油混合后的产物油g，进入熟知的产物油g精馏系统进行产品分离，由高压分离器9底部排出的含硫含氨污水f送入污水处理系统进行污染物提取。

实施例4

将80℃的费托合成油(低温费)a与82℃的煤焦油(中低温煤焦油与高温煤焦油比例为1:1)b按2.1的比例下在混合罐1内进行充分混合，混合罐1采用氢气充压至1.8MPa(表压)进行隔离密封，混合后的混合油作为加氢原料油，经混合罐1底进入原料油加热器2与300℃导热油换热至258℃后由原料油泵3进行增压至18.5MPa(表压)。增压后原料油与混氢在管道内混合进入开工加热炉4，其氢油体积比为780。正常运行过程中开工加热炉4处于闷炉状态，原料油温度不发生变化。从开工加热炉4出来的原料油进入轻质化反应器5。轻质化反应器5的操作参数为：液体空速为(LHSV)0.25h^-1，入口温度为259℃。轻质化反应器5的高径比11，轻质化反应器5内的催化剂床层单层高度为2.8倍的轻质化反应器5直径。在轻质化反应器5内依次进行混合油组分中的二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、脱金属和多环芳烃加氢反应。由于反应放热效应，反应产物温度升至331℃。反应产物经轻质化反应器5底部管道送至改质反应器6反应段。在改质反应器6反应段内进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢裂化和加氢异构。改质反应器6操作参数为：液体空速为(LHSV)0.32h^-1，入口温度为330℃。

改质反应器6的高径比为10，反应段与分离段高度比为4，改质反应器6的催化剂床层单层高度为0.78倍的改质反应器6直径。由于反应放热效应，反应产物温度升至382℃。反应产物在改质反应器6分离段进行气液两相分离，分离出气相由改质反应器6侧壁管口排出，经高压换热器7使混氢回收热量后，在管道内与40℃脱盐水e混合后一并进入空调冷却器8温度降至44℃，后进入高压分离器9进行气、油、水三相分离，注入脱盐水e能够溶解油和氢气中的氨盐和硫化物。在高压分离器内分离产生的气体，一部分作为废氢排出装置，用于以控制气体中氢含量为92％；其余部分经循环氢压缩机加压至18.5MPa(表压)后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢d混合经高压换热器7升温后与原料油混合。在高压分离器9内液相油与反应产品油混合后的产物油g，进入熟知的产物油g精馏系统进行产品分离，由高压分离器9底部排出的含硫含氨污水f送入污水处理系统进行污染物提取。

表3 产品柴油性质和产率表

注：十六烷值由引燃质量测试器IQT获取。

众所周知煤焦油当中富含大量的沥青质和胶质，是其加氢轻质化过程的关键。沥青质和胶质的基本结构是以多个芳香环组成的稠合的芳香环系为核心，周围连接有若干个环烷烃。芳香环和环烷烃上还带有若干个长度不一的正构的或异构的烷基侧链，分子中还夹杂着硫、氧、氮的基因，同时还络合有镍、钒铁等金属。受热后就容易发生热裂解反应生成炭，沉积在催化剂表面微孔内，影响催化剂活性和增加了反应器床层阻力。而氢气在烷烃中溶解度大于在芳烃中的溶解度，氢气在烷烃中的溶解度随碳数(相对分子质量)的增多而增加，而氢气在芳烃中的溶解度却随芳烃环数的增多而降低，氢气在非烃类含硫和含氮有机化合物中的溶解度却明显低于在烃类中的溶解度。费托合成油(低温费托合成油)不含有非烃类含硫和含氮有机化合物，并且具有中大量的脂肪烃，有利于氢气在原料油中的分散和溶解。而氢气在原料油当中溶解分散有效的阻止了沥青质缩合生炭反应，延长了工艺装置运行周期。同时，由于沥青质加氢过程发生侧链断裂生成重沥青质的过程是无法避免的，因此本发明的工艺方法取消了现有技术的反应生成油冷却设备，将没有完全反应的重沥青质在高温状态下溶解在反应生成油中，使其带到后续低压精馏系统分离脱除，具有方法简易行的特点。

本发明还对加氢原料油进行低压工况下加热，降低了高温设备投入，简化了工艺流程，减小了加氢工艺装置安全风险。经本发明的工艺装置处理后的费托合成油(低温费托合成油)，仍然保留了较高的十六烷值。同时经本发明的工艺装置处理后的煤焦油(中低温煤焦油或高温煤焦油)，保持了柴油的低硫润滑性，还减少其柴油当中多环芳烃组分中的总三环芳烃含量，有效的降低了柴油燃烧时微粒物(PM)和NOx的排放。

本发明提供的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺及装置，采用了费托合成油(低温费托合成油)与煤焦油(中低温煤焦油或高温煤焦油)进料比例为0.1～10之间共同混合加氢均能生产出合格的国标(GB19147-2013IV)柴油，该工艺具有单程转化率高，工艺流程短，高压设备数量少，投资费用省，运行成本低，产品质量好，安全可靠的特点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，包括混合原料油供应装置、开工加热炉（4）、反应器和高压换热器（7），所述的混合原料油供应装置出口与开工加热炉（4）原料入口相连，开工加热炉（4）出口与反应器的入口相连，反应器的气相出口与高压换热器（7）的一个进口相连，高压换热器（7）的另一个入口通入氢气，高压换热器（7）的一个出口经带有脱盐水（e）入口的管道与冷却分离装置相连，另一个出口与开工加热炉（4）的原料入口相连，反应器的液相出口排出分离后的产物油。

2.根据权利要求1所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，所述的反应器包括轻质化反应器（5）和改质反应器（6）；所述的开工加热炉（4）的出口与轻质化反应器（5）的顶部入口相连，轻质化反应器（5）的底部出口与改质反应器（6）的顶部入口相连，改质反应器（6）分离段侧部气相出口与高压换热器（7）的一个进口相连，改质反应器（6）分离段底部液相出口排出分离后的产物油，高压换热器（7）的一个出口经带有脱盐水（e）入口的管道与冷却分离装置相连，高压换热器（7）的另一个入口通入氢气，另一个出口与开工加热炉（4）的原料入口相连。

3.根据权利要求2所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，所述的冷却分离装置包括空调冷却器（8）、高压分离器（9）和循环氢气压缩机（10），高压换热器（7）的一个出口经带有脱盐水（e）入口的管道与空调冷却器（8）入口相连，空调冷却器（8）出口与高压分离器（9）入口相连，高压分离器（9）的顶部气体出口分两路，一路直接排出，一路与循环氢气压缩机（10）入口相连，循环氢气压缩机（10）出口分两路，一路与改质反应器（6）顶部入口相连，一路经带有氢气入口的管道与高压换热器（7）入口相连，高压分离器（9）的底部液相油与改质反应器分离段分离的产物油由管道混合后送出，高压分离器（9）底部污水出口与污水装置相连。

4.根据权利要求2所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，轻质化反应器（5）的高径比为6～15，轻质化反应器（5）催化剂床层单层高度为2～3.5倍的轻质化反应器直径；

改质反应器（6）由两部分组成，上半部分为反应段，下部分为分离段，改质反应器（6）的高径比为5～14，反应段与分离段高度比为3～4.5，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～1倍的改质反应器直径。

5.根据权利要求4所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，所述的轻质化反应器（5）的高径比为8～12，轻质化反应器（5）催化剂床层单层高度为2～2.8倍的轻质化反应器直径；

改质反应器（6）的高径比为7～10，反应段与分离段高度比为3.2～4，改质反应器催化剂床层单层高度为0.7～0.8倍的改质反应器直径。

6.根据权利要求1所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，所述的混合原料油供应装置包括混合罐（1）、原料油加热器（2）和原料油泵（3），所述的混合罐（1）上设有费托合成油（a）入口和煤焦油（b）入口，混合罐（1）出口与原料油加热器（2）入口相连，原料油加热器（2）出口与原料油泵（3）入口相连，原料油泵（3）出口与开工加热炉（4）原料入口相连。

7.根据权利要求1所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的装置，其特征在于，开工加热炉（4）为卧管单辐射加热炉，高压换热器（7）为隔膜密封式U型管式换热器。

8.一种基于权利要求1-7所述的装置的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）将经费托合成油和煤焦油按进料比0.1～10混合后的温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油和来自高压换热器换热升温后的混氢混合送入开工加热炉进行加热，并将加热后的原料油和混氢从开工加热炉出口送入到轻质化反应器，其中，氢气和原料油体积比为550～800；

2）将进入到轻质化反应器的加热后的原料油和混氢进行加氢处理，得到温度为300～335℃反应产物，温度为300～335℃反应产物从轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段进行加氢反应，加氢反应后在改质反应器的分离段进行气液两相分离，得到分离后的温度为360～402℃的气相反应产物和液相反应产物油，气相反应产物由改质反应器侧面出口输入到高压换热器，液相反应产物油排出。

9.根据权利要求1所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺，其特征在于，所述的工艺在步骤1）之前还包括：

3）将进料比为0.1～10的费托合成油和煤焦油在混合罐内进行充分混合，的到混合后的原料油，混合后的原料油由混合罐底部排出进入原料油加热器，由300℃左右的导热油将混合后的原料油加热至230～260℃后，由原料油泵进行增压至15.2～19.1MPa，得到温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油，将温度为230～260℃、压力为15.2～19.1MPa的原料油和来自高压换热器换热升温后的混氢混合送入开工加热炉进行加热；

步骤2）后还包括：

4）高压换热器将接收到的气相反应产物与混氢换热回收热量后，在管道内与30～45℃脱盐水混合后进入空调冷却器，在空调冷却器中将其温度降至40～45℃后，进入高压分离器中进行气、油、水三相分离，得到分离后的气体，液相油和污水；

5）由高压分离器分离后的气体，一部分作为废氢排出装置，其余部分经循环氢压缩机加压后，一部分作为改质反应器催化床层冷却剂，另一部分与纯氢混合经高压换热器升温后与原料油混合；

6）在高压分离器内分离的液相油与改质反应器液相出口分离的反应产物产品油混合送出装置，由高压分离器底部排出的水相送入污水处理系统进行污染物提取。

10.根据权利要求1所述的费托合成油和煤焦油共加氢生产国标油的工艺，其特征在于，

步骤2）具体为：将进入到轻质化反应器的加热后的原料油和混氢依次进行二烯烃选择性加氢、脱沥青、脱胶质、多环芳烃加氢和脱金属反应，得到温度为300～335℃反应产物，温度为300～335℃反应产物从轻质化反应器底部管道送至改质反应器反应段进行加氢脱芳、加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱氮、加氢异构反应，反应后在改质反应器的分离段进行气液两相分离，得到分离后的气相或液相反应产物，气相反应产物由改质反应器侧面出口输入到高压换热器；

轻质化反应器采用硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为230～260℃；

改质反应器同样采用了硫化态渣油加氢催化剂，其操作参数为：液体空速为0.2～0.4h^-1，入口温度为300～335℃；

步骤3）具体为：将温度为70～80℃的费托合成油和温度为80～85℃的煤焦油按进料比0.1～10的比例，在采用氢气充压至0.8～2.5MPa进行隔离密封的混合罐内进行充分混合，的到混合后的原料油。