CN105001890B - 一种煤化工加氢热解工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤化工加氢热解工艺及系统，涉及化工领域，其中煤化工加氢热解工艺包括S1.预热；S2.通入煤加氢热解炉；S3.将S1热解炉生成的煤气通入气固分离器进行煤气的除尘，然后经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入预冷器，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；S4.将S2热解炉生成的热解半焦送入焦加氢气化炉；S5.将S2得到的净化焦油送入净化焦油分离单元；S6.将S2得到的净化气一部分送入醇类合成单元；S7.原煤上下两路进入富氢发生器。本发明提供的煤化工加氢热解工艺能够在保证质量的同时，大大提高了煤化工产品的产出效率。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种煤化工加氢热解工艺及系统。
背景技术
煤化工热解是煤转化的关键步骤，煤气化、液化、焦化和燃烧都要经过或发生热解过程。不同的工艺中，煤热解的加热速率和环境气氛是不同的。煤炭高温焦化(温度在950℃左右)在19世纪初已有生产，长期以来其主要目的是生产炼铁用焦炭和燃料气，烃类液体产率约为煤重的5%，作为其副产品，煤焦油蒸馏物是有机化学工业的原料。
快速热解可以提高液体产率，一般是在1200℃以上操作，煤的停留时间大大缩短，只有几秒钟。为提高经济性,快速热解和加氢热解主要目的是生产化学原料，这是通过煤的热解将煤定向转化。煤热解可以生产苯、萘、蒽、菲以及目前尚无法人工合成的多种稠环芳香烃类化合物及杂环化合物。
但是现有的煤化工热解产物种类单一，产率低，生产出的煤化工产物杂质含量多，影响产出。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种煤化工加氢热解工艺及系统，以改善上述问题。
本发明提供的一种煤化工加氢热解工艺包括以下步骤：
S1.将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热系统内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为300-450℃；
S2.干燥和预热后的原料煤通入煤加氢热解炉，在压力2.0-3.5MPa和温度450-550℃条件下进行加氢热解；
S3.将S1热解炉生成的煤气通入气固分离器进行煤气的除尘，经分离出的除尘煤气再通入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入预冷器，所述预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过所述气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过所述冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对所述第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S4.将S2热解炉生成的热解半焦送入焦加氢气化炉，在压力2.0-4.0MPa和温度450-500℃条件下进行加氢气化，然后进行分流。分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在900-1500℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入预冷器，所述预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过所述气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过所述冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对所述第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S5.将S2得到的净化焦油送入净化焦油分离单元，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；
S6.将S2得到的净化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸；
S7.干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0-3.0MPa和温度900-1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为所述煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣系统内完成。
本发明还提供一种煤化工加氢热解系统，包括进料单元、热解单元和气化单元，热解单元包括原煤入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元包括净化煤气出口、灰渣出口和气化剂入口，进料单元与热解单元的原煤入口连通，所述净化煤气分离单元与热解单元净化煤气出口连接，
所述净化煤气分离单元包括预冷器、气液分离器、冷却器、洗涤塔和低温甲醇洗装置，所述预冷器包括天然气入口、第一冷却天然气出口、第一冷媒入口和第一冷媒出口，所述天然气入口与所述净化煤气出口相连，所述气液分离包括有分离器入口、分离器出口和冷凝液出口，所述分离器入口与所述第一冷却天然气出口相连，所述冷却器包括第一冷却天然气入口、第二冷却天然气出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，所述第一冷却天然气入口与所述分离器出口相连，所述洗涤塔包括第二冷却天然气入口、甲醇洗涤液入口、净化甲烷出口和甲醇洗涤后液出口，所述第二冷却天然气入口与所述第二冷却天然气出口相连，所述甲醇洗涤液入口与净化合成气的系统中的低温甲醇洗装置相连，所述甲醇洗涤后液出口与所述净化合成气的系统中的低温甲醇吸收塔相连，
净化焦油分离单元与热解单元的净化焦油出口连接，化工产品合成单元和IGCC单元分别与气化单元的净化煤气出口连接；净化焦油分离单元依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。
以上所述的煤化工加氢热解系统，优选地，述热解单元包括热解炉，热解炉气体出口依次连接第一气固分离器、气液分离器、电捕焦油器和第一气体净化器，第一气体净化器出口与净化煤气分离单元连接；气液分离器液体输出口依次连接油水分离器和焦油净化器，焦油净化器出口与净化焦油分离单元连接；热解炉半焦出口与半焦分流器入口连接，半焦分流器出口与熄焦钝化设备入口相连接；
以上所述的煤化工加氢热解系统，优选地，包括油品调和单元，所述化工产品合成单元包括费托合成单元、醇类合成单元和羰基化合成单元，油品调和单元分别与油品分离单元和费托合成单元连接。
以上所述的煤化工加氢热解系统，优选地，所述气化单元包括气化炉，气化炉气体出口依次连接有第二气固分离器和第二气体净化器，第二气体净化器出口分别与化工产品合成单元和IGCC单元连接；半焦分流器出口分为两路，一路与熄焦钝化设备入口相连接，另一路与气化炉半焦入口连接。
相对于现有技术，本发明提供的一种煤化工加氢热解工艺及系统包括以下有益效果：本发明提供的煤化工加氢热解工艺能够大大提高煤化工加氢热解效率，同时能够将热接出的固态、液态、气态充分利用，形成多种煤化工产品，同时利用自身的系统，提高了生成的煤化工产品的质量和纯度，在保证质量的同时，大大提高了煤化工产品的产出效率。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例3提供的煤化工加氢热解系统的示意图。
其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下：进料单元101，热解单元102，气化单元103，净化煤气分离单元104，净化焦油分离单元105。
具体实施方式
快速热解可以提高液体产率，一般是在1200℃以上操作，煤的停留时间大大缩短，只有几秒钟。为提高经济性,快速热解和加氢热解主要目的是生产化学原料，这是通过煤的热解将煤定向转化。煤热解可以生产苯、萘、蒽、菲以及目前尚无法人工合成的多种稠环芳香烃类化合物及杂环化合物。但是现有的煤化工热解产物种类单一，产率低，生产出的煤化工产物杂质含量多，影响产出。
本发明提供了一种煤化工加氢热解工艺及系统来改善上述问题。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明中第一、第二、第三等均为区别示意，并不是限定。
实施例1
本发明实施例1提供了一种煤化工加氢热解工艺，包括
S1.将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热系统内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为300℃；
S2.干燥和预热后的原料煤通入煤加氢热解炉，在压力2.0MPa和温度450℃条件下进行加氢热解；
S3.将S1热解炉生成的煤气通入气固分离器进行煤气的除尘，经分离出的除尘煤气再通入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入预冷器，预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S4.将S2热解炉生成的热解半焦送入焦加氢气化炉，在压力2.0MPa和温度450℃条件下进行加氢气化，然后进行分流。分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在900℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入预冷器，预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S5.将S2得到的净化焦油送入净化焦油分离单元105，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；
S6.将S2得到的净化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸；
S7.干燥和预热后的原料煤20％与来自焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0MPa和温度900℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣系统内完成。
本发明提供的煤化工加氢热解工艺能够大大提高煤化工加氢热解效率，同时能够将热接出的固态、液态、气态充分利用，形成多种煤化工产品，同时利用自身的系统，提高了生成的煤化工产品的质量和纯度，在保证质量的同时，大大提高了煤化工产品的产出效率。
实施例2
本发明实施例2提供了一种煤化工加氢热解工艺，包括
S1.将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热系统内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为450℃；
S2.干燥和预热后的原料煤通入煤加氢热解炉，在压力3.5MPa和温度550℃条件下进行加氢热解；
S3.将S1热解炉生成的煤气通入气固分离器进行煤气的除尘，经分离出的除尘煤气再通入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入预冷器，预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S4.将S2热解炉生成的热解半焦送入焦加氢气化炉，在压力4.0MPa和温度500℃条件下进行加氢气化，然后进行分流。分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在1500℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入预冷器，预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S5.将S2得到的净化焦油送入净化焦油分离单元105，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；
S6.将S2得到的净化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸；
S7.干燥和预热后的原料煤40％与来自焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力3.0MPa和温度1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣系统内完成。
实施例3
本发明实施例3还提供了一种本发明还提供一种煤化工加氢热解系统，包括进料单元101、热解单元102和气化单元103，热解单元102包括原煤入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元103包括净化煤气出口、灰渣出口和气化剂入口，进料单元101与热解单元102的原煤入口连通，净化煤气分离单元104与热解单元102的净化煤气出口连接，
净化煤气分离单元104包括预冷器、气液分离器、冷却器、洗涤塔和低温甲醇洗装置，预冷器包括天然气入口、第一冷却天然气出口、第一冷媒入口和第一冷媒出口，天然气入口与净化煤气出口相连，气液分离器包括有分离器入口、分离器出口和冷凝液出口，分离器入口与第一冷却天然气出口相连，冷却器包括第一冷却天然气入口、第二冷却天然气出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，第一冷却天然气入口与分离器出口相连，洗涤塔包括第二冷却天然气入口、甲醇洗涤液入口、净化甲烷出口和甲醇洗涤后液出口，第二冷却天然气入口与第二冷却天然气出口相连，甲醇洗涤液入口与净化合成气的系统中的低温甲醇洗装置相连，甲醇洗涤后液出口与净化合成气的系统中的低温甲醇吸收塔相连，
净化焦油分离单元105与热解单元102的净化焦油出口连接，化工产品合成单元和IGCC单元分别与气化单元103的净化煤气出口连接；净化焦油分离单元105依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。
本实施例中，热解单元102包括热解炉，热解炉气体出口依次连接第一气固分离器、气液分离器、电捕焦油器和第一气体净化器，第一气体净化器出口与净化煤气分离单元104连接；气液分离器液体输出口依次连接油水分离器和焦油净化器，焦油净化器出口与净化焦油分离单元105连接；热解炉半焦出口与半焦分流器入口连接，半焦分流器出口与熄焦钝化设备入口相连接；
进一步地，包括油品调和单元，化工产品合成单元包括费托合成单元、醇类合成单元和羰基化合成单元，油品调和单元分别与油品分离单元和费托合成单元连接。
进一步地，气化单元103包括气化炉，气化炉气体出口依次连接有第二气固分离器和第二气体净化器，第二气体净化器出口分别与化工产品合成单元和IGCC单元连接；半焦分流器出口分为两路，一路与熄焦钝化设备入口相连接，另一路与气化炉半焦入口连接。
本实施例3提供的煤化工加氢热解系统能够大大提高煤化工加氢热解效率，同时生产效率高，产物纯度高，降低了生产成本，带来了巨大的经济效益，同一顿原煤生产后产出物的经济价值较传统的加氢热解工艺提高了了24%-32%。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种煤化工加氢热解工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热系统内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为300-450℃；
S2.干燥和预热后的原料煤通入煤加氢热解炉，在压力2.0-3.5MPa和温度450-550℃条件下进行加氢热解；
S3.将S1热解炉生成的煤气通入气固分离器进行煤气的除尘，经分离出的除尘煤气再通入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入预冷器，所述预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过所述气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过所述冷却器再一次冷却，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对所述第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S4.将S2热解炉生成的热解半焦送入焦加氢气化炉，在压力2.0-4.0MPa和温度450-500℃条件下进行加氢气化，然后进行分流；分流后的部分加氢热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分加氢热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在1500℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入预冷器，所述预冷器适于对气态产物进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气，然后第一冷却天然气通过所述气液分离器进行气液分离，然后气态产物经过所述冷却器再一次冷去，形成第二冷却天然气，然后利用甲醇洗涤液对所述第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到甲醇洗涤后液和净化甲烷；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；
S5.将S4得到的净化焦油送入净化焦油分离单元，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；
S6.将S2得到的净化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸；
S7.干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0-3.0MPa和温度900-1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为所述煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣系统内完成。
2.一种煤化工加氢热解系统，其特征在于：包括进料单元、热解单元和气化单元，热解单元包括原煤入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元包括净化煤气出口、灰渣出口和气化剂入口，进料单元与热解单元的原煤入口连通，所述净化煤气分离单元与热解单元净化煤气出口连接，
所述净化煤气分离单元包括预冷器、气液分离器、冷却器、洗涤塔和低温甲醇洗装置，所述预冷器包括天然气入口、第一冷却天然气出口、第一冷媒入口和第一冷媒出口，所述天然气入口与所述净化煤气出口相连，所述气液分离包括有分离器入口、分离器出口和冷凝液出口，所述分离器入口与所述第一冷却天然气出口相连，所述冷却器包括第一冷却天然气入口、第二冷却天然气出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，所述第一冷却天然气入口与所述分离器出口相连，所述洗涤塔包括第二冷却天然气入口、甲醇洗涤液入口、净化甲烷出口和甲醇洗涤后液出口，所述第二冷却天然气入口与所述第二冷却天然气出口相连，所述甲醇洗涤液入口与净化合成气的系统中的低温甲醇洗装置相连，所述甲醇洗涤后液出口与所述净化合成气的系统中的低温甲醇吸收塔相连，
净化焦油分离单元与热解单元的净化焦油出口连接，化工产品合成单元和IGCC单元分别与气化单元的净化煤气出口连接；净化焦油分离单元依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。
3.根据权利要求2所述的煤化工加氢热解系统，其特征在于：所述热解单元包括热解炉，热解炉气体出口依次连接第一气固分离器、气液分离器、电捕焦油器和第一气体净化器，第一气体净化器出口与净化煤气分离单元连接；气液分离器液体输出口依次连接油水分离器和焦油净化器，焦油净化器出口与净化焦油分离单元连接；热解炉半焦出口与焦加氢气化炉入口连接，焦加氢气化炉出口与熄焦钝化设备入口相连接。
4.根据权利要求2所述的煤化工加氢热解系统，其特征在于：包括油品调和单元，所述化工产品合成单元包括费托合成单元、醇类合成单元和羰基化合成单元，油品调和单元分别与油品分离单元和费托合成单元连接。
5.根据权利要求2所述的煤化工加氢热解系统，其特征在于：所述气化单元包括气化炉，气化炉气体出口依次连接有第二气固分离器和第二气体净化器，第二气体净化器出口分别与化工产品合成单元和IGCC单元连接；半焦分流器出口分为两路，一路与熄焦钝化设备入口相连接，另一路与气化炉半焦入口连接。
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