CN106147853A

CN106147853A - 一种煤焦油原料加氢预处理的方法

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Publication number: CN106147853A
Application number: CN201510208444.9A
Authority: CN
Inventors: 李猛; 吴昊; 高晓冬; 胡大为; 孙淑玲; 何跃
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: CN106147853B

Abstract

本发明涉及煤焦油加工领域，公开了一种煤焦油原料加氢预处理的方法，该方法在包括第一预加氢反应区和第二预加氢反应区的反应系统中实施，该方法包括：(1)将待预处理的煤焦油原料依次进行脱气和脱水，得到脱水后的煤焦油原料，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量低于1μL/L，水含量低于500μg/g；(2)在氢气存在下，将所述脱水后的煤焦油原料依次进入所述第一预加氢反应区和第二预加氢反应区。采用本发明的方法处理煤焦油时，能够显著提高煤焦油处理工艺过程中的加氢保护催化剂的利用率，而且本发明的上述方法具有低能耗、工艺简单、装置运转周期长以及产品收率高性质优良的优点。

Description

一种煤焦油原料加氢预处理的方法

技术领域

本发明涉及煤焦油加工领域，具体地，涉及一种煤焦油原料加氢预处理的方法。

背景技术

随着社会经济持续高速发展，我国对石油产品的需求也日益增加。然而，石油属于不可再生能源，正面临日趋枯竭的危机。相比之下，中国煤炭储量比较丰富，因此，由煤炭制取液体燃料已成为煤加工利用的一个基本方向。

随着国际、国内钢铁行业的快速增长，炼焦工业呈现高增长的趋势，煤焦油的产量越来越大，煤焦油的清洁加工和有效利用也变得越来越重要。目前，常规的加工方法是经过预处理蒸馏切取组分集中的各种馏分，再对各种馏分采用酸碱洗涤、蒸馏、聚合、结晶等方法进行处理提取纯产品；也有一部分煤焦油经过酸碱精制后作为劣质燃料油被直接燃烧，或直接乳化后作为乳化燃料燃烧。煤焦油中所含硫、氮等杂质在燃烧过程中变成硫和氮的氧化物释放到大气中造成大气污染，而酸碱精制过程中又会产生大量污水，会严重污染环境。因此，无论是从环境保护的角度还是从环境综合利用方面来看，都希望找到一个有效的化学加工途径，使煤焦油得到提质，以扩大其自身利用价值。如何有效的利用煤焦油资源并使其符合环境保护要求一直是各国的研究方向。

CN102465033A公开了一种中低温煤焦油的加工方法，该方法仅对煤焦油中的轻馏分经酸碱抽提后的脱酚油进行加氢，而重馏分作为改质沥青或重质燃料油，未对煤焦油重馏分进行加氢转化。为延长装置运转周期，虽然采用了对煤焦油轻馏分先进行预加氢脱除烯烃、二烯烃，再进行深度加氢精制的方法。但是，由于该方法中的轻馏分进行了酸碱抽提处理，不可避免会带来大量酸渣，造成环境污染，而且该方法在延长装置运转周期方面并考虑到如何有效脱除金属和实现沥青质的转化，从而显著加快了加氢催化剂的失活速率，并且导致床层压降很快达到装置设计的上限值，装置被迫停工。

CN102559254A和CN102559255A中均公开了一种煤焦油与焦化馏分油组合加氢方法，该方法为延长装置运转周期，设置了加氢预处理反应器，对煤焦油和焦化馏分油的混合原料先进行脱二烯烃反应，然后加氢预处理反应流出物依次进入加氢处理反应器和加氢裂化反应器，实现煤焦油和焦化馏分油的加氢转化，延长了装置运转周期。然而该方法的原料中引入了煤焦油原料，发明人仅考虑了如何解决煤焦油和焦化馏分油的结焦问题，而并未考虑金属等的脱除，导致进料中金属在催化剂床层的沉积，从而造成床层压降过快上涨，影响装置运转周期的延长。

因此，如何克服采用上述现有技术处理煤焦油原料的缺陷，在低能耗的基础上提供一种工艺简单、装置运转周期长的处理煤焦油的方法以提供高收率且性质优良的清洁燃料是本领域内研究人员的重点研究目标。

发明内容

本发明的目的是克服采用现有技术处理煤焦油原料的缺陷，提高煤焦油加工工艺过程中加氢保护催化剂的利用率，并且在低能耗的基础上提供一种工艺简单、装置运转周期长的处理煤焦油的方法以得到高收率且性质优良的清洁燃料。

本发明的发明人考虑到，目前煤焦油固定床加氢装置的工业应用中显示，困扰煤焦油固定床加氢装置运转周期的主要问题是加氢催化剂床层压降上升过快以及催化剂过快失活等，这些问题均导致装置被迫停工。因此，本发明的发明人在研究中总结认为，导致上述结果的原因可能主要有：(1)煤焦油原料中的烯烃、二烯烃等物质在苛刻条件尤其是温度较高时，易发生环化反应和聚合反应生成大分子有机化合物，并进一步缩合生焦，引起压降上升过快，这些生焦反应主要集中在高温换热器、加热炉和反应器顶部等部位；(2)胶质、沥青质发生生焦反应，覆盖催化剂活性中心，一方面会引起压降上升，另一方面会导致催化剂快速失活；(3)煤焦油原料的性质较差，其中的高含量的Fe、Ca、Na等金属容易沉积在催化剂颗粒之间和催化剂表面，堵塞催化剂床层空隙，引起床层压降上升，导致装置被迫停工处理；(4)煤焦油原料还经常会引起换热器、加热炉管等结焦、堵塞。总之，上述问题的解决归根到底可能主要集中在煤焦油的预处理步骤中，因此，如果在煤焦油的预处理步骤中能有效解决这些问题，那么，对延长煤焦油加氢装置的运转周期可能也会非常有利。

本发明的发明人基于上述考虑且为了实现上述目的，提供一种煤焦油原料加氢预处理的方法，该方法在包括第一预加氢反应区和第二预加氢反应区的反应系统中实施，该方法包括：

(1)将待预处理的煤焦油原料依次进行脱气和脱水，得到脱水后的煤焦油原料，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量低于1μL/L，水含量低于500μg/g；

(2)在氢气存在下，将所述脱水后的煤焦油原料依次进入所述第一预加氢反应区和第二预加氢反应区，其中，以所述待预处理的煤焦油原料中的氢含量为基准，经过所述第一预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值为0.1-0.6重量％；经过所述第二预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值大于等于1.0重量％。

采用本发明的方法处理煤焦油时，能够显著提高煤焦油处理工艺过程中的加氢保护催化剂的利用率，而且本发明的上述方法具有低能耗、工艺简单、装置运转周期长以及产品收率高性质优良的优点。

采用本发明提供的煤焦油原料加氢预处理的方法，解决了因煤焦油全馏分原料中胶质、沥青质、金属等含量高，严重影响煤焦油固定床加氢装置运转周期的问题，有效地解决了煤焦油原料加氢预处理过程中存在的问题，延长了装置的运转周期，将煤焦油加氢预处理装置的运转周期延长了一倍以上，并且有效地提高了保护剂的利用率，加氢保护催化剂的利用率提高了25％以上。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的煤焦油原料加氢预处理的方法的流程示意图。

附图标记说明

1 待预处理的煤焦油原料 2 一级过滤器

3 脱气塔 4 溶解氧

5 脱水塔 6 轻油馏分

7 重油馏分 8 一级原料缓冲罐

9 二级过滤器 10 二级原料缓冲罐

11 换热器 12 第一预加氢反应器

13 加热炉 14 第二预加氢反应器

15 热高分 16 冷高分

17 冷低分 18 热低分

19 汽提塔 20 汽提蒸汽

21 汽提塔底液体流出物 22 水洗塔

23 循环氢压缩机 24 新氢

25 循环氢 26 脱水塔顶水

27 煤焦油原料水 28 冷高分水

29 冷低分顶部低分气 30 软化水

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，所述煤焦油指的是煤热解或煤造气或其它过程产生的煤焦油。因此，所述煤焦油可以是煤造气过程中产生的低温煤焦油馏分，也可以是煤热解过程(包括低温炼焦、中温炼焦以及高温炼焦过程)中产生的低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油中的一种或几种。

在本发明中，所述第一预加氢反应区和第二预加氢反应区得到的烃类产品中的氢含量的增加值定义为(以第一预加氢反应区得到的烃类产品中的氢含量的增加值为例)：以所述待预处理的煤焦油原料中的氢含量为基准，第一预加氢反应区得到的烃类产品中的氢含量的增加值＝第一预加氢反应区得到的烃类产品中的氢含量-待预处理的煤焦油原料中的氢含量。

本发明所述的加氢保护催化剂的利用率定义为：沉积有金属的加氢保护催化剂的体积与加氢保护催化剂的总体积的比值。通过所述加氢保护催化剂的利用率可反映出煤焦油加氢预处理装置中能发挥有效作用的加氢保护催化剂的体积。

本发明提供了一种煤焦油原料加氢预处理的方法，该方法在包括第一预加氢反应区和第二预加氢反应区的反应系统中实施，该方法包括：

在本发明中，对将所述待预处理的煤焦油原料依次进行脱气和脱水的具体操作方法没有特别的限定，本发明中示例性地可以通过脱气塔来对所述待预处理的煤焦油原料进行脱气处理，只要它能使得所述待预处理的煤焦油原料中的溶解氧量降低至设计值即可。本发明中还示例性地通过脱水塔来对所述待预处理的煤焦油原料进行脱水处理，只要它能使得所述待预处理的煤焦油原料中的水含量降低至设计值即可。所述脱水处理可以采用在真空条件下进行，也可以在常压条件下进行。

优选情况下，在本发明中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量低于0.5μL/L。

优选情况下，在本发明中，所述脱水后的煤焦油原料中的水含量低于300μg/g。

根据本发明所述的方法，以所述待预处理的煤焦油原料中的氢含量为基准，优选经过所述第一预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值为0.2-0.4重量％。

根据本发明所述的方法，以所述待预处理的煤焦油原料中的氢含量为基准，优选经过所述第二预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值大于等于1.5重量％。

根据本发明所述的方法，所述待预处理的煤焦油全馏分包括低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油中的至少一种。

根据本发明所述的方法，所述低温煤焦油的馏程为50-450℃；所述中温煤焦油的馏程为50-600℃；所述高温煤焦油的馏程为50-650℃。

在本发明所述的方法中，优选所述第一预加氢反应区中含有至少五种加氢保护催化剂。

在本发明所述的方法中，优选所述第二预加氢反应区中含有至少五种加氢保护催化剂和至少一种脱沥青质催化剂。

根据本发明所述的方法，所述第一预加氢反应区和所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂可以相同或不同。且所述第一预加氢反应区中的加氢保护催化剂和所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂各自独立地包括载体和活性组分元素，所述活性组分元素包括第VIB族金属元素和/或第VIII族金属元素，所述载体包括氧化铝、氧化铝和含硅氧化铝中的至少一种，以所述加氢保护催化剂的总重量计，所述第VIB族金属元素以氧化物计的含量为0.5-20重量％，第VIII族金属元素以氧化物计的含量为0.5-10重量％。

根据本发明的第一种优选的具体实施方式，在本发明所述的方法中，所述第一预加氢反应区中包括五种加氢保护催化剂，依照反应物流的流向，所述五种加氢保护催化剂依次为加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV、加氢保护催化剂V；

所述加氢保护催化剂I为多孔圆柱状加氢保护催化剂；

所述加氢保护催化剂II为蜂窝圆柱状加氢保护催化剂，颗粒直径为9-11mm，以所述加氢保护催化剂II的总重量计，所述加氢保护催化剂II包括以氧化物计的含量为0.05-0.2重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为0.5-1.0重量％的Mo元素；

所述加氢保护催化剂III为拉西环状加氢保护催化剂，颗粒直径为5.6-6.5mm，以所述加氢保护催化剂III的总重量计，所述加氢保护催化剂III包括以氧化物计的含量为0.1-0.5重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为0.5-2.5重量％的Mo元素；

所述加氢保护催化剂IV为拉西环状加氢保护催化剂，颗粒直径为2.5-3.5mm，以所述加氢保护催化剂IV的总重量计，所述加氢保护催化剂IV包括以氧化物计的含量为0.1-1.0重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为1.0-5.5重量％的Mo元素；

所述加氢保护催化剂V为三叶草状加氢保护催化剂，颗粒直径为2.5-3.5mm，以所述加氢保护催化剂V的总重量计，所述加氢保护催化剂V包括以氧化物计的含量为0.5-1.5重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为1.5-6.5重量％的Mo元素。

根据本发明的第二种优选的具体实施方式，在本发明所述的方法中，所述第二预加氢反应区中包括五种加氢保护催化剂和一种脱沥青质催化剂，依照反应物流的流向，所述五种加氢保护催化剂依次为加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV、加氢保护催化剂V；

所述加氢保护催化剂I为多孔圆柱状加氢保护催化剂，优选所述加氢保护催化剂I的载体为氧化硅和/或氧化铝，颗粒直径为15-17mm，具有较高的孔隙率和特大孔结构；

所述加氢保护催化剂II为蜂窝圆柱状加氢保护催化剂，颗粒直径为9-11mm，以所述加氢保护催化剂II的总重量计，所述加氢保护催化剂II包括以氧化物计的含量为0.05-0.2重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为0.5-1.0重量％的Mo元素以及余量的氧化硅和/或氧化铝，优选所述加氢保护催化剂II具有较高的孔隙率和大孔结构；

所述加氢保护催化剂III为拉西环状加氢保护催化剂，颗粒直径为5.6-6.5mm，以所述加氢保护催化剂III的总重量计，所述加氢保护催化剂III包括以氧化物计的含量为0.1-0.5重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为0.5-2.5重量％的Mo元素以及余量的氧化硅和/或氧化铝，优选所述加氢保护催化剂III具有较高的孔隙率和大孔结构；

所述加氢保护催化剂IV为拉西环状加氢保护催化剂，颗粒直径为2.5-3.5mm，以所述加氢保护催化剂IV的总重量计，所述加氢保护催化剂IV包括以氧化物计的含量为0.1-1.0重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为1.0-5.5重量％的Mo元素以及余量的氧化硅和/或氧化铝；

所述加氢保护催化剂V为三叶草状加氢保护催化剂，颗粒直径为2.5-3.5mm，以所述加氢保护催化剂V的总重量计，所述加氢保护催化剂V包括以氧化物计的含量为0.5-1.5重量％的Ni元素和以氧化物计的含量为1.5-6.5重量％的Mo元素以及余量的氧化硅和/或氧化铝。

特别地，在本发明的上述第一种和第二种优选的具体实施方式中，所述第一预加氢反应区中的五种加氢保护催化剂和所述第二预加氢反应区中的五种加氢保护催化剂可以对应相同或不同。

优选情况下，在本发明所述的方法中，所述脱沥青质催化剂为蝶形脱沥青质催化剂，颗粒直径为1.0-1.2mm，以所述脱沥青质催化剂的总重量计，所述脱沥青质催化剂包括以氧化物计的含量为1.0-3.0重量％的Ni元素、以氧化物计的含量为5.0-8.0重量％的Mo元素和余量的氧化硅和/或氧化铝。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第一预加氢反应区的反应条件可以包括：氢分压为4.0-12.0MPa，优选为6.0-10.0MPa。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第一预加氢反应区的反应条件可以包括：反应温度为200-300℃，优选为240-280℃。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第一预加氢反应区的反应条件可以包括：氢油体积比为500-1200Nm³/m³。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第一预加氢反应区的反应条件可以包括：原料液时体积空速为0.5-1.2h^-1。

特别地，在本发明中，所述第一预加氢反应区的反应温度可通过与反应产物换热实现，通过换热使原料油温度达到第一预加氢反应区入口温度的要求。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第二预加氢反应区的反应条件可以包括：氢分压为4.0-12.0MPa，优选为6.0-10.0MPa。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第二预加氢反应区的反应条件可以包括：反应温度为280-380℃，优选为320-360℃。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第二预加氢反应区的反应条件可以包括：氢油体积比为600-1500Nm³/m³。

根据本发明所述的煤焦油原料加氢预处理的方法，所述第二预加氢反应区的反应条件可以包括：原料液时体积空速为0.2-1.0h^-1。

根据本发明的一种优选的具体实施方式，在本发明所述的方法中，优选所述第一预加氢反应区的反应温度比所述第二预加氢反应区的温度低；更加优选情况下，所述第一预加氢反应区的反应温度比所述第二预加氢反应区的温度低20-180℃；特别地低40-120℃。本发明的发明人发现，当控制所述第一预加氢反应区的反应温度比所述第二预加氢反应区的温度低时，本发明的方法中的加氢保护催化剂的利用率明显较现有技术的方法更高。

在本发明所述的方法中，以所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂为基准，优选所述第一预加氢反应区中的加氢保护催化剂的装填体积为45-75％，所述第二预加氢反应区中的脱沥青质催化剂的装填体积为25-65％。

本发明所述的第一预加氢反应区中可以设置一个加氢保护反应器，也可以串联和/或并联多个加氢保护反应器，优选设置一个加氢保护反应器，该加氢保护反应器的催化剂床层设置1-5个床层，优选设置2-3个催化剂床层。

在本发明所述的方法中，在所述第一预加氢反应区中，优选所述加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V的装填体积比为1：0.5-5.0：0.2-4.0：0.6-4.0：0.8-4.0。

在本发明所述的方法中，在所述第二预加氢反应区中，优选所述加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V的装填体积比为1：0.5-5.0：0.2-4.0：0.6-4.0：0.8-4.0。

本发明的方法还能够具有如下优点：

(1)本发明不仅能有效地脱除待预处理的煤焦油全馏分原料中的固体颗粒、金属等杂质，而且实现了沥青质的深度转化，对煤焦油全馏分原料实现了有效地预处理，可满足后续主加氢反应单元的进料要求；

(2)通过控制第一预加氢反应区和第二预加氢反应区得到的烃类产品的氢含量的增加值，可有效地实现烯烃、二烯烃的平稳加氢饱和、金属的脱除、沥青质的转化反应发生在不同的预加氢反应区，有效延长了煤焦油加氢装置的运转周期，将装置运装周期提高了一倍以上，而且提高了加氢保护催化剂的利用率。

图1是本发明提供的煤焦油原料加氢预处理的方法的流程示意图。图中的一些辅助设备如换热器、预热炉等未标出，但这对本领域普通技术人员是公知的。

本发明所提供的煤焦油原料加氢预处理的方法的流程可以如下：待预处理的煤焦油原料1经一级过滤器2过滤后进入脱气塔3进行脱气，以脱除煤焦油原料中的溶解氧4，从脱气塔出来的物流进入脱水塔5，脱水塔顶部分离出脱水塔顶水26和轻油馏分6，轻油馏分6和脱水塔底的重油馏分7混合后进入一级原料缓冲罐8，经进一步沉降脱除煤焦油原料中的煤焦油原料水27后，经二级过滤器9过滤后进入二级原料缓冲罐10的煤焦油原料与循环氢25混合并经换热器11换热后，进入第一预加氢反应器12，第一预加氢反应器12的流出物经加热炉13升温后进入第二预加氢反应器14。第二预加氢反应器14的流出物进入热高分15，热高分底部液相物流进入热低分18进一步闪蒸出溶解的轻烃，在热高分15的气路注入软化水30，热高分15的气相物流经冷却后进入冷高分16进一步进行气液分离，分离出富氢气体和冷高分水28。冷高分顶部的富氢气体经水洗塔22水洗后，经循环氢压缩机23增压后与新氢24混合，作为循环氢25循环回反应器。冷高分16的液相流出物与热低分18的顶部物流一起进入冷低分17，冷低分17的冷低分顶部低分气29作为燃料气用，冷低分17底部的液相物流与热低分底部分液相物流一起进入汽提塔19，在汽提蒸汽20作用下进行汽提。经汽提塔汽提后，汽提塔底液体流出物21即为加氢预处理后的煤焦油，可满足后续主加氢单元装置进料要求，可作为后续主加氢装置的原料油。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，在没有特别说明的情况下，所使用的各种原料均来自商购。

以下使用的待预处理的煤焦油原料的性质见表1。

沿反应物流方向，第一预加氢反应器中的加氢保护催化剂分别为加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V，商品牌号分别为RGC-20、RGC-30E、RGC-30A、RGC-30B和RGC-1。

沿反应物流方向，第二预加氢反应器中的加氢保护催化剂分别为加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V，商品牌号分别为RGC-20、RGC-30E、RGC-30A、RGC-30B和RGC-1，且在所述加氢保护催化剂V之后装填脱沥青质催化剂VI，所述脱沥青质催化剂VI为RDM-35。上述催化剂均为中国石化催化剂分公司长岭催化剂厂生产。

在以下实施例和对比例中，在没有特别说明的情况下，以所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂为基准，所述第一预加氢反应区中的加氢保护催化剂的装填体积为60％，所述第二预加氢反应区中的脱沥青质催化剂的装填体积为30％。

表1

	待预处理的煤焦油原料
		密度(20℃)/(g/cm³)	1.0572
残炭/重量％	7.11
		氮含量/(μg/g)	6300
硫含量/(μg/g)	2500
		C含量/重量％	81.77
H含量/重量％	8.35
		沥青质含量/重量％	14.5
馏程ASTM D-1160/℃
		IBP	188
50％	382
		95％	505
金属含量/(μg/g)
		Fe	97.6
Ni	＜0.1
		V	＜0.1
Na	10.6
		Ca	43.7
Al	16.2

实施例1

以表1中的待预处理煤焦油原料作为原料，经一级过滤器过滤后先后进入脱气塔和脱水塔，得到脱水后的煤焦油原料，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量为0.45μL/L，水含量为260μg/g；然后依次与第一预加氢反应器中的加氢保护催化剂和第二预加氢反应器中的加氢保护催化剂和脱沥青质催化剂接触反应，其反应流出物经后分离系统分离出反应生成的水、富含氢气的循环气、液相烃类流出物，液相烃类物流进入汽提塔中脱除硫化氢和氨等，汽提塔底流出物即为本发明所述的预处理后的煤焦油，可满足后续主加氢装置进料要求。

在本实施例中，所述第一预加氢反应区中的所述加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V的装填体积比为1：1：1：1：1。所述第二预加氢反应区中的所述加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V的装填体积比为1：1：1：1：1。

具体反应条件见表2，预处理后的煤焦油性质见表3。

从表3中可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油中的金属含量＜1μg/g，沥青质含量为50μg/g，可满足主加氢装置进料要求。而且，本实施例中，加氢预处理装置连续运转8000h后，由于第一预加氢反应器的压降达到了设计的上限值(上限值为反应器设计的最大压降的0.8倍，下同)，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为87.5％。

表2

项目	第一预加氢反应区	第二预加氢反应区
			氢分压/MPa	8.0	8.0
反应温度/℃	260	340
			氢油比/(Nm³/m³)	800	1200
体积空速/h^-1	0.8	0.5

表3

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9846
C含量/重量％	89.78
		H含量/重量％	10.21
总金属含量/(μg/g)	0.8
		沥青质含量/(μg/g)	50
加氢保护催化剂利用率/％	87.5
		装置连续运转时间/h	8000
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	165
50％	341
		95％	482
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.33
第二预加氢反应器	1.86

实施例2

以表1中的待预处理煤焦油原料作为原料，经一级过滤器过滤后先后进入脱气塔和脱水塔，得到脱水后的煤焦油原料，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量为0.4μL/L，水含量为240μg/g；然后依次与第一预加氢反应器中的加氢保护催化剂和第二预加氢反应器中的加氢保护催化剂和脱沥青质催化剂接触反应，其反应流出物经后分离系统分离出反应生成的水、富含氢气的循环气、液相烃类流出物，液相烃类物流进入汽提塔中脱除硫化氢和氨等，汽提塔底流出物即为本发明所述的预处理后的煤焦油，可满足后续主加氢装置进料要求。

具体反应条件见表4，预处理后的煤焦油性质见表5。

表4

项目	第一预加氢反应区	第二预加氢反应区
			氢分压/MPa	10.0	10.0
反应温度/℃	280	360
			氢油比/(Nm³/m³)	1000	1300
体积空速/h^-1	1.2	1.0

表5

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9868
C含量/重量％	89.91
		H含量/重量％	10.05
总金属含量/(μg/g)	1.2
		沥青质含量/(μg/g)	35
加氢保护催化剂利用率/％	80.3
		装置连续运转时间/h	7000
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	171
50％	346
		95％	489
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.40
第二预加氢反应器	1.95

从表5可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油中的金属含量为1.2μg/g，沥青质含量为35μg/g，可满足主加氢装置进料要求。加氢预处理装置连续运转7000h后，由于第一预加氢反应器的压降达到了设计的上限值，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为80.3％。

实施例3

以表1中的待预处理煤焦油原料作为原料，经一级过滤器过滤后先后进入脱气塔和脱水塔，得到脱水后的煤焦油原料，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量为0.48μL/L，水含量为270μg/g；然后依次与第一预加氢反应器中的加氢保护催化剂和第二预加氢反应器中的加氢保护催化剂和脱沥青质催化剂接触反应，其反应流出物经后分离系统分离出反应生成的水、富含氢气的循环气、液相烃类流出物，液相烃类物流进入汽提塔中脱除硫化氢和氨等，汽提塔底流出物即为本发明所述的预处理后的煤焦油，可满足后续主加氢装置进料要求。

具体反应条件见表6，预处理后的煤焦油性质见表7。

从表7可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油中的金属含量为0.5μg/g，沥青质含量为65μg/g，可满足主加氢装置进料要求。而且，本实施例中，加氢预处理装置连续运转7500h后，由于第一预加氢反应器的压降达到了设计的上限值，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为83.0％。

表6

项目	第一预加氢反应区	第二预加氢反应区
			氢分压/MPa	6.0	6.0
反应温度/℃	240	320
			氢油比/(Nm³/m³)	800	1000
体积空速/h^-1	0.5	0.2

表7

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9839
C含量/重量％	89.68
		H含量/重量％	10.09
总金属含量/(μg/g)	0.5
		沥青质含量/(μg/g)	65
加氢保护催化剂利用率/％	83.0
		装置连续运转时间/h	7500
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	160
50％	337
		95％	476
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.20
第二预加氢反应器	1.50

对比例1

本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是，本对比例仅设置一个预加氢反应区，将实施例1中的第一预加氢反应器和第二预加氢反应器合并为一个预加氢反应器(其中，所述预加氢反应区中的所述加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV和加氢保护催化剂V的装填体积比为1：1：1：1：1，且以所述第一预加氢反应区和第二预加氢反应区中的总的加氢保护催化剂为基准，脱沥青质催化剂的装填体积为20％)，而其它方面与实施例1相同。对比例1的具体反应条件见表8，预处理后的煤焦油性质见表9。

表8

项目	第一预加氢反应区
		氢分压/MPa	8.0
反应温度/℃	340
		氢油比/(Nm³/m³)	1200
体积空速/h^-1	0.28

表9

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9825
C含量/重量％	89.44
		H含量/重量％	10.35
总金属含量/(μg/g)	0.6
		沥青质含量/(μg/g)	40
加氢保护催化剂利用率/％	50
		装置连续运转时间/h	2500
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	161
50％	336
		95％	473
预加氢反应器生成烃类产品氢含量增加值/％	1.99

从表9中可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油的金属含量为0.6μg/g，沥青质含量为40μg/g，可满足主加氢装置进料要求。

然而，对比例1预加氢反应器出口烃类产品中的氢含量增加值高达1.99％左右，装置连续运转2500h后，预加氢反应器压降很快就达到了装置设计的上限值，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为50.0％，反应器下部催化剂几乎没有分析到有金属沉积，这说明本对比例未能实现有效地控制烃类产品氢含量增加值，导致了金属在催化剂床层上部过多、过快沉积，因此导致床层压降很快就达到了装置设计的上限值，装置被迫停工，装置的运转时间大大缩短。

对比例2

本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是，本对比例的第一预加氢反应器和第二预加氢反应器的出口烃类产品氢含量的增加值不同，本对比例的氢含量的增加值未控制在本发明要求的范围内。本对比例的具体反应条件见表10，预处理后的煤焦油性质见表11。

从表11中可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油的金属含量为0.5μg/g，沥青质含量为800μg/g，本对比例的沥青质含量无法满足主加氢装置进料要求。

本对比例分别控制第一预加氢反应器和第二预加氢反应器的出口烃类产品中氢含量的增加值分别在0.73％左右和0.89％左右，装置连续运转3000h后，反应器床层压降很快就达到了装置设计的上限值，装置被迫停工，装置的运转时间大大缩短。卸出的加氢保护催化剂的利用率为60％。

表10

项目	第一预加氢反应区	第二预加氢反应区
			氢分压/MPa	8.0	8.0
反应温度/℃	340	290
			氢油比/(Nm³/m³)	800	1200
体积空速/h^-1	0.8	0.5

表11

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9873
C含量/重量％	89.97
		H含量/重量％	10.00
总金属含量/(μg/g)	49
		沥青质含量/(μg/g)	800
加氢保护催化剂利用率/％	60
		装置连续运转时间/h	3000
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	168
50％	350
		95％	493
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.73
第二预加氢反应器	0.89

对比例3

本对比例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是，本对比例中脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量为1.2μL/L，水含量为600μg/g。

本对比例的具体反应条件见表4，预处理后的煤焦油性质见表12。

从表12中可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油的金属含量为2.0μg/g，沥青质含量为38μg/g。

然而，本对比例的装置连续运转4500h后，反应器床层压降很快就达到了装置设计的上限值，装置被迫停工，装置的运转时间大大缩短。装置停工后，将预热炉打开后发现管线中出现结焦现象，并且在反应器顶部床层也出现了结焦现象，这会影响到装置的长周期运转。本对比例卸出的加氢保护催化剂的利用率为55％。

表12

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9871
C含量/重量％	89.94
		H含量/重量％	10.12
总金属含量/(μg/g)	2.0
		沥青质含量/(μg/g)	38
加氢保护催化剂利用率/％	55
		装置连续运转时间/h	4500
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	173
50％	347
		95％	490
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.39
第二预加氢反应器	1.93

实施例4

本实施例采用与实施例3相似的方法进行，所不同的是，本实施例中得到的脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量为0.55μL/L，水含量为450μg/g；其余均与实施例3中相同。

具体反应条件见表6，预处理后的煤焦油性质见表13。

从表13可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油中的金属含量为0.8μg/g，沥青质含量为68μg/g，可满足主加氢装置进料要求。本实施例中，加氢预处理装置连续运转6500h后，由于第一预加氢反应器的压降达到了设计的上限值，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为77.2％。

然而，通过对比本实施例和实施例3的结果可以看出，实施例3的方法中加氢预处理装置连续运转周期比本实施例中长，且加氢保护催化剂的利用率高。

表13

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9844
C含量/重量％	89.71
		H含量/重量％	10.04
总金属含量/(μg/g)	0.8
		沥青质含量/(μg/g)	68
加氢保护催化剂利用率/％	77.2
		装置连续运转时间/h	6800
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	165
50％	339
		95％	481
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.18
第二预加氢反应器	1.47

实施例5

本实施例采用与实施例3相似的方法进行，所不同的是，本实施例中控制第一预加氢反应区和第二预加氢反应区的条件，使得经过所述第一预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值为0.5重量％；经过所述第二预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值为1.2重量％。其余均与实施例3中相同。

具体反应条件见表14，预处理后的煤焦油性质见表15。

表14

项目	第一预加氢反应区	第一预加氢反应区
			氢分压/MPa	6.0	6.0
反应温度/℃	260	320
			氢油比/(Nm³/m³)	800	1000
体积空速/h^-1	0.5	0.4

表15

项目	预处理后煤焦油性质
		密度(20℃)/(g/cm³)	0.9841
C含量/重量％	89.70
		H含量/重量％	10.07
总金属含量/(μg/g)	0.7
		沥青质含量/(μg/g)	69
加氢保护催化剂利用率/％	78.4
		装置连续运转时间/h	6800
馏程(ASTM D-1160)/℃
		IBP	163
50％	339
		95％	480
各反应器生成烃类产品氢含量增加值/％
		第一预加氢反应器	0.50
第二预加氢反应器	1.20

从表15可以看出，待预处理的煤焦油原料经加氢预处理后得到的预处理后的煤焦油中的金属含量为0.7μg/g，沥青质含量为69μg/g，可满足主加氢装置进料要求。本实施例中，加氢预处理装置连续运转6800h后，由于第一预加氢反应器的压降达到了设计的上限值，装置被迫停工，卸出的加氢保护催化剂的利用率为78.4％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种煤焦油原料加氢预处理的方法，该方法在包括第一预加氢反应区和第二预加氢反应区的反应系统中实施，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱水后的煤焦油原料中的溶解氧含量低于0.5μL/L，水含量低于300μg/g。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述待预处理的煤焦油原料中的氢含量为基准，经过所述第一预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值为0.2-0.4重量％；经过所述第二预加氢反应区后得到的烃类产品中的氢含量增加值大于等于1.5重量％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述待预处理的煤焦油原料包括低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油中的至少一种。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一预加氢反应区中包括至少五种加氢保护催化剂，所述第二预加氢反应区中包括至少五种加氢保护催化剂和至少一种脱沥青质催化剂，且所述第一预加氢反应区和所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂相同或不同，各自独立地包括载体和活性组分元素，所述活性组分元素包括第VIB族金属元素和/或第VIII族金属元素，所述载体包括氧化铝、氧化铝和含硅氧化铝中的至少一种，以所述加氢保护催化剂的总重量计，所述第VIB族金属元素以氧化物计的含量为0.5-20重量％，第VIII族金属元素以氧化物计的含量为0.5-10重量％。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一预加氢反应区中包括五种加氢保护催化剂，所述第二预加氢反应区中包括五种加氢保护催化剂和一种脱沥青质催化剂，且所述第一预加氢反应区中的五种加氢保护催化剂和所述第二预加氢反应区中的五种加氢保护催化剂对应相同或不同，依照反应物流的流向，所述五种加氢保护催化剂依次为加氢保护催化剂I、加氢保护催化剂II、加氢保护催化剂III、加氢保护催化剂IV、加氢保护催化剂V；

所述加氢保护催化剂I为多孔圆柱状加氢保护催化剂；

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述脱沥青质催化剂为蝶形脱沥青质催化剂，颗粒直径为1.0-1.2mm，以所述脱沥青质催化剂的总重量计，所述脱沥青质催化剂包括以氧化物计的含量为1.0-3.0重量％的Ni元素、以氧化物计的含量为5.0-8.0重量％的Mo元素和余量的氧化硅和/或氧化铝。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一预加氢反应区的反应条件包括：氢分压为4.0-12.0MPa，优选为6.0-10.0MPa；反应温度为200-300℃，优选为240-280℃；氢油体积比为500-1200Nm³/m³；原料液时体积空速为0.5-1.2h^-1。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第二预加氢反应区的反应条件包括：氢分压为4.0-12.0MPa，优选为6.0-10.0MPa；反应温度为280-380℃，优选为320-360℃；氢油体积比为600-1500Nm³/m³；原料液时体积空速为0.2-1.0h^-1。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一预加氢反应区的反应温度比所述第二预加氢反应区的温度低；优选所述第一预加氢反应区的反应温度比所述第二预加氢反应区的温度低20-180℃；更优选低40-120℃。

11.根据权利要求5所述的方法，其中，以所述第二预加氢反应区中的加氢保护催化剂为基准，所述第一预加氢反应区中的加氢保护催化剂的装填体积为45-75％，所述第二预加氢反应区中的脱沥青质催化剂的装填体积为25-65％。