CN106190220A - 煤加氢热解制油工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种煤加氢热解制油工艺，其特征在于包括下述步骤：粉煤与合成气送入加氢裂解反应器进行煤加氢热解反应，所得产物从煤加氢反应器的底部出口排出，初步冷却后进入旋风分离器进行气固分离，分离出的半焦送至下游；分离后的油气送至飞灰过滤器，进一步分离出半焦，得到的含灰高温油气送至洗涤塔进行洗涤冷却，在洗涤塔的塔底出口得到含灰重油，含灰重油进入在重油过滤器中分离出重油和灰渣；洗涤塔的塔顶出口油气换热后进入三相分离器，分离出尾气、轻油和废水；废水送至废水处理装置；轻油送至下游；尾气依次送至CO变换装置进行变换、净化装置和PSA装置，生成氢气和弛放气；弛放气与氧气送至天然气转换炉内进行反应生成合成气。

Description

煤加氢热解制油工艺
技术领域
本发明涉及到煤热解制油领域，具体指一种煤加氢热解制油工艺。
背景技术
传统煤热解的产物为煤焦油、半焦及煤气。煤焦油中含有BTX等高附加值的化学品，煤气可以作为合成气或者燃气，半焦可以作为煤气化的优质原料。目前，国内的低阶煤储量丰富，价格低，因此煤的热解已经成为低阶煤阶梯利用的有效手段。
煤的加氢热解是一种在煤热解基础上最新开发的煤转化技术，主要特点是：煤升温速率极快，反应温度600～900℃，反应压力3～10MPa，煤在氢气氛中热解，仅以数秒的停留时间完成反应。煤快速加氢热解技术可以最大程度从煤中获取苯、甲苯、二甲苯和苯酚、甲酚和二甲酚等液体芳烃和轻质油等，同时得到富甲烷的高热值煤气，总碳转化率可达50％左右。具有热效率高、氢耗低、投资省的特点。
野口冬树等提出的煤加氢热解工艺，煤粉碎后，在气流床反应器内进行加氢热解，产物经低温分离后，可获取苯等轻质芳烃和甲烷气。加氢热解后的残余半焦在煤气化炉内气化之后，除去煤气中的酸性气体获得氢气，又用于加氢反应。
美国碳燃料公司开发了煤加氢热解与IGCC联合循环发电相结合的新工艺过程。煤经热解反应后制得三苯、轻质油和燃料油，残余半焦用于气化；热解和气化产生气体可用于制甲醇和氨，而富甲烷的气体用于联合循环发电，剩余的氢气循环作加氢热解的载气。
现有类似技术主要缺点是采用半焦气化生成合成气为煤加氢反应供氢，增加了气化炉排渣等流程；煤加氢气相产物直接用余热回收装置，容易出现装置换热管结焦或堵塞，影响装置连续运行；油水分离采用间歇式操作的沉淀池，流程复杂，设备繁多，不利装置稳定运行；反应尾气或煤气作为燃料气使用，未合理利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种节能效果好且流程简单的煤加氢制油工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该煤加氢热解制油工艺，其特征在于包括下述步骤：
粒度为0.08～0.15mm的粉煤与1000℃～1100℃的合成气送入加氢裂解反应器进行煤加氢热解反应，控制所述加氢裂解反应器内反应温度为700℃～900℃，压力为3～6MPa，所述粉煤与合成气的质量流量比为2:1～2:1.5，所述合成气中氢气的体积含量为0.5～0.7，反应停留时间为5S～8S；
所得产物从所述煤加氢反应器的底部出口排出，初步冷却至500℃～600℃后进入旋风分离器进行气固分离，分离出的半焦送至下游；分离后的油气送至飞灰过滤器，进一步分离出半焦，得到的含灰高温油气送至洗涤塔进行洗涤冷却，所述洗涤塔的操作温度为400～500℃，在洗涤塔的塔底出口得到含灰重油，所述含灰重油进入在重油过滤器中分离出重油和灰渣；所述洗涤塔的塔顶出口油气换热至30～50℃后进入三相分离器，分离出尾气、轻油和废水；
所述废水送至废水处理装置；所述轻油送至下游；
所述尾气送至CO变换装置进行变换，变换气送至净化装置脱除H2S和CO2，得到的产品气送至PSA装置进行变压吸附，生成氢气和弛放气；
所述弛放气与氧气送至天然气转换炉内进行反应，生成所述的合成气；所述氧气与所述弛放气的质量比约为1:1～2。
上述方案中，所述洗涤塔的塔顶出口油气的冷却可以有多种方式，较好的，所述洗涤塔的塔顶出口油气可以先进入第一换热器换热至200～250℃，然后进入第二换热器换热至100～150℃，最后进入第三换热器换热至30～50℃；
所述第一换热器和所述第二换热器的换热介质为锅炉水，所述锅炉水首先进入所述第二换热器换热，出所述第二换热器后进入所述第一换热器，与所述洗涤塔的塔顶出口油气换热生成蒸汽。该方案利用塔顶出口油气的高温生产蒸汽，供界外设备使用，使得产物热源得到进一步回收利用。
可以根据需要将所述氢气送至油品加工装置，分别与分离得到的轻油和重油反应，生成石脑油和燃料油。
更好地，所述废水处理装置处理后的净化废水可以用于初步冷却所述加氢裂解反应器所送出的产物。节能降耗效果更好。
与现有技术相比，本发明所提供的煤加氢热解制油工艺，循环利用了煤加氢制油副产物废水，尾气通过PSA装置变压吸附得到氢气去油品加氢提质装置，弛放气循环至天然气转化炉制富氢合成气，提高了资源的有效利用，减少了三废排放；并且本发明采用天然气转化炉制富氢合成气为煤加氢反应供氢，无需排渣，流程简单；而本发明所采用净化的废水调节煤加氢反应器出口温度，设置洗涤冷却塔可预先冷凝和分离出产物重油，以及洗涤残留的煤灰，解决了余热回收换热器结焦或堵塞的问题，提高了换热效率，确保装置稳定连续运行；采用油水气三相分离器，实现油水气的连续分离操作；本发明流程简单，减少了设备投资，实现了资源的合理利用，节能降耗效果好，是一种新的节能型煤加氢制油工艺技术。
附图说明
图1为本发明实施例流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，该煤加氢热解制油工艺包括下述步骤：
粒度为0.08～0.15mm的粉煤与1000℃～1100℃的合成气送入加氢裂解反应器1进行煤加氢热解反应，控制所述加氢裂解反应器内反应温度为800±20℃，压力为4.5±0.5MPa，粉煤与合成气的质量流量比为2:1.3，合成气中氢气的体积含量为0.6，反应停留时间为6～7S；
所得产物从煤加氢反应器的底部出口排出，采用净化废水喷淋冷却至500℃～600℃后进入旋风分离器2进行气固分离，分离出的半焦送至下游；分离后的油气送至飞灰过滤器3，进一步分离出半焦，得到的含灰高温油气送至洗涤塔4内的重油洗涤液中进行洗涤冷却，控制洗涤塔内重油洗涤液的操作温度为400～500℃，在洗涤塔4的塔底出口得到含灰重油；将含灰重油送入重油过滤器14中进行分离，分离出重油和灰渣；其中重油送至油品加工装置13进行加氢，生成燃料油。
所述洗涤塔4的塔顶出口油气首先进入第一换热器10换热至200～250℃，然后进入第二换热器11换热至100～150℃，最后进入第三换热器15换热至30～50℃；第三换热器的换热介质为约30℃的冷却水。
分离出尾气、轻油和废水。得到的尾气、轻油和废水的质量比为1:1.3:10。
第一换热器10和第二换热器11的换热介质均为锅炉水；锅炉水首先进入第二换热器11换热，出第二换热器11后进入第一换热器10，与洗涤塔4的塔顶出口油气换热生成蒸汽供界外设备使用。
其中，废水送至废水处理装置，净化后作为煤加氢反应器产物的冷却水；轻油送至下游油品加工装置，加氢生成石脑油。
重油和轻油在油品加工装置中加氢为常规技术。
尾气送至CO变换装置6进行变换，得到的变换气送至净化装置7脱除H2S和CO2后，得到的产品气送至PSA装置8进行变压吸附，生成氢气和弛放气。
弛放气与氧气送至天然气转换炉9内进行反应，生成温度为1000～1100℃的合成气；氧气与弛放气的质量比约为1:1～2。

Claims (4)

1.煤加氢热解制油工艺，其特征在于包括下述步骤：
粒度为0.08～0.15mm的粉煤与1000℃～1100℃的合成气送入加氢裂解反应器(1)进行煤加氢热解反应，控制所述加氢裂解反应器(1)内反应温度为700℃～900℃，压力为3～6MPa，所述粉煤与合成气的质量流量比为2:1～2:1.5，所述合成气中氢气的体积含量为0.5～0.7，反应停留时间为5S～8S；
所得产物从所述煤加氢反应器的底部出口排出，冷却至500℃～600℃后进入旋风分离器(2)进行气固分离，分离出的半焦送至下游；分离后的油气送至飞灰过滤器(3)，进一步分离出半焦，得到的含灰高温油气送至洗涤塔(4)进行洗涤冷却，所述洗涤塔的操作温度为400～500℃，在洗涤塔(4)的塔底出口得到含灰重油，所述含灰重油进入在重油过滤器(14)中分离出重油和灰渣；所述洗涤塔(4)的塔顶出口油气换热至30～50℃后进入三相分离器(5)，分离出尾气、轻油和废水；
所述废水送至废水处理装置(12)；所述轻油送至下游；
所述尾气送至CO变换装置(6)进行变换，变换气送至净化装置(7)脱除H2S和CO2，得到的产品气送至PSA装置(8)进行变压吸附，生成氢气和弛放气；
所述弛放气与氧气送至天然气转换炉(9)内进行反应，生成所述的合成气；所述氧气与所述弛放气的质量比约为1:1～2。
2.根据权利要求1所述的煤加氢热解制油工艺，其特征在于所述洗涤塔(4)的塔顶出口油气首先进入第一换热器(10)换热至200～250℃，然后进入第二换热器(11)换热至100～150℃，最后进入第三换热器(15)换热至30～50℃；
所述第一换热器(10)和所述第二换热器(11)的换热介质为锅炉水，所述锅炉水首先进入所述第二换热器(11)换热，出所述第二换热器(11)后进入所述第一换热器(10)，与所述洗涤塔(4)的塔顶出口油气换热生成蒸汽。
3.根据权利要求1或2所述的煤加氢热解制油工艺，其特征在于所述氢气送至油品加工装置，分别与分离得到的轻油和重油反应，生成石脑油和燃料油。
4.根据权利要求3所述的煤加氢热解制油工艺，其特征在于所述废水处理装置(12)处理后的净化废水用于初步冷却所述加氢裂解反应器(1)所送出的产物。
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