CN109355099B - 一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，首先对煤焦油轻质组分进行提酚处理；然后对煤焦油重馏分油进行预加氢，促进重馏分油中胶质、沥青质转化为部分氢化多环芳烃，提高重馏分油的供氢性能；最后将加氢后分离器中的不同馏程液相产物与固体废弃物混合进入共处理反应装置，得到汽油、柴油以及酚类产物，实现固体废弃物与煤的共处理。本发明将煤焦油提酚、加氢重馏分与固体废弃物共处理工艺相结合，为固体废弃物的液化处理提供大量具有良好供氢性能的溶剂油，实现了煤焦油的分子利用和固体废弃物的规模化、清洁高效化利用，大幅度提高煤焦油及固体废弃物的转化效率，具有氢耗低、油收率高、经济效益好，利于装置长周期、规模化运转等优点。

Description

一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别涉及一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法。
背景技术
煤焦油是煤炭在高温干馏过程中所得到的一种液体产物，相比于石油基馏分油，煤焦油具有杂原子含量高、灰分高、多环芳烃含量高、胶质、沥青质含量高等特点，使其在采用常规的石油加氢处理催化剂及工艺过程时存在反应系统结焦沉积、催化剂使用寿命短等问题。同时，日常生活中产生大量的固体废弃物，如废轮胎、废塑料等，这些固体废弃物在自然状态下难降解，对环境造成的危害越来越大，一直是各国政府头疼的环境治理难题。由于缺乏有效管理，不少固体废弃物大多流向土法炼油者手中，既浪费资源又污染环境。国内外虽然也建立的不少固体废弃物的加工处理装置，但主要以热裂解为主，技术上存在以下明显的不足：固体废弃物裂解制油工艺都是间歇式或者半间歇式的釜式操作过程，生产规模小，热裂解过程中的二次裂解严重导致产品收率低，容易造成环境的二次污染，轻质燃料油性质较差且需要进行二次加工处理，大幅度降低了装置的经济性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，不仅能够为固体废弃物的液化反应提供大量具有良好供氢性能的溶剂油，而且实现煤焦油分质利用和固体废弃物的规模化、清洁高效化利用，大幅度提高共处理反应装置的产品性质和生产效率，提升装置运行的经济性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，包括以下步骤；
a)煤焦油13进入蒸馏装置1进行分离，分离出的轻组分进入焦油提酚装置3获得粗酚15、抽余油16，分离出的重组分与重油加氢催化剂14、循环油浆31进入混合罐2经过充分搅拌后与氢气17一起进入预加氢反应装置4；
b)经预加氢反应装置4反应后的气液产物依次进入第一气液分离器5、第二气液分离器6和第三气液分离器7，分别得到高温溶剂油18、低温溶剂油19和轻质油28；
d)第二气液分离器6分离出的低温溶剂油经过降温降压后与固体废弃物20、催化剂21进入混合罐8混合经升温升压后，与第一气液分离器6分离出的高温溶剂油18、氢气22混合后进入共处理反应装置9；
e)经共处理反应装置9的产物送入第四气液分离器10得到轻组分油和重组分油，重组分油送入减压蒸馏装置12得到塔顶油29、残渣30以及侧线采出的循环油浆31，循环油浆31循环返回步骤a)的混合罐，残渣30排出减压蒸馏装置12；
f)减压蒸馏装置12分离出的塔顶油29与步骤a)焦油提酚装置3分离出的抽余油、步骤b)第三气液分离器7分离出的轻质油28、步骤e)第四气液分离器10分离出的轻组分油及氢气23混合后进入固定床加氢装置11，得到LPG24、汽油组分25、柴油组分26和循环蜡油27，循环蜡油27返回固定床加氢装置11。
所述步骤a)的煤焦油13是经过脱水、脱除机械杂质预处理的水含量不高于2％，机械杂质不高于1％，胶质、沥青质总含量高于80％的低温煤焦油、中低温煤焦油、高温煤焦油的一种或者一种以上任意比例的混合物。
所述步骤d)的固体废弃物20为石油焦、废轮胎以及废塑料的一种或者几种混合物；
所述固体废弃物20为去除铁丝、灰尘等杂质，尺寸在20-150目固体颗粒。
所述预加氢反应装置4采用一个或者两个串联结构的反应器，操作压力为8～16MPa，温度为375～452℃，氢油体积比为500～1500，空速为0.5～2.0h-1；
所述串联结构的反应器为下进料上出料的平推流反应器，反应器无内构件。
所述串联结构的反应器为下进料上出料的全返混反应器，反应器内设置导流筒。
所述串联结构的反应器为沸腾床反应器。
所述步骤b)的第一气液分离器5顶部温度为350～450℃，压力为8～16MPa，高温溶剂油初馏点≥290℃；
所述步骤b)第二气液分离器6顶部温度为210℃～350℃，压力为8～16MPa，低温溶剂油的馏程范围为200℃～460℃。
所述步骤d)的低温溶剂油19与固体废弃物20的混合比例为(1～2)：1，催化剂的质量含量为0.5～4％。
所述的共处理反应装置9采用一个至三个串联的下进料上出料平推流反应器，反应器底部设置气液混合器，反应器操作压力为16～18MPa，温度为420～480℃，气液比为500～1500L/kg，空速为0.2～1.5h-1。
所述的固定床加氢装置11采用一个至三个串联的固定床反应器，反应器中设置加氢精制催化剂床层、加氢改质催化剂床层、加氢裂化催化剂床层，固定床反应装置操作压力为12～18MPa，温度为320℃～410℃，氢油体积比为300～2000，空速为0.5～1.5h-1。
所述固定床加氢装置11为两个串联的固定床反应器时抽余油、轻质油进入第二固定床反应器床层。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法将煤焦油提酚工艺与固体废弃物处理相结合，不仅实现了煤焦油的分质利用，而且为固体废弃物的液化反应提供大量的溶剂油，大幅度提高共处理反应装置的生产效率，降低了煤焦油加工过程中的氢耗和对设备的腐蚀，获得附加值高的酚类，增加工艺的经济效益。
(2)本发明方法对重馏分煤焦油进行缓和的预加氢反应，促进煤焦油中沥青质、胶质量组分加氢转化为部分氢化多环芳烃，使其成为一种具有良好供氢性能的溶剂油，提高煤焦油以及固体废弃物的转化效率，增强装置对高沥青质、高胶质煤焦油的适应性。
(3)重馏分煤焦油经过预加氢后，采用多级分离的方式对加氢产物进行分离，根据其不同分离器产物温度、压力、组成特点，将第一气液分离器所得高温溶剂油直接送入共处理反应器，降低了反应的能耗，将第二气液分离器所得低温溶剂油与固体废弃物进行混合，有利于固体废弃物的成浆、溶解、输送。
(4)重油加氢催化剂经过预加氢反应后与高温溶剂油共同进入共处理反应装置，提高固体废弃物的加氢液化性能。
(5)本发明方法将减压塔侧线采出馏分油作为循环溶剂油返回进行加氢反应，为固定床加氢装置提供氢碳比高、杂原子含量低的加氢反应原料，防止固定床催化剂的结焦、中毒、失活。
(6)固定床加氢装置为多个固定床反应器时，将轻质馏分油选择性进入固定床反应器，降低了轻质馏分油的裂化，提高油品收率。
(7)本发明方法具有固体废弃物、煤焦油转化率高，液体收率高，氢耗低等优点，易于实现共处理反应装置长周期、规模化运转。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程示意图。
其中，1-蒸馏装置；2-混合罐；3-焦油提酚装置；4-预加氢反应装置；5-第一气液分离器；6-第二气液分离器；7-第三气液分离器；8-混合罐；9-共处理反应装置；10-气液分离装置；11-固定床加氢装置；12-减压蒸馏装置；13-煤焦油；14-重油加氢催化剂；15-粗酚；16-抽余油；17-氢气；18-高温溶剂油；19-低温溶剂油；20-固体废弃物；21-催化剂；22-氢气；23-氢气；24-LPG；25-汽油组分；26-柴油组分；27-循环蜡油；28-轻质油；29-减压塔塔顶油；30-残渣；31-循环油浆；32-轻组分油。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，煤焦油13送入蒸馏装置1进行分离，分离出的轻组分进入焦油提酚装置3获得粗酚15、抽余油16，重组分与重油加氢催化剂14、循环油浆31进入混合罐2经过充分搅拌后与氢气17一起进入预加氢反应装置4；预加氢反应装置4包含3个依次串联的下进料上出料平推流反应器，操作压力16MPa，温度437℃，氢油体积比1100，空速为1.42h-1；预加氢反应装置4的气液产物依次进入第一气液分离器6、第二气液分离器7、第三气液分离器8，得到高温溶剂油18、低温溶剂油19以及轻质油28，高温溶剂油18直接进入共处理反应装置9；第一气液分离器6顶部温度为384℃，压力为16Mpa；第二气液分离器7顶部温度为223℃，压力为16Mpa；低温溶剂油19经过降温降压与废轮胎20、催化剂21进入混合罐8进行脱气，经过升温升压后，与高温溶剂油18、氢气22混合后进入共处理反应装置9，低温溶剂油19与固体废弃物20的混合比例为1：1，催化剂的质量含量为1％；共处理反应装置9包含2个串联的下进料上出料平推流反应器，反应器无内构件，操作压力19MPa，温度456℃，气液比1000L/kg，空速为0.68h-1。共处理反应装置9产物经过第四气液分离器10，得到轻组分油和重组分油，重组分油进入减压蒸馏装置12得到塔顶油29、残渣30以及侧线采出的循环油浆31，循环油浆31返回混合罐2，残渣30排出装置；塔顶油29、抽余油15、轻质油28、轻组分油32与氢气23混合后进入固定床加氢装置11，得到LPG24、汽油组分25、柴油组分26以及循环蜡油27，循环蜡油27返回固定床加氢装置11；固定床加氢装置11包含两个固定床反应器，第一反应器温度为380℃、压力16Mpa，氢油体积比1400，空速为0.6h-1，第二反应器压力16MPa，温度365℃，氢油体积比1400，空速为0.6h-1；抽余油15、轻质油28在第二反应器入口处进入床层。
依照相似相溶的原理，分子结构近似的溶剂对大分子自由基碎片有较强的溶解能力，因此将煤焦油作为溶剂油与石油焦、废轮胎或者废塑料进行反应，是实现煤焦油与固体废弃物共加工的一种重要途径。

Claims (9)

1.一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，包括以下步骤；
a）煤焦油（13）进入蒸馏装置（1）进行分离，分离出的轻组分进入焦油提酚装置（3）获得粗酚（15）、抽余油（16），分离出的重组分与重油加氢催化剂（14）、循环油浆（31）进入混合罐经过充分搅拌后与氢气一起进入预加氢反应装置（4）；
b）经预加氢反应装置（4）反应后的气液产物依次进入第一气液分离器（5）、第二气液分离器（6）和第三气液分离器（7），分别得到高温溶剂油（18）、低温溶剂油（19）和轻质油（28）；
c）第二气液分离器（6）分离出的低温溶剂油经过降温降压后与固体废弃物（20）、催化剂（21）进入混合罐混合经升温升压后，与第一气液分离器（5）分离出的高温溶剂油（18）、氢气混合后进入共处理反应装置（9）；
d）经共处理反应装置（9）的产物送入第四气液分离器（10）得到轻组分油和重组分油，重组分油送入减压蒸馏装置（12）得到塔顶油（29）、残渣（30）以及侧线采出的循环油浆（31），循环油浆（31）循环返回步骤a）的混合罐，残渣（30）排出减压蒸馏装置（12）；
e）减压蒸馏装置（12）分离出的塔顶油（29）与步骤a）焦油提酚装置（3）分离出的抽余油、步骤b）第三气液分离器（7）分离出的轻质油（28）、步骤 e）第四气液分离器（10）分离出的轻组分油及氢气混合后进入固定床加氢装置（11），得到LPG（24）、汽油组分（25）、柴油组分（26）和循环蜡油（27），循环蜡油（27）返回固定床加氢装置（11）；
所述的共处理反应装置（9）采用一个至三个串联的下进料上出料平推流反应器，反应器底部设置气液混合器，反应器操作压力为16~18MPa，温度为420~480℃，气液比为500~1500L/kg，空速为0.2~1.5h-1。
2.根据权利要求1所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述步骤a）的煤焦油（13）是经过脱水、脱除机械杂质预处理的水含量不高于2%，机械杂质不高于1%，胶质、沥青质总含量高于80%的低温煤焦油、中低温煤焦油、高温煤焦油的一种或者一种以上任意比例的混合物；
所述步骤c）的固体废弃物（20）为石油焦、废轮胎以及废塑料的一种或者几种混合物；
所述固体废弃物（20）为去除铁丝、灰尘杂质，尺寸在20-150目固体颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述预加氢反应装置（4）采用一个或者两个串联结构的反应器，操作压力为8~16MPa，温度为375~452℃，氢油体积比为500~1500，空速为0.5~2.0h-1。
4.根据权利要求3所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述串联结构的反应器为下进料上出料的平推流反应器，反应器无内构件。
5.根据权利要求3所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述串联结构的反应器为下进料上出料的全返混反应器，反应器内设置导流筒。
6.根据权利要求3所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述串联结构的反应器为沸腾床反应器。
7.根据权利要求1所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述步骤b）的第一气液分离器（5）顶部温度为350~450℃，压力为8~16 MPa，高温溶剂油初馏点≥290℃；
所述步骤b）第二气液分离器（6）顶部温度为210℃~350℃，压力为8~16MPa，低温溶剂油的馏程范围为200℃~460℃；
所述步骤c）的低温溶剂油（19）与固体废弃物（20）的混合比例为（1~2）：1，催化剂的质量含量为0.5~4%。
8.根据权利要求1所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述的固定床加氢装置（11）采用一个至三个串联的固定床反应器，反应器中设置加氢精制催化剂床层、加氢改质催化剂床层、加氢裂化催化剂床层，固定床反应装置操作压力为12~18MPa，温度为320℃~410℃，氢油体积比为300~2000，空速为0.5~1.5h-1。
9.根据权利要求8所述的一种固体废弃物与煤焦油共处理制燃料油的方法，其特征在于，所述固定床加氢装置（11）为两个串联的固定床反应器时抽余油、轻质油进入第二固定床反应器床层。
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