CN113416569A - 一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法，所述装置包括原料预处理单元、悬浮床加氢单元、供氢溶剂加氢单元和第一固定床加氢单元，原料预处理单元下部出口、中部出口和上部出口对应与悬浮床加氢单元、供氢溶剂加氢单元和第一固定床加氢单元相连，供氢溶剂加氢单元下部出口与悬浮床加氢单元相连，其上部出口与第一固定床加氢单元相连，悬浮床加氢单元的上部、中部出口与第一固定床加氢单元相连。本发明针对粉煤热解焦油的特性，先切割分离，根据馏分沸点的不同，采用不同工艺分别进行加氢处理，将粉煤热解焦油中的组分充分利用，提高轻质油收率及油品质量；所述装置能有效解决加工成本高，难处理的问题，保证装置长周期稳定运行。

Description

一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，涉及一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法。
背景技术
煤作为重要的化石燃料，是目前能源利用技术的基础原料，由此生产的产品多种多样，粉煤热解得到的焦油是一类重要的油类产品，成分复杂，稠环芳烃、灰分、胶质以及沥青质含量高，并且含有氮、硫等杂原子物质，固体杂质含量高是粉煤热解焦油的重要特征之一，直接作为燃料不仅降低资源价值，而且容易对环境造成污染，因此煤焦油加氢提质是煤化工中常采用的工艺方法。
对于粉煤热解焦油的轻质化处理，采用传统的固定床加氢技术进行加工时，由于粉煤热解焦油成分的复杂性，容易堵塞反应器床层，造成固定床反应器压降较大，从而影响装置的长周期稳定运行，而且会对催化剂的活性和选择性造成不可逆的影响；采用悬浮床加氢技术进行加工时，由于加氢深度不够，往往存在轻油收率低、油品质量差等问题，因而需要针对粉煤热解焦油的组分特性，选择合适的加工工艺进行加氢处理。
CN 107557064A公开了一种煤焦油组合床加氢方法和用于煤焦油组合床加氢的系统，该方法包括：将煤焦油原料引入预处理单元进行除水和/或除杂预处理；在氢气和浆态床催化剂存在下，将前述物料进行缓和加氢处理；将获得的物料依次进行气液分离和分馏，得到轻质馏分、中间馏分和重质馏分；将剩余部分重质馏分循环回浆态床反应器中进行缓和加氢处理；并且将轻质馏分和中间馏分进行加氢精制反应；将精制反应器的流出物依次进行气液分离和分馏；得到石脑油馏分、柴油馏分和蜡油馏分。该方法采用浆态床和固定床的组合来处理煤焦油，但并未明确根据煤焦油的成分进行切割，并对切割馏分分别处理，对煤焦油的加氢效果有限，轻油质量不足。
CN 106635159A公开了一种高固含量煤焦油悬浮床加氢系统及工艺，该系统包括：氢气供给单元；催化剂供给单元；煤焦油分割单元，用于将高固含量煤焦油分割为第一轻组分、供氢溶剂前液和第一重组分；供氢溶剂制备单元，与煤焦油分割单元和氢气供给单元分别相连；催化加氢反应单元，与煤焦油分割单元、供氢溶剂制备单元、催化剂供给单元分别相连；该系统重点强调的是催化加氢反应单元采用悬浮床反应器，并未明确多种反应器的组合使用，对各馏分未进行精细划分与处理。
综上所述，针对粉煤热解焦油的轻质化处理，还需要根据原料组成选择合适的反应器组合及工艺方法，以实现粉煤热解焦油的高效转化，提高轻油收率和油品质量，并实现装置的长周期稳定运行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法，所述装置针对粉煤热解焦油的特性，根据切割馏分的性质，采用不同工艺分别进行加氢处理，可以有效提高粉煤热解焦油的轻油收率和油品质量，解决粉煤热解焦油加工成本高，难处理的问题，降低设备投资和生产成本，保证装置长周期稳定运行。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置，所述装置包括原料预处理单元、悬浮床加氢单元、供氢溶剂加氢单元和第一固定床加氢单元，所述原料预处理单元的下部出口与悬浮床加氢单元的入口相连，所述原料预处理单元的中部出口与供氢溶剂加氢单元的入口相连，所述原料预处理单元的上部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元的下部出口与悬浮床加氢单元的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元的上部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述悬浮床加氢单元的上部、中部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述第一固定床加氢单元的不同出口分别采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
本发明中，根据粉煤热解焦油的成分复杂性，直接处理难度较大，且轻油收率低，油品质量差，因而本发明先对粉煤热解焦油进行切割分馏，根据沸点的不同将其形成不同馏分，并根据各馏分的特性，分别采用不同的加氢工艺，尤其是采用重馏分采用悬浮床，轻组分采用固定床的组合工艺，再结合供氢溶剂的制备及使用，能够将粉煤热解焦油中的组分进行充分利用，提高轻质油的收率及油品质量，并有效减缓催化剂的堵塞与失活，保证装置长周期稳定运行，降低生产成本。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述原料预处理单元为原料切割单元。
优选地，所述原料切割单元包括分馏塔。
优选地，所述原料切割单元的切割馏分包括第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分，切割温度点为250℃和420℃。
本发明中，所述原料切割单元设置的目的主要在于将粉煤热解焦油中不同沸点的馏分分别进行处理，既能避免整体处理时难以满足各组分要求而造成利用率低的问题，又能够根据各组分特性进行针对性处理，有助于提高原料的利用价值。
优选地，所述供氢溶剂加氢单元包括固定床反应器。
优选地，所述供氢溶剂加氢单元的上部出口采出第二轻馏分，下部出口采出供氢溶剂。
本发明中，所述粉煤热解焦油切割得到的中间馏分经过加氢，能够作为供氢溶剂使用，用于重馏分的悬浮床加氢，能够降低加氢的难度，充分发挥出中间馏分的作用。
作为本发明优选的技术方案，所述悬浮床加氢单元包括悬浮床反应器。
优选地，所述悬浮床加氢单元上的出口自上而下依次采出第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，蒸馏分离温度点分别为250℃、330℃和530℃。
优选地，所述第一固定床加氢单元包括固定床加氢精制单元。
优选地，所述第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、第二重馏分和部分第二中间馏分送至第一固定床加氢单元，另一部分第二中间馏分与第一中间馏分混合送至供氢溶剂加氢单元。
优选地，所述热解沥青送至沥青成型装置。
本发明中，所述粉煤热解焦油切割后的重馏分加氢处理是其中重要的处理工艺，根据重馏分分子量较大及固含量较高的特点，采用悬浮床反应器将原料进行分散，方便进行加氢处理，并根据反应后的产物将其分馏形成不同沸点的产品，根据需要进一步处理。
作为本发明优选的技术方案，所述第一固定床加氢单元上的出口自上而下依次采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
优选地，所述气相组分包括含硫气体和液化气。
优选地，所述气相组分送至下游脱硫装置。
本发明中，粉煤热解焦油切割的轻馏分以及中间馏分、重馏分处理后形成的轻馏分均再进行固定床加氢处理，重馏分悬浮床加氢得到的轻质馏分和重质馏分也同样进行固定床加氢处理，这是粉煤热解焦油轻质化的关键步骤，得到轻质油和重质油产品，送至产品罐区，同时会得到气相组分，由于含硫可进入脱硫装置处理，剩余的尾油可进一步处理。
作为本发明优选的技术方案，所述装置还包括第二固定床加氢单元，所述第一固定床加氢单元的精制尾油出口连接至第二固定床加氢单元的入口。
优选地，所述第二固定床加氢单元包括固定床加氢裂化单元。
优选地，所述第二固定床加氢单元的出口同样采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油，与第一固定床加氢单元的相应产物汇合。
优选地，所述第二固定床加氢单元的底部出口采出裂化尾油，返回至第二固定床加氢单元的入口。
本发明中，为了提高原料的利用率，减少排放，第一固定床加氢单元得到精制尾油可以进一步处理，进行加氢裂化反应，进一步得到轻质馏分油、重质馏分油等产物，提高产品的收率。
另一方面，本发明提供了一种采用上述装置进行粉煤热解焦油加氢的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分进行供氢溶剂加氢反应，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂进行悬浮床加氢反应，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述粉煤热解焦油原料的固含量为1～4wt％，例如1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％或4wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述粉煤热解焦油的温度为80～150℃，例如80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述切割分离为减压蒸馏。
优选地，步骤(1)所述第一轻馏分的沸点低于250℃，例如250℃、240℃、220℃、200℃或180℃等，所述第一中间馏分的沸点为250～420℃，例如255℃、285℃、300℃、320℃、350℃、380℃、400℃或420℃等，所述第一重馏分的沸点高于420℃，例如425℃、430℃、440℃、450℃、460℃等。
优选地，步骤(1)所述第一重馏分为煤沥青。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应在固定床反应器内进行。
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的温度为230～420℃℃，例如230℃、250℃、270℃、300℃、320℃、360℃、400℃或420℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的压力为14～18MPaG，例如14MPaG、15MPaG、16MPaG、17MPaG或18MPaG等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的氢油比为800～1800，例如800、1000、1200、1400、1500、1600或1800等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述悬浮床加氢反应在悬浮床反应器内进行。
本发明中，所述悬浮床反应器采用空筒式结构，由于无催化剂床层，采用循环的形式来强化气液传质，加氢反应进行时工艺流体带动颗粒状催化剂运动，形成气、液、固三相床层，从而使原料油、氢气、催化剂充分接触完成加氢反应。
优选地，步骤(3)所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为(0.5～2):1，例如0.5:1、0.6:1、0.75:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1或2:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的温度为370～460℃，例如370℃、380℃、400℃、420℃、440℃或460℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的压力为18～23MPaG，例如18MPaG、19MPaG、20MPaG、20.5MPaG、21MPaG、21.5MPaG、22MPaG、22.5MPaG或23MPaG等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的氢油比为800～1600，例如800、1000、1200、1400或1600等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述第三轻馏分的沸点低于250℃，例如250℃、240℃、230℃、220℃、210℃或200℃等，所述第二中间馏分的沸点为250～330℃，例如250℃、260℃、270℃、280℃、300℃、310℃、320℃或330℃等，所述第二重馏分的沸点为330～530℃，例如335℃、350℃、380℃、400℃、450℃、500℃或530℃等，所述热解沥青的沸点高于530℃，例如535℃、540℃、550℃、560℃、570℃或580℃等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)中部分第二中间馏分进行固定床加氢反应，另一部分返回步骤(2)进行供氢溶剂加氢反应。
本发明中，固定床反应器内装填颗粒状固体催化剂，形成一定高度的堆积床层，气体和液体物料通过颗粒间隙流过静止固定床层的同时，实现非均相反应过程；固定床加氢催化剂需要定期更换，以保持反应活性。
优选地，步骤(4)中进行固定床加氢反应的第二中间馏分占第二中间馏分总量的10～25％，例如10％、12％、15％、18％、20％、22％或25％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的温度为230～400℃，例如230℃、250℃、270℃、300℃、320℃、360℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的压力为13～17MPaG，例如13MPaG、14MPaG、15MPaG、16MPaG或17MPaG等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的氢油比为800～1500，例如800、900、1000、1200、1400或1500等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述气相组分包括含硫气体和液化气。
优选地，步骤(4)所述轻质馏分油的沸点低于200℃，例如200℃、190℃、180℃、170℃、160℃或150℃等，所述重质馏分油的沸点为200～360℃，例如200℃、220℃、240℃、270℃、300℃、320℃或360℃等。
优选地，步骤(4)所述精制尾油再次进行固定床加氢裂化反应，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和裂化尾油。
优选地，所述固定床加氢裂化反应的温度为360～410℃，例如360℃、370℃、380℃、390℃、400℃或410℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述固定床加氢裂化反应的压力为13～16MPaG，例如13MPaG、13.5MPaG、14MPaG、14.5MPaG、15MPaG、15.5MPaG或16MPaG等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述固定床加氢裂化反应的氢油比为800～1500，例如800、900、1000、1200、1400或1500等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述气相组分、轻质馏分油和重质馏分油相应地与步骤(4)得到的气相组分、轻质馏分油和重质馏分油各自汇合，所述裂化尾油返回循环进行固定床加氢裂化反应。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置针对粉煤热解焦油的特性，先将其进行切割分离，根据不同馏分沸点的不同，采用不同工艺分别进行加氢处理，尤其是悬浮床和固定床的组合工艺，再结合供氢溶剂的制备及使用，能够将粉煤热解焦油中的组分进行充分利用，提高轻质油的收率及油品质量，轻质油的收率可以达到92％以上；
(2)本发明所述装置能够有效解决粉煤热解焦油加工成本高，难处理的问题，并有效减缓催化剂的堵塞与失活，保证装置长周期稳定运行，降低设备投资和生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的粉煤热解焦油组合床加氢装置的结构示意图；
其中，1-原料预处理单元，2-悬浮床加氢单元，3-供氢溶剂加氢单元，4-第一固定床加氢单元，5-第二固定床加氢单元。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法，所述装置包括原料预处理单元1、悬浮床加氢单元2、供氢溶剂加氢单元3和第一固定床加氢单元4，所述原料预处理单元1的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述原料预处理单元1的中部出口与供氢溶剂加氢单元3的入口相连，所述原料预处理单元1的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述悬浮床加氢单元2的上部、中部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述第一固定床加氢单元4的不同出口分别采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分进行供氢溶剂加氢反应，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂进行悬浮床加氢反应，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置，所述装置的结构示意图如图1所示，包括原料预处理单元1、悬浮床加氢单元2、供氢溶剂加氢单元3和第一固定床加氢单元4，所述原料预处理单元1的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述原料预处理单元1的中部出口与供氢溶剂加氢单元3的入口相连，所述原料预处理单元1的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述悬浮床加氢单元2的上部、中部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述第一固定床加氢单元4的不同出口分别采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
所述原料预处理单元1为原料切割单元，所述原料切割单元的切割馏分包括第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分，切割温度点为250℃和420℃。
所述供氢溶剂加氢单元3包括固定床反应器。
所述供氢溶剂加氢单元3的上部出口采出第二轻馏分，下部出口采出供氢溶剂。
所述悬浮床加氢单元2包括悬浮床反应器。
所述悬浮床加氢单元2上的出口自上而下依次采出第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，蒸馏分离温度点分别为250℃、330℃和530℃。
所述第一固定床加氢单元4包括固定床加氢精制单元。
所述第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、第二重馏分和部分第二中间馏分送至第一固定床加氢单元4，另一部分第二中间馏分与第一中间馏分混合送至供氢溶剂加氢单元3；所述热解沥青送至沥青成型装置。
所述第一固定床加氢单元4上的出口自上而下依次采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
所述气相组分包括含硫气体和液化气，所述气相组分送至下游脱硫装置。
所述装置还包括第二固定床加氢单元5，所述第一固定床加氢单元4的精制尾油出口连接至第二固定床加氢单元5的入口。
所述第二固定床加氢单元5包括固定床加氢裂化单元。
所述第二固定床加氢单元5的出口同样采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油，与第一固定床加氢单元4的相应产物汇合；所述第二固定床加氢单元5的底部出口采出裂化尾油，返回至第二固定床加氢单元5的入口。
实施例2：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置，所述装置包括原料预处理单元1、悬浮床加氢单元2、供氢溶剂加氢单元3和第一固定床加氢单元4，所述原料预处理单元1的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述原料预处理单元1的中部出口与供氢溶剂加氢单元3的入口相连，所述原料预处理单元1的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的下部出口与悬浮床加氢单元2的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元3的上部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述悬浮床加氢单元2的上部、中部出口与第一固定床加氢单元4的入口相连，所述第一固定床加氢单元4的不同出口分别采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
所述原料预处理单元1为原料切割单元；所述原料切割单元的切割馏分包括第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分，切割温度点为250℃和420℃。
所述供氢溶剂加氢单元3包括固定床反应器。
所述供氢溶剂加氢单元3的上部出口采出第二轻馏分，下部出口采出供氢溶剂。
所述悬浮床加氢单元2包括悬浮床反应器。
所述悬浮床加氢单元2上的出口自上而下依次采出第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，蒸馏分离温度点分别为250℃、330℃和530℃。
所述第一固定床加氢单元4包括固定床加氢精制单元。
所述第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、第二重馏分和第二中间馏分送至第一固定床加氢单元4；所述热解沥青送至沥青成型装置。
所述第一固定床加氢单元4上的出口自上而下依次采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
所述气相组分包括含硫气体和液化气，所述气相组分送至下游脱硫装置。
实施例3：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，所述粉煤热解焦油原料的固含量为2wt％，温度为120℃，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分煤沥青，所述第一轻馏分的沸点低于250℃，所述第一中间馏分的沸点为270～400℃，所述第一重馏分的沸点高于420℃；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分在固定床反应器内进行供氢溶剂加氢反应，所述供氢溶剂加氢反应的温度为320℃，压力为16MPaG，氢油比为1500，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂在悬浮床反应器内进行悬浮床加氢反应，所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为1:1，所述悬浮床加氢反应的温度为420℃，压力为21MPaG，氢油比为1200，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，所述第三轻馏分的沸点低于250℃，所述第二中间馏分的沸点为260～320℃，所述第二重馏分的沸点为350～500℃，所述热解沥青的沸点高于530℃；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、20％的第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，所述固定床加氢反应的温度为300℃，压力为15MPaG，氢油比为1200，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油，气相组分包括含硫气体和液化气，所述轻质馏分油的沸点低于200℃，所述重质馏分油的沸点为220～360℃，剩余第二中间馏分返回步骤(2)进行供氢溶剂加氢反应；
所述精制尾油再次进行固定床加氢裂化反应，温度为380℃，压力为15MPaG，氢油比为1200，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和裂化尾油，所述气相组分、轻质馏分油和重质馏分油相应地与之前固定床加氢反应得到的气相组分、轻质馏分油和重质馏分油各自汇合，所述裂化尾油返回循环进行固定床加氢裂化反应。
本实施例中，采用所述方法进行粉煤热解焦油的组合床加氢，能实现粉煤热解焦油中组分的充分利用，轻质油的收率可以达到93.2％，油品质量高，装置能够长周期稳定运行。
实施例4：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，所述粉煤热解焦油原料的固含量为1wt％，温度为80℃，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分煤沥青，所述第一轻馏分的沸点低于240℃，所述第一中间馏分的沸点为250～360℃，所述第一重馏分的沸点高于420℃；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分在固定床反应器内进行供氢溶剂加氢反应，所述供氢溶剂加氢反应的温度为270℃，压力为18MPaG，氢油比为1800，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂在悬浮床反应器内进行悬浮床加氢反应，所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为2:1，所述悬浮床加氢反应的温度为370℃，压力为23MPaG，氢油比为1600，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，所述第三轻馏分的沸点低于240℃，所述第二中间馏分的沸点为250～300℃，所述第二重馏分的沸点为330～520℃，所述热解沥青的沸点高于540℃；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、10％的第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，所述固定床加氢反应的温度为250℃，压力为17MPaG，氢油比为800，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油，气相组分包括含硫气体和液化气，所述轻质馏分油的沸点低于180℃，所述重质馏分油的沸点为200～350℃，剩余第二中间馏分返回步骤(2)进行供氢溶剂加氢反应；
所述精制尾油再次进行固定床加氢裂化反应，温度为360℃，压力为16MPaG，氢油比为800，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和裂化尾油，所述气相组分、轻质馏分油和重质馏分油相应地与之前固定床加氢反应得到的气相组分、轻质馏分油和重质馏分油各自汇合，所述裂化尾油返回循环进行固定床加氢裂化反应。
本实施例中，采用所述方法进行粉煤热解焦油的组合床加氢，能实现粉煤热解焦油中组分的充分利用，轻质油的收率可以达到92.6％，油品质量高，装置能够长周期稳定运行。
实施例5：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，所述粉煤热解焦油原料的固含量为4wt％，温度为150℃，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分煤沥青，所述第一轻馏分的沸点低于245℃，所述第一中间馏分的沸点为260～420℃，所述第一重馏分的沸点高于430℃；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分在固定床反应器内进行供氢溶剂加氢反应，所述供氢溶剂加氢反应的温度为420℃，压力为14MPaG，氢油比为800，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂在悬浮床反应器内进行悬浮床加氢反应，所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为0.5:1，所述悬浮床加氢反应的温度为460℃，压力为18MPaG，氢油比为800，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，所述第三轻馏分的沸点低于245℃，所述第二中间馏分的沸点为255～325℃，所述第二重馏分的沸点为340～520℃，所述热解沥青的沸点高于535℃；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、25％的第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，所述固定床加氢反应的温度为400℃，压力为13MPaG，氢油比为1500，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油，气相组分包括含硫气体和液化气，所述轻质馏分油的沸点低于190℃，所述重质馏分油的沸点为210～355℃，剩余第二中间馏分返回步骤(2)进行供氢溶剂加氢反应；
所述精制尾油再次进行固定床加氢裂化反应，温度为410℃，压力为13MPaG，氢油比为1500，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和裂化尾油，所述气相组分、轻质馏分油和重质馏分油相应地与之前固定床加氢反应得到的气相组分、轻质馏分油和重质馏分油各自汇合，所述裂化尾油返回循环进行固定床加氢裂化反应。
本实施例中，采用所述方法进行粉煤热解焦油的组合床加氢，能实现粉煤热解焦油中组分的充分利用，轻质油的收率可以达到92.9％，油品质量高，装置能够长周期稳定运行。
实施例6：
本实施例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢方法，所述方法采用实施例2中的装置进行，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，所述粉煤热解焦油原料的固含量为3wt％，温度为135℃，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分煤沥青，所述第一轻馏分的沸点低于250℃，所述第一中间馏分的沸点为280～420℃，所述第一重馏分的沸点高于425℃；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分在固定床反应器内进行供氢溶剂加氢反应，所述供氢溶剂加氢反应的温度为360℃，压力为15MPaG，氢油比为1200，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂在悬浮床反应器内进行悬浮床加氢反应，所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为1.5:1，所述悬浮床加氢反应的温度为400℃，压力为22MPaG，氢油比为1000，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，所述第三轻馏分的沸点低于250℃，所述第二中间馏分的沸点为265～320℃，所述第二重馏分的沸点为345～520℃，所述热解沥青的沸点高于535℃；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，所述固定床加氢反应的温度为350℃，压力为14MPaG，氢油比为1400，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油，气相组分包括含硫气体和液化气，所述轻质馏分油的沸点低于185℃，所述重质馏分油的沸点为205～355℃。
本实施例中，采用所述方法进行粉煤热解焦油的组合床加氢，能实现粉煤热解焦油中组分的充分利用，轻质油的收率可以达到91.5％，油品质量高，装置能够长周期稳定运行。
对比例1：
本对比例提供了一种粉煤热解焦油组合床加氢装置及方法，所述装置参照实施例1中的装置，区别仅在于：不包括原料预处理单元1，供氢溶剂加氢单元3的进料额外添加。
所述方法参照实施例3中的方法，区别仅在于：不包括步骤(1)，粉煤热解焦油直接进行悬浮床加氢反应。
本对比例中，由于粉煤热解焦油未先进行分割，而是直接进行悬浮床加氢反应，会极大增加悬浮床的原料处理量，造成设备成本和运行能耗提高，处理效率降低，催化剂使用量增加，造成生产成本提高。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述装置针对粉煤热解焦油的特性，先将其进行切割分离，根据不同馏分沸点的不同，采用不同工艺分别进行加氢处理，尤其是悬浮床和固定床的组合工艺，再结合供氢溶剂的制备及使用，能够将粉煤热解焦油中的组分进行充分利用，提高轻质油的收率及油品质量，轻质油的收率可以达到92％以上；所述装置能够有效解决粉煤热解焦油加工成本高，难处理的问题，并有效减缓催化剂的堵塞与失活，保证装置长周期稳定运行，降低设备投资和生产成本。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置与方法，但本发明并不局限于上述详细装置与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种粉煤热解焦油组合床加氢装置，其特征在于，所述装置包括原料预处理单元、悬浮床加氢单元、供氢溶剂加氢单元和第一固定床加氢单元，所述原料预处理单元的下部出口与悬浮床加氢单元的入口相连，所述原料预处理单元的中部出口与供氢溶剂加氢单元的入口相连，所述原料预处理单元的上部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元的下部出口与悬浮床加氢单元的入口相连，所述供氢溶剂加氢单元的上部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述悬浮床加氢单元的上部、中部出口与第一固定床加氢单元的入口相连，所述第一固定床加氢单元的不同出口分别采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料预处理单元为原料切割单元；
优选地，所述原料切割单元包括分馏塔；
优选地，所述原料切割单元的切割馏分包括第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分，切割温度点为250℃和420℃；
优选地，所述供氢溶剂加氢单元包括固定床反应器；
优选地，所述供氢溶剂加氢单元的上部出口采出第二轻馏分，下部出口采出供氢溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述悬浮床加氢单元包括悬浮床反应器；
优选地，所述悬浮床加氢单元上的出口自上而下依次采出第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青，蒸馏分离温度点分别为250℃、330℃和530℃；
优选地，所述第一固定床加氢单元包括固定床加氢精制单元；
优选地，所述第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、第二重馏分和部分第二中间馏分送至第一固定床加氢单元，另一部分第二中间馏分与第一中间馏分混合送至供氢溶剂加氢单元；
优选地，所述热解沥青送至沥青成型装置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述第一固定床加氢单元上的出口自上而下依次采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油；
优选地，所述气相组分包括含硫气体和液化气；
优选地，所述气相组分送至下游脱硫装置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二固定床加氢单元，所述第一固定床加氢单元的精制尾油出口连接至第二固定床加氢单元的入口；
优选地，所述第二固定床加氢单元包括固定床加氢裂化单元；
优选地，所述第二固定床加氢单元的出口同样采出气相组分、轻质馏分油、重质馏分油，与第一固定床加氢单元的相应产物汇合；
优选地，所述第二固定床加氢单元的底部出口采出裂化尾油，返回至第二固定床加氢单元的入口。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的装置进行粉煤热解焦油加氢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉煤热解焦油原料进行切割分离，得到第一轻馏分、第一中间馏分和第一重馏分；
(2)将步骤(1)得到的第一中间馏分进行供氢溶剂加氢反应，得到第二轻馏分和供氢溶剂；
(3)将步骤(1)得到的第一重馏分和步骤(2)得到的供氢溶剂进行悬浮床加氢反应，得到第三轻馏分、第二中间馏分、第二重馏分和热解沥青；
(4)将步骤(1)得到的第一轻重馏分、步骤(2)得到的第二轻馏分、步骤(3)得到的第三轻馏分、第二中间馏分和第二重馏分进行固定床加氢反应，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和精制尾油。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述粉煤热解焦油原料的固含量为1～4wt％；
优选地，步骤(1)所述粉煤热解焦油的温度为80～150℃；
优选地，步骤(1)所述切割分离为减压蒸馏；
优选地，步骤(1)所述第一轻馏分的沸点低于250℃，所述第一中间馏分的沸点为250～420℃，所述第一重馏分的沸点高于420℃；
优选地，步骤(1)所述第一重馏分为煤沥青。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应在固定床反应器内进行；
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的温度为230～420℃；
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的压力为14～18MPaG；
优选地，步骤(2)所述供氢溶剂加氢反应的氢油比为800～1800。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述悬浮床加氢反应在悬浮床反应器内进行；
优选地，步骤(3)所述第一重馏分和供氢溶剂的体积比为(0.5～2):1；
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的温度为370～460℃；
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的压力为18～23MPaG；
优选地，步骤(3)所述悬浮床加氢反应的氢油比为800～1600；
优选地，步骤(3)所述第三轻馏分的沸点低于250℃，所述第二中间馏分的沸点为250～330℃，所述第二重馏分的沸点为330～530℃，所述热解沥青的沸点高于530℃。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中部分第二中间馏分进行固定床加氢反应，另一部分返回步骤(2)进行供氢溶剂加氢反应；
优选地，步骤(4)中进行固定床加氢反应的第二中间馏分占第二中间馏分总量的10～25％；
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的温度为230～400℃；
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的压力为13～17MPaG；
优选地，步骤(4)所述固定床加氢反应的氢油比为800～1500；
优选地，步骤(4)所述气相组分包括含硫气体和液化气；
优选地，步骤(4)所述轻质馏分油的沸点低于200℃，所述重质馏分油的沸点为200～360℃；
优选地，步骤(4)所述精制尾油再次进行固定床加氢裂化反应，得到气相组分、轻质馏分油、重质馏分油和裂化尾油；
优选地，所述固定床加氢裂化反应的温度为360～410℃；
优选地，所述固定床加氢裂化反应的压力为13～16MPaG；
优选地，所述固定床加氢裂化反应的氢油比为800～1500；
优选地，所述气相组分、轻质馏分油和重质馏分油相应地与步骤(4)得到的气相组分、轻质馏分油和重质馏分油各自汇合，所述裂化尾油返回循环进行固定床加氢裂化反应。
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