CN208362263U - 中低温煤焦油两段加氢处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种中低温煤焦油两段加氢处理系统，技术方案包括依次连接的预处理系统、沸腾床加氢系统和固定床加氢系统，所述预处理系统还与提酚系统连接，所述提酚系统的脱酚油出口与沸腾床加氢系统连接。本实用新型系统煤焦油利用率高、设备不易堵塞、使用寿命长、对环境友好、设备投资和生产成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤焦油加氢处理系统，具体的说是一种中低温煤焦油两段加氢处理系统。
背景技术
煤焦油作为煤炭热解过程中产生的主要液体产品，按照热解温度的不同，可以分为高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油，其热解温度分别为900～1000℃，650～900℃和450～650℃。
中低温煤焦油的H/C(原子比)分别为1.25～1.42，而煤炭和石油的H/C(原子比)分别在0.2-1.0和1.6-2.0。当H/C(原子比)>0.8 时，加氢相对容易且可以减少反应过程的氢耗量，另外，对于煤焦油中一定量的N、O、S等杂原子，加氢脱除是最为有效的工艺方法。
煤焦油加氢制备燃料油的技术始于20世纪30年代的德国，当时由于反应压力很高，没有实现产业化，随后由于石油的发现和大量开采，煤焦油加氢技术的研发工作被迫停止。进入21世纪后，我国煤化工产业的快速发展再一次促进了国内中低温煤焦油加氢技术的研发工作。
CN101629099A公开了一种两段法煤焦油加氢转化方法。煤焦油烃类在加氢精制部分转化为所含烃类常规沸点均低于370℃的加氢精制反应流出物，并经分离得到至少一种加氢精制柴油；至少一部分加氢精制柴油在加氢改质部分转化为加氢改质反应流出物，并经分离得到加氢改质柴油。该方法仅利用煤焦油的沸点低于370℃的馏分，煤焦油利用率低。
CN1676583A介绍了一种中高温煤焦油加氢裂化工艺。工艺过程为：中高温煤焦油经加热炉加热到250～300℃，与氢气混合后进入加氢精制反应器，精制生成油，经蒸馏装置，分馏出汽油、柴油、润混油及加氢尾油，加氢尾油经裂化加热炉加热后，与氢气混合后进入裂化反应器，进一步生产汽柴油馏分。该工艺煤焦油直接进入高温加热炉会导致炉管结焦，影响装置的正常运转周期。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种煤焦油利用率高、设备不易堵塞、使用寿命长、对环境友好、设备投资和生产成本低的中低温煤焦油两段加氢处理系统。
本实用新型系统包括依次连接的预处理系统、沸腾床加氢系统和固定床加氢系统，所述预处理系统还与提酚系统连接，所述提酚系统的脱酚油出口与沸腾床加氢系统连接。
所述预处理系统包括依次连接的预处理装置和预处理分馏塔，所述提酚系统连接包括依次连接的清洁提酚装置和粗酚精制装置，所述沸腾床加氢系统包括依次连接的沸腾床加氢装置和沸腾床分馏塔，所述固定床加氢系统包括依次连接的固下床加氢装置和固定床分馏塔；所述预处理分馏塔的酚油出口分别与清洁提酚装置和预处理装置连接，所述预处理分馏塔的重油出口和清洁提酚装置的脱酚油出口连接沸腾床加氢装置。
所术沸腾床加氢装置包括顶部设有催化剂接入管线和出口管线，底部设有原料管线、回流管线和催化剂卸出管线的反应器和三相分离器，所述反应器自下而上分为高压室、反应段、扩径段以及沉淀段，所述反应段底部设有气液分布器，所述三相分离器被两块挡板分隔为接入部分、中间部分和输出部分，所述接入部分经所述出口管线与所述反应器顶部连接，所述输出部分经回流管线与所述反应器底部连接，所述输出部分还设有气相输出管线和液相输出管线，所述回流管线上设有循环泵。
所述沉淀段直径为反应段直径的1.5-2倍；所述反应段的高度应为催化剂床层高度的1.1-1.5倍；沉淀段高度为反应段高度的1/3-1/2；扩径段与水平面的角度为40-75°；所述催化剂接入管线的出口端位于催化剂床层高度的1/2-2/3处，所述催化剂卸出管线的入口端位于催化剂床层高度的1/3-1/2处。
所述三相分离器中第一挡板的垂直高度为所述三相分离器垂直高度的2/3-5/6，所述第二挡板的垂直高度为所述三相分离器垂直高度的1/2-2/3。
本实用新型低温煤焦油两段加氢处理工艺，包括以下步骤：
(1)预处理工序：将煤焦油原料送入预处理系统进行脱渣、电脱盐和分馏处理，得到酚油和重油；
(2)沸腾床加氢工序：将所述重油送入沸腾床加氢系统进行加氢处理、分馏后得到含硫含氨气体、改质重油2和残渣；
(3)固定床加氢工序：将改质重油2送入固定床加氢系统进行加氢处理、分馏后得到液化气、石脑油、柴油和尾油。
还包括有提酚工序：将预处理工序中得到的酚油部分回送预处理系统，其余部分送入提酚系统进行清洁提酚得到粗酚和脱酚油，粗酚进一步精制得到苯酚、邻甲酚、间对苯酚和二甲基苯酚；所述脱酚油送入沸腾床加氢系统。
所述预处理工序中：所述预处理系统包括预处理装置和预处理分馏塔，在预处理装置中所述煤焦油原料首先进行脱渣处理，脱除≥ 80um的固体微粒后再进行电脱盐处理，得到盐含量≤5ppm的煤焦油送入预处理分馏塔中进行分馏处理，得到酚油和分馏重油。
所述提酚工序中，所述提酚系统包括清洁提酚装置和粗酚精制装置，出所述预处理分馏塔中酚油部分回预处理装置进行电脱盐，其余部分先经清洁提酚装置进行清洁提酚得到粗酚和脱酚油，粗酚送入粗酚精制装置进一步精制得到苯酚、邻甲酚、间对苯酚和二甲基苯酚；所述脱酚油送入沸腾床加氢系统。
所述沸腾床加氢工序中，所述沸腾床加氢系统包括沸腾床加氢装置和沸腾床分馏塔，所述重油和脱酚油先送入沸腾床加氢装置进行加氢预处理，得到改质重油1以及含硫含氨的气体副产品；所述改质重油1进入沸腾床分馏塔进行分馏，得到含硫含氨气体、改质重油2和残渣。
所述固定床加氢工序中，所述固定床加氢系统包括固定床加氢装置和固定床分馏塔，所述改质重油2先在固定床加氢装置中进行加氢处理，得到改质重油3，然后进入固定床分馏塔进行分馏，得到液化气、石脑油、柴油和尾油。
所述沸腾床加氢工序的加氢反应条件为：反应温度为300～500 ℃，反应压力为10～22MPa，氢油体积比为800～1500，液时体积空速为0.3～5h-1。
所述固定床加氢工序的加氢反应条件为：反应温度为300～450 ℃，反应压力为5～18MPa，氢油体积比为500～2000，液时体积空速为0.1～5h-1。
由于煤焦油中含固体颗粒较多，一方面造成后续设备和管道的磨蚀，一方面容易吸附在催化剂表面，造成催化剂失活，因此需要先进行预处理，所述预处理系统包括了预处理装置和预处理分馏塔，通过预处理装置先进行除渣，脱除≥80um的固体颗粒，使煤焦油的20 ℃密度稳定在0.75～1g/cm3，再进行电脱盐，所述电脱盐优选采用三级电脱盐，以脱除煤焦油原料中的水和铁、钙、镁和钠等金属杂质，电脱盐处理后指标要求为盐含量≤5ppm，所述预处理分馏塔酚油最好保证终馏点≤230℃，以保证酚油以及副产品的质量。
所述提酚工序包含清洁提酚工序和粗酚精制工序，所述清洁提酚工序可以采用现有各种清洁提酚方法，也可以采用加入络合分离剂进行络合分离反应、再进行加热、析出的方法，如申请号为“201711105488.4”的“煤焦油及煤直接液化产物中酚类化合物的分离方法”，该方法具有对环境友好、无废水排放、络合分离剂可循环使用等优点。通过对预处理工序分离出的酚油进行提酚处理后，获得酚类副产品后再将脱酚油和重油一起送入沸腾床加氢系统，从而大大提高了煤焦油的利用率，并获得有利的酚类副产品。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)对中低温煤焦油进行全馏分加工，大幅度提高了中低温煤焦油的利用效率以及轻油的液体收率。
(2)与其它现有固定床加氢工艺相比，采用沸腾床-固定床两段串联加氢工艺流程，在沸腾床加氢装置中催化剂可实现在线加排，从而避免了因原料油在催化剂表面结焦而致使催化剂失活、催化剂床层阻力降增大等问题，减少了后续固定床加氢装置的结焦问题，有力地保证了装置的长周期运行，实现资源的高效利用与转化，总液体产品收率可高达94％。
(3)本实用新型采用清洁提酚方法，提酚过程中不产生任何废水，同时分离剂可反复再生并循环利用。
(4)本实用新型中的沸腾床反应装置中将反应器单元和循环单元分开设置，反应器内部不设任何内构件，提高了反应器的空间利用率，增大了反应器的有效体积，避免了催化剂对内构件的磨蚀，进而也避免了内构件对沸腾床催化剂沉降的影响，提高固体颗粒的分离效率。同时也大幅度降低了反应器内部结焦的可能性，进而提高了装置操作的稳定性和灵活性。所述循环单元中的三相分离器设置二级分离，大大降低了进入循环泵的的固体颗粒含量，从而有效地降低了对循环泵的磨损，增加了循环泵的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型工艺流程图暨系统图。
图2为本实用新型沸腾床加氢装置的结构示意图。
其中，1-原料管线、2-回流管线、3-催化剂卸出管线、4-气液分布器、5-反应器、6-4反应段、7-4扩径段、8-4沉淀段、9-催化剂接入管线、10-4出口管线、11-接入部分、12-中间部分、13-输出部分、 14-第一挡板、15-第二挡板、16-液相输出管线、17-气相输出管线、18-循环泵、19-三相分离器、20-反应器高压室。
A－预处理系统、A1－预处理装置、A2－预处理分馏塔、B－沸腾床加氢系统、B1－沸腾床加氢装置、B2－沸腾床分馏塔、C－提酚系统、C1－清洁提酚装置、C2－粗酚精制装置、D－固定床加氢系统、D1－固定床加氢装置、D2－固定床分馏塔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：
参见图1，本实用新型系统包括依次连接的预处理系统A、沸腾床加氢系统B和固定床加氢系统D，所述预处理系统A还与提酚系统连接C，所述提酚系统C的脱酚油出口与沸腾床加氢系统B连接。
所述预处理系统A包括依次连接的预处理装置A1和预处理分馏塔A2，所述提酚系统C连接包括依次连接的清洁提酚装置C1和粗酚精制装置C2，所述沸腾床加氢系统B包括依次连接的沸腾床加氢装置B1和沸腾床分馏塔B2，所述固定床加氢系统D包括依次连接的固定床加氢装置D1和固定床分馏塔D2；所述预处理分馏塔A2 的酚油出口分别与清洁提酚装置C1和预处理装置A1连接，所述预处理分馏塔A2的重油出口和清洁提酚装置C1的脱酚油出口连接沸腾床加氢装置B1。
参见图2，所述沸腾床加氢装置B1包括反应器5和三相分离器 18，所述反应器5顶部设有催化剂接入管线9和出口管线10，底部设有原料管线1、回流管线2和催化剂卸出管线3，所述反应器5自下而上分为高压室20、反应段6、扩径段7以及沉淀段8，所述反应段6底部设有气液分布器4(优选泡帽或浮阀结构)；所述沉淀段8 直径为反应段6直径的1.5-2倍；所述反应段6的高度应为催化剂床层高度的1.1-1.5倍；沉淀段8高度为反应段6高度的1/3-1/2；扩径段7与水平面的角度为40-75°，以有利于固体颗粒快速沉淀，有利于催化剂的沉降。所述催化剂接入管线9的出口端位于催化剂床层高度的1/2-2/3处，所述催化剂卸出管线3的入口端位于催化剂床层高度的1/3-1/2处。
所述三相分离器19被两块挡板(第一挡板14和第二挡板15) 分隔为接入部分11、中间部分12和输出部分13，三个部分的宽度相等。所述接入部分11经所述出口管线10与所述反应器5顶部连接，所述输出部分13经回流管线2与所述反应器5底部连接，所述输出部分11顶部设有气相输出管线17，底部设液相输出和线16，所述回流管线2上设有循环泵18。所述三相分离器19中第一挡板 14的垂直高度为所述三相分离器19垂直高度的2/3-5/6，所述第二挡板15的垂直高度为所述三相分离器19垂直高度的1/2-2/3。
在腾床加氢装置B1中：新鲜煤焦油与氢气经原料管线1进入反应器5高压室20，与循环泵18返回的煤焦油一同向上均匀通过气液分布器4进入反应器的反应段6、继续向上经过扩径段7以及沉淀段 8进行反应和沉淀后，最后经反应器出口管线10进入三相分离器19的接入部分11，经气液分离和沉淀后进入分离器中间部分12，再经气液分离和沉淀后进入分离器输出部分13，气相在输出部分顶部经气相输出管线17送下游装置，液相分为两部分，一部分经输出管线 16送下游装置，另一部分作为回流液体经循环泵18、回流管线2回送入反应器5底部。
工艺流程实施例1
将煤焦油原料送入预处理系统A的预处理装置A1中先进行脱渣处理，脱除≥60um的固体微粒，控制20℃密度为0.75～0.85g/cm3；再进行电脱盐(电脱盐后盐含量≤5ppm)处理，最后送入预处理分馏塔A2进行分馏处理得到酚油和分馏重油。一部分酚油返回进行电脱盐，另一部分酚油进入提酚系统C，分馏重油进入沸腾床加氢系统 B。
进入提酚系统C的酚油首先送入清洁提酚装置C1中进行清洁提酚，产出粗酚和脱酚油；脱酚油进入沸腾床加氢系统B。粗酚进入粗酚精制装置C2进行多次分馏，得到苯酚、邻甲酚、间对苯酚和二甲基苯酚等高附加值产品。
来自预处理分馏塔A2的重油和清洁提酚装置C1的脱酚油以及返回的残渣一同进入沸腾床加氢装置B1进行加氢反应，得到改质重油1以及含硫含氨的气体副产品，改质重油1进入沸腾床分馏塔B2 进行分馏，得到含硫含氨气体、改质重油2和残渣；改质重油2进入固定床加氢系统D，残渣一部分外甩，另一部分返回沸腾床加氢装置 A1。沸腾床加氢反应条件为：反应温度为360℃，反应压力为13MPa，氢油体积比为900，液时体积空速为1.2h-1。
来自沸腾床分馏塔B2的改质重油2及返回的尾油一同进入固定床加氢装置D1中进行加氢处理，得到改质重油3，随后进入固定床分馏塔D2进行分馏，得到液化气、石脑油、柴油和尾油。尾油一部分外甩，另一部分返回固定床加氢装置D1入口。固定床加氢反应条件为：反应温度为380℃，反应压力为13MPa，氢油体积比为1000，液时体积空速为0.5h-1。
工艺流程实施例2
将煤焦油原料送入预处理系统A的预处理装置A1中先进行脱渣处理，脱除≥80um的固体微粒，控制20℃密度为0.85～0.95g/cm3；再进行电脱盐(电脱盐后盐含量≤5ppm)处理，最后送入预处理分馏塔A2进行分馏处理得到酚油和分馏重油。一部分酚油返回进行电脱盐，另一部分酚油进入提酚系统C，分馏重油进入沸腾床加氢系统 B。
进入提酚系统C的酚油首先送入清洁提酚装置C1中进行清洁提酚，产出粗酚和脱酚油；脱酚油进入沸腾床加氢系统B。粗酚进入粗酚精制装置C2进行多次分馏，得到苯酚、邻甲酚、间对苯酚和二甲基苯酚等高附加值产品。
来自预处理分馏塔A2的重油和清洁提酚装置C1的脱酚油以及返回的残渣一同进入沸腾床加氢装置B1进行加氢反应，得到改质重油1以及含硫含氨的气体副产品，改质重油1进入沸腾床分馏塔B2 进行分馏，得到含硫含氨气体、改质重油2和残渣；改质重油2进入固定床加氢系统D，残渣一部分外甩，另一部分返回沸腾床加氢装置 A1。沸腾床加氢反应条件为：反应温度为380℃，反应压力为17MPa，氢油体积比为1000，液时体积空速为1.5h-1。
来自沸腾床分馏塔B2的改质重油2及返回的尾油一同进入固定床加氢装置D1中进行加氢处理，得到改质重油3，随后进入固定床分馏塔D2进行分馏，得到液化气、石脑油、柴油和尾油。尾油一部分外甩，另一部分返回固定床加氢装置D1入口。固定床加氢反应条件为：反应温度为400℃，反应压力为17MPa，氢油体积比为1300，液时体积空速为0.8h-1。
两个实施例中煤焦油原料的主要性质和产品性质见表1及表 2。
表1中低温煤焦油原料的主要性质
| 原料 | 中低温煤焦油 |
| 密度(20℃)，g/cm<sup>3</sup> | 1.03 |
| S，wt％ | 0.14 |
| N，ug/g | 8800 |
| 馏程，℃ | |
| 初馏点 | 158 |
| 10％ | 237 |
| 30％ | 307 |
| 50％ | 360 |
| 70％ | 415 |
| 90％ | 476 |
| 终馏点 | 522 |
表2产品性质
。
Claims (4)
1.一种中低温煤焦油两段加氢处理系统，其特征在于，包括依次连接的预处理系统、沸腾床加氢系统和固定床加氢系统，所述预处理系统还与提酚系统连接，所述提酚系统的脱酚油出口与沸腾床加氢系统连接,所述预处理系统包括依次连接的预处理装置和预处理分馏塔，所述提酚系统连接包括依次连接的清洁提酚装置和粗酚精制装置，所述沸腾床加氢系统包括依次连接的沸腾床加氢装置和沸腾床分馏塔，所述固定床加氢系统包括依次连接的固下床加氢装置和固定床分馏塔；所述预处理分馏塔的酚油出口分别与清洁提酚装置和预处理装置连接，所述预处理分馏塔的重油出口和清洁提酚装置的脱酚油出口连接沸腾床加氢装置。
2.如权利要求1所述的中低温煤焦油两段加氢处理系统，其特征在于，所术沸腾床加氢装置包括顶部设有催化剂接入管线和出口管线，底部设有原料管线、回流管线和催化剂卸出管线的反应器和三相分离器，所述反应器自下而上分为高压室、反应段、扩径段以及沉淀段，所述反应段底部设有气液分布器，所述三相分离器被两块挡板分隔为接入部分、中间部分和输出部分，所述接入部分经所述出口管线与所述反应器顶部连接，所述输出部分经回流管线与所述反应器底部连接，所述输出部分还设有气相输出管线和液相输出管线，所述回流管线上设有循环泵。
3.如权利要求2所述的中低温煤焦油两段加氢处理系统，其特征在于，所述沉淀段直径为反应段直径的1.5-2倍；所述反应段的高度应为催化剂床层高度的1.1-1.5倍；沉淀段高度为反应段高度的1/3-1/2；扩径段与水平面的角度为40-75°；所述催化剂接入管线的出口端位于催化剂床层高度的1/2-2/3处，所述催化剂卸出管线的入口端位于催化剂床层高度的1/3-1/2处。
4.如权利要求2或3所述的中低温煤焦油两段加氢处理系统，其特征在于，所述三相分离器中第一挡板的垂直高度为所述三相分离器垂直高度的2/3-5/6，所述三相分离器中第二挡板的垂直高度为所述三相分离器垂直高度的1/2-2/3。
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