專利名稱：塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是煤化工領(lǐng)域，具體說是一種塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料工藝。
背景技術(shù)：
我國是富煤少油的國家，也是煤炭生產(chǎn)和消費大國，陜、蒙、晉交界的鄂爾多斯盆地富存大量煤炭，是我國煤炭的主產(chǎn)區(qū)。目前我國對中低溫煤焦油深加工和荒煤氣回收利用缺乏系統(tǒng)的技術(shù)手段，致使大量煤焦油低效燃燒，荒煤氣無法有效利用而直接排放，造成氮氧化物、二氧化硫污染。在石油資源日益緊張的今天，利用煤炭及煤焦油生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品具有十分重要意義。自上世紀初開始，西方一些國家率先進行煤的直接液化和間接液化以來，煤炭液化制油的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化還一直處于不斷探索階段。我國也將煤制油技術(shù)作為能源戰(zhàn)略研究給予高度重視，投入了大量人力、物力和財力進行研究、實踐，但其投資額巨大，工藝技術(shù)不穩(wěn)定和轉(zhuǎn)化過程能耗過大等諸多問題亟待解決?，F(xiàn)代煤化工以煤炭轉(zhuǎn)化生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等，它與能源、 化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。新型煤化工產(chǎn)業(yè)將在中國能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要發(fā)展方向，這對于中國減輕燃煤造成的環(huán)境污染、降低中國對進口石油的依賴均有著重大意義?？梢哉f，煤化工行業(yè)在中國面臨著新的市場需求和發(fā)展機遇。如何尋找一種更為簡捷、更為經(jīng)濟、更為穩(wěn)妥的途徑，實現(xiàn)煤炭制油的目標，已成為當今煤化工科技領(lǐng)域的重大難題。煤焦油的傳統(tǒng)加工方法以物理分離、提取單組分或窄組分產(chǎn)品為目標，從煤焦油中提煉洗油、輕油、蒽油、工業(yè)萘、粗酚及劣質(zhì)浙青。由于煤焦油組分復(fù)雜、高附加值組分含量低、含量高的低附加值組分難以利用，常規(guī)提化工藝擺脫不掉流程復(fù)雜、設(shè)備多、能耗高、投資大，由于缺乏一套合適的加工方案，煤焦油只能簡單的直接利用(作燃料用，因硫氮含量高和不能完全燃燒，造成嚴重的硫排放污染，市場價值極低)， 既降低了資源價值又嚴重污染了環(huán)境(大氣和水源)，這種污染天天發(fā)生，且隨著焦炭產(chǎn)量的持續(xù)增長而日見增長。上述問題已成為“煤一焦一化”產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的“瓶頸”，急需一種具備環(huán)保效果和經(jīng)濟效果的煤焦油利用方案，建設(shè)環(huán)保裝置，一方面解決石油資源的替代問題，另一方面解決數(shù)量龐大的煤焦油有效利用問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將煤炭轉(zhuǎn)化成清潔燃料、提高煤炭附加值、解決石油替代資源的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的主要包括塊煤干餾、干餾煤氣提取氫氣、煤焦油的延遲焦化、煤焦油加氫裂化四個步驟，塊煤干餾后析出干餾煤氣和煤焦油，煤焦油換熱后對中低溫煤焦油進行延遲焦化，生成石油焦和餾分油，同時對干餾煤氣集中回收制取99. 9%純度氫氣，在高溫、高壓和催化劑的作用下，氫氣與延遲焦化裝置脫出雜質(zhì)的煤焦油在精制反應(yīng)器中將硫化物、氮化物進行加氫反應(yīng)，生成加氫精制生成油，然后將加氫精制生成油在裂化反應(yīng)器中再次加氫裂化，再與加氫精制生成油一起進入低壓分離器分離出燃料氣后回分餾塔重新進行分餾，生成輕質(zhì)化煤焦油，在加氫過程中產(chǎn)生出的硫化氫和氨氣分別送入硫磺回收裝置和氨精制裝置，最終得到硫磺和液氨產(chǎn)品。具體步驟為(1)塊煤干餾步驟粒度20 IOOmm的塊煤在500 850°C的狀態(tài)下，在炭化爐內(nèi)被炭化成焦炭，同時產(chǎn)生干餾煤氣和焦油蒸汽，在經(jīng)過冷凝冷卻分離后得到干餾煤氣和煤焦油；(2)干餾煤氣提取氫氣步驟干餾煤氣先進行一氧化碳變換，然后進行變壓吸附， 吸附除去氫氣以外的其它雜質(zhì)(CH4、CO、CO2, H2O等)，使工業(yè)氫純度大于99. 9%，滿足煤焦油加氫的使用要求；(3)煤焦油的延遲焦化步驟煤焦油換熱后直接進入加熱爐，對煤焦油進行改質(zhì)， 以利于下一步原料油加氫條件的優(yōu)化，中低溫煤焦油經(jīng)換熱器至200-30(TC后，送至加熱爐，加熱到450--510°C，進入焦炭塔進行裂解和縮合反應(yīng)，生成石油焦和餾分油；石油焦聚結(jié)在焦炭塔內(nèi)；(4)煤焦油加氫裂化步驟煤焦油經(jīng)過延遲焦化裝置改質(zhì)后，引入加熱爐加熱后并與氫氣按比例混合后進入精制反應(yīng)器，然后經(jīng)換熱進入高壓分離器分離，分離出氫氣經(jīng)循環(huán)壓縮機回到精制反應(yīng)器，得到加氫精制生成油進入低壓分離器，分離出低分燃料氣后進入分餾塔，進行分餾，分餾后的輕質(zhì)化煤焦油引出分餾塔，加氫尾油進入裂化加熱爐加熱后與氫氣按比例混合后進入裂化反應(yīng)器，在催化劑的條件下，進行裂化反應(yīng)，生成小分子的加氫裂化生成油及燃料氣，然后進入低壓分離器分離出燃料氣后進入分餾塔，與加氫精制生成油一起進行分餾。本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征1、塊煤粒度為20-100mm，煤種包括褐煤、長焰煤、弱粘煤或不粘煤，干餾溫度為 500 850 ；2、延遲焦化的原料為全餾分或切去一部分前餾分的餾分油，加熱爐出口溫度為 450-510°C，煤焦油經(jīng)過延遲焦化裝置改質(zhì)后生成石油焦和油氣，高溫油氣自焦炭塔頂至分餾塔下段，經(jīng)過洗滌板從蒸發(fā)段上升進入蠟油集油箱以上分餾段，分餾出富氣、汽油、柴油和蠟油餾份得到餾分油；3、延遲焦化所用中低溫煤焦油是本發(fā)明自產(chǎn)的煤焦油或是外購的中低溫煤焦油；4、干餾煤氣變壓吸附提取氫氣時吸附雜質(zhì)包括CH4、CO、CO2, H2O ；5、干餾煤氣經(jīng)過一氧化碳變換再進行變壓吸附提取氫氣；6、加氫精制和加氫裂化是一段串聯(lián)或是兩段工藝，加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)壓力為8. 0-16. OMpa，氫油體積比為800-2000 1，平均反應(yīng)溫度為300_420°C ；7、加氫精制生成油和加氫裂化生成油共用一個分餾系統(tǒng)或分別對應(yīng)自己的分餾系統(tǒng)；
8、炭化爐爐型為內(nèi)熱式直立爐或外熱式直立爐或兩段爐。本發(fā)明以資源合理利用和環(huán)保、開發(fā)石油替代資源為目標，利用煉油工業(yè)現(xiàn)代技術(shù)向煤化工領(lǐng)域改進性移植，以煤炭生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、清潔燃料。本發(fā)明的關(guān)鍵是利用延遲焦化和加氫裂化工藝技術(shù)，調(diào)整工藝條件，實現(xiàn)煤炭干餾產(chǎn)生的中低溫煤焦油改質(zhì)的最終目的。由于煤焦油是煤炭干餾段的熱裂化產(chǎn)物，性質(zhì)復(fù)雜，化學組成主要是芳香族化合物，烷烴和烯烴含量較少，還含有少量含氧、含氮、含硫化合物。含氧化合物主要是具有弱酸性的各種相應(yīng)的酚類。含氮化合物主要是具有弱堿性的吡啶、喹啉及其衍生物。含硫化合物主要是噻吩、硫醇、硫酚、硫雜茚等。由烴類加氫裂化反應(yīng)機理和煤焦油裂化反應(yīng)特征以及煤焦油性質(zhì)可知，該類油芳烴、膠質(zhì)、浙青質(zhì)含量高，大分子鏈狀烴類含量少，在溫度、壓力、催化劑和臨氫條件下，煤焦油中的硫化物、氮化物、氧化物分別與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成硫化氫、氨和水， 膠質(zhì)和浙青質(zhì)則生成小分子的烴類和焦炭，芳烴及長鏈大分子烴類則分別飽和和裂解生成環(huán)烷烴和短鏈的小分子烴類，最終達到煤焦油改質(zhì)的目的。本發(fā)明的工藝方法有效地保證了煤炭資源的梯級利用，轉(zhuǎn)化率高，能耗低，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟、低碳發(fā)展的目標，降低了環(huán)境污染，開辟了石油資源替代的新途徑。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖。
(五)具體實施方案下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明結(jié)合圖1，粒度20 IOOmm的塊煤7進入直立爐1，在500 850°C的狀態(tài)下，在直立爐內(nèi)被炭化成焦炭10，同時產(chǎn)生干餾煤氣和焦油蒸汽，在經(jīng)過冷凝冷卻分離后得到干餾煤氣8和煤焦油9。干餾煤氣8經(jīng)過一氧化碳變換，然后進入變壓吸附裝置5，吸附除去氫氣以外的其它雜質(zhì)(014、0)、0)2、!120等)，制取純度大于99.9(%的氫氣16，滿足煤焦油加氫的使用要求，另產(chǎn)出解析氣17。外購煤焦油20及本發(fā)明自產(chǎn)的煤焦油9經(jīng)換熱器至300°C左右后，送至加熱爐，加熱到500°C左右，進入焦炭塔2進行裂解和縮合反應(yīng)，生成石油焦12和餾分油11 (即為加氫原料油)；石油焦12聚結(jié)在焦炭塔2內(nèi)。經(jīng)過延遲焦化裝置改質(zhì)后的餾分油11，引入加熱爐加熱并與氫氣按氫油體積比為 800 2000 1的比例混合，混合后進入精制反應(yīng)器3得到加氫精制生成油13，加氫精制生成油13經(jīng)換熱進入高壓分離器分離，分離出氫氣經(jīng)循環(huán)壓縮機回到精制反應(yīng)器，生成油進入低壓分離器，分離出低分燃料氣后進入分餾塔4進行分餾，分餾后的1#輕質(zhì)化煤焦油 14、姊輕質(zhì)化煤焦油15引出分餾塔4，加氫尾油19進入裂化加熱爐加熱后與氫氣按體積比 800 2000 1的比例混合后進入裂化反應(yīng)器6，進行裂化反應(yīng)，生成加氫裂化生成油18， 與加氫精制生成油13 —起進入低壓分離器分離出燃料氣后回分餾塔4重新進行分餾。本發(fā)明所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料工藝根據(jù)原料和生產(chǎn)目的不同而不同，例如幾個煤礦原料煤煤質(zhì)指標分析，見表一；原料溫煤焦油的主要性質(zhì)，見表二 ；目的產(chǎn)品為1#輕質(zhì)化煤焦油和2#輕質(zhì)化煤焦油，主要性質(zhì)見表三；工藝條件見表四。
表1原料煤主要指標
權(quán)利要求
1.一種塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于它主要包括塊煤干餾、干餾煤氣提取氫氣、煤焦油的延遲焦化、煤焦油加氫裂化四個步驟，塊煤干餾后析出干餾煤氣和煤焦油，煤焦油換熱后對中低溫煤焦油進行延遲焦化，生成石油焦和餾分油，同時對干餾煤氣集中回收制取99. 9%純度氫氣，在高溫、高壓和催化劑的作用下，氫氣與延遲焦化裝置脫出雜質(zhì)的煤焦油在精制反應(yīng)器中將硫化物、氮化物進行加氫反應(yīng)，生成加氫精制生成油，然后將加氫精制生成油在裂化反應(yīng)器中再次加氫裂化，再與加氫精制生成油一起進入低壓分離器分離出燃料氣后回分餾塔重新進行分餾，生成輕質(zhì)化煤焦油，在加氫過程中產(chǎn)生出的硫化氫和氨氣分別送入硫磺回收裝置和氨精制裝置，最終得到硫磺和液氨產(chǎn)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的步驟具體包括(1)塊煤干餾步驟粒度20 IOOmm的塊煤在500 850°C的狀態(tài)下，在炭化爐內(nèi)被炭化成焦炭，同時產(chǎn)生干餾煤氣和焦油蒸汽，在經(jīng)過冷凝冷卻分離后得到干餾煤氣和煤焦油；(2)干餾煤氣提取氫氣步驟干餾煤氣先進行一氧化碳變換，然后進行變壓吸附，吸附除去氫氣以外的其它雜質(zhì)(CH4、CO、CO2, H2O等)，使工業(yè)氫純度大于99. 9 %，滿足煤焦油加氫的使用要求；(3)煤焦油的延遲焦化步驟煤焦油換熱后直接進入加熱爐，對煤焦油進行改質(zhì)，以利于下一步原料油加氫條件的優(yōu)化，中低溫煤焦油經(jīng)換熱器至200--300°C后，送至加熱爐，加熱到450-51(TC，進入焦炭塔進行裂解和縮合反應(yīng)，生成石油焦和餾分油；石油焦聚結(jié)在焦炭塔內(nèi)；(4)煤焦油加氫裂化步驟煤焦油經(jīng)過延遲焦化裝置改質(zhì)后，引入加熱爐加熱后并與氫氣按比例混合后進入精制反應(yīng)器，然后經(jīng)換熱進入高壓分離器分離，分離出氫氣經(jīng)循環(huán)壓縮機回到精制反應(yīng)器，得到加氫精制生成油進入低壓分離器，分離出低分燃料氣后進入分餾塔，進行分餾，分餾后的輕質(zhì)化煤焦油引出分餾塔，加氫尾油進入裂化加熱爐加熱后與氫氣按比例混合后進入裂化反應(yīng)器，在催化劑的條件下，進行裂化反應(yīng)，生成小分子的加氫裂化生成油及燃料氣，然后進入低壓分離器分離出燃料氣后進入分餾塔，與加氫精制生成油一起進行分餾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的塊煤粒度為20-100mm，煤種包括褐煤、長焰煤、弱粘煤或不粘煤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的延遲焦化的原料為全餾分或切去一部分前餾分的餾分油，加熱爐出口溫度為 450-510°C，煤焦油經(jīng)過延遲焦化裝置改質(zhì)后生成石油焦和油氣，油氣自焦炭塔頂至分餾塔下段，經(jīng)過洗滌板從蒸發(fā)段上升進入蠟油集油箱以上分餾段，分餾出富氣、汽油、柴油和蠟油餾份得到餾分油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的延遲焦化所用中低溫煤焦油包括本發(fā)明自產(chǎn)的煤焦油或外購的中低溫煤焦油。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的干餾煤氣變壓吸附提取氫氣時吸附雜質(zhì)包括CH4、CO、CO2, H2O0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的干餾煤氣經(jīng)過一氧化碳變換再進行變壓吸附提取氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的加氫精制和加氫裂化是一段串聯(lián)或是兩段工藝，加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)壓力為 8. 0-16. OMpa，氫油體積比為800-2000 1，平均反應(yīng)溫度為300_420°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的加氫精制生成油和加氫裂化生成油共用一個分餾系統(tǒng)或分別對應(yīng)自己的分餾系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，其特征在于所述的炭化爐爐型為內(nèi)熱式直立爐或外熱式直立爐或兩段爐。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料的方法，主要包括塊煤干餾、干餾煤氣提取氫氣、煤焦油的延遲焦化、煤焦油加氫裂化四個步驟。本發(fā)明的關(guān)鍵是利用延遲焦化和加氫裂化工藝技術(shù)，調(diào)整工藝條件，實現(xiàn)煤炭干餾產(chǎn)生的中低溫煤焦油改質(zhì)的最終目的。本發(fā)明的工藝方法有效地保證了煤炭資源的梯級利用，轉(zhuǎn)化率高，能耗低，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟、低碳發(fā)展的目標，降低了環(huán)境污染，開辟了石油資源替代的新途徑。
文檔編號C01B3/50GK102337144SQ201010230968
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者喬錘, 關(guān)金濤, 呂子勝, 吳法明, 孟宇, 張曉東, 李秀輝, 毛世強, 王善霞, 王守峰, 肖茂偉, 趙寧, 顏冬青, 齊向樸 申請人:陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司