本實用新型涉及煤化工領(lǐng)域，尤其涉及一種煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤炭分質(zhì)利用被認為是實現(xiàn)煤炭清潔高效利用的有效途徑，也是我國“十三五”煤化工重點發(fā)展的方向。煤炭的分質(zhì)利用就是通過熱解將煤炭中的煤氣、煤焦油和半焦等進行分離。其中，煤焦油通過加氫可生產(chǎn)出汽油、柴油，半焦通過熱解變?yōu)榈蛽]發(fā)分、低硫的清潔燃料或原料。

若要提取規(guī)模產(chǎn)量的煤焦油和煤氣，煤炭分質(zhì)利用需要實現(xiàn)規(guī)?；⒋笮突?。煤熱解技術(shù)作為煤炭分質(zhì)利用的“龍頭”，其中，單套煤熱解裝置規(guī)模越來越大型化，且熱解速率也迅速提高，煤在熱解爐中的停留時間僅為幾秒鐘，熱解油氣溢出速度快，且產(chǎn)出的煤焦油多為中低溫煤焦油，其性質(zhì)與常規(guī)焦化產(chǎn)出的煤焦油有較大差別。

粉煤進行中低溫快速熱解生成的煤焦油多為水下油，焦油中含有大量的煤粉和煤灰，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高，粘度較大，水含量較高，熱穩(wěn)定性較差。尤其是在低原油價格時代，對快速熱解煤焦油進行高效經(jīng)濟的深加工，對于煤炭分質(zhì)利用的經(jīng)濟性有著重要意義。因此，對煤焦油加工方法的研究受到了越來越多的關(guān)注。

現(xiàn)有技術(shù)一公開了一種最大化利用煤焦油殘渣的煤焦油加氫工藝，該工藝是將蒸餾得到的重餾分(>320℃或>350℃)采用漿態(tài)床加氫反應(yīng)器進行加氫反應(yīng)，加氫產(chǎn)物液相經(jīng)熱高分分離獲得重殘油和輕油，氣相經(jīng)熱低分獲得輕油，這兩部分輕油與蒸餾輕油(≤320℃或≤350℃)混合作為上述重殘油的萃取劑，經(jīng)過濾后獲得液相，液相再經(jīng)蒸餾獲得輕質(zhì)油、中質(zhì)油和重質(zhì)油，輕質(zhì)油和中質(zhì)油作為加氫精制原料生產(chǎn)汽油和航空煤油，重質(zhì)油作為延遲焦化原料生產(chǎn)針狀焦，焦化液相作為漿態(tài)床加氫反應(yīng)進料。但是，輕油對重殘油的萃取效率有限，經(jīng)蒸餾獲得的重質(zhì)油中會含有大量的硫、氮等雜原子，以及微量金屬，其直接作為生產(chǎn)針狀焦的原料，會嚴重影響針狀焦的品質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)。本實用新型可最大化利用含油殘渣，使得煤快速熱解過程生成的煤焦油獲得綜合利用，并提高經(jīng)濟效益。

本實用新型提出了一種煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括混合罐、懸浮床加氫反應(yīng)器、第一分離器、第一過濾器、加氫精制反應(yīng)器、第二分離器、常壓蒸餾塔、延遲焦化反應(yīng)器、洗滌罐、第二過濾器；

所述混合罐具有煤焦油入口、懸浮床加氫催化劑入口、混合物料出口；

所述懸浮床加氫反應(yīng)器具有混合物料入口、氫氣入口、裂化產(chǎn)物出口，該混合物料入口與所述混合罐的混合物料出口連接；

所述第一分離器具有裂化產(chǎn)物入口、裂化氣體產(chǎn)物出口、裂化液體產(chǎn)物出口，該裂化產(chǎn)物入口與所述懸浮床加氫反應(yīng)器的裂化產(chǎn)物出口連接；

所述第一過濾器具有裂化液體產(chǎn)物入口、液相出口，該裂化液體產(chǎn)物入口與所述第一分離器的裂化液體產(chǎn)物出口連接；

所述加氫精制反應(yīng)器具有液相入口、氫氣入口、精制產(chǎn)物出口，該液相入口與所述第一過濾器的液相出口連接；

所述第二分離器具有精制產(chǎn)物入口、精制氣體產(chǎn)物出口、精制液體產(chǎn)物出口，該精制產(chǎn)物入口與所述加氫精制反應(yīng)器的精制產(chǎn)物出口連接；

所述常壓蒸餾塔具有精制液體產(chǎn)物入口、石腦油餾分出口、柴油餾分出口、重質(zhì)餾分出口，該精制液體產(chǎn)物入口與所述第二分離器的精制液體產(chǎn)物出口連接；

所述延遲焦化反應(yīng)器具有重質(zhì)餾分入口、針狀焦出口、焦化氣體出口、焦化液體出口，該重質(zhì)餾分入口與所述常壓蒸餾器的重質(zhì)餾分出口連接；

所述洗滌罐具有焦化液體入口、含油殘渣入口、混合物料出口，該焦化液體入口與所述延遲焦化反應(yīng)器的焦化液體出口連接；

所述第二過濾器具有混合物料入口，該混合物料入口與所述洗滌罐的混合物料出口連接。

進一步的，所述第一過濾器還具有含油殘渣出口。

進一步的，所述第二過濾器還具有油相出口和殘渣出口，該油相出口與所述加氫精制反應(yīng)器的液相入口連接。

本實用新型可以利用高粉塵、高金屬、高硫、高氮、高膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量的快速熱解煤焦油，來生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦。

作為生產(chǎn)針狀焦原料的重質(zhì)餾分，本實用新型可以有效脫除該重質(zhì)餾分中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、金屬以及硫，并提高針狀焦中四環(huán)芳烴和五環(huán)芳烴的含量，進而有效改善針狀焦的品質(zhì)。

本實用新型可實現(xiàn)含油殘渣的最大化利用。焦化液體作為含油殘渣的萃取劑，可以充分回收含油殘渣中的油相，該油相可作為加氫精制反應(yīng)進料，從而顯著提高輕質(zhì)餾分收率，同時提高該工藝的經(jīng)濟性。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例中煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)流程示意圖。

附圖中的附圖標記如下：

1、混合罐；2、懸浮床加氫反應(yīng)器；3、第一分離器；4、第一過濾器；5、加氫精制反應(yīng)器；6、第二分離器；7、常壓蒸餾塔；8、延遲焦化反應(yīng)器；9、洗滌罐；10、第二過濾器。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

由圖1所示，為本實用新型實施例中煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括依次連接的混合罐1、懸浮床加氫反應(yīng)器2、第一分離器3、第一過濾器4、加氫精制反應(yīng)器5、第二分離器6、常壓蒸餾塔7、延遲焦化反應(yīng)器8、洗滌罐9、第二過濾器10。以下對各裝置之間的具體連接關(guān)系進行了詳細的介紹。

混合罐1具有煤焦油入口、懸浮床加氫催化劑入口、混合物料出口。

懸浮床加氫反應(yīng)器2具有混合物料入口、氫氣入口、裂化產(chǎn)物出口。其中，混合物料入口與混合罐1的混合物料出口連接。

第一分離器3具有裂化產(chǎn)物入口、裂化氣體產(chǎn)物出口、裂化液體產(chǎn)物出口。其中，裂化產(chǎn)物入口與懸浮床加氫反應(yīng)器2的裂化產(chǎn)物出口連接。

第一過濾器4具有裂化液體產(chǎn)物入口、液相出口、含油殘渣出口。其中，裂化液體產(chǎn)物入口與第一分離器3的裂化液體產(chǎn)物出口連接。

加氫精制反應(yīng)器5具有液相入口、氫氣入口、精制產(chǎn)物出口。其中，液相入口與第一過濾器4的液相出口連接。

第二分離器6具有精制產(chǎn)物入口、精制氣體產(chǎn)物出口、精制液體產(chǎn)物出口。其中，精制產(chǎn)物入口與加氫精制反應(yīng)器5的精制產(chǎn)物出口連接。

常壓蒸餾塔7具有精制液體產(chǎn)物入口、石腦油餾分出口、柴油餾分出口、重質(zhì)餾分出口。其中，精制液體產(chǎn)物入口與第二分離器6的精制液體產(chǎn)物出口連接。

延遲焦化反應(yīng)器8具有重質(zhì)餾分入口、針狀焦出口、焦化氣體出口、焦化液體出口。其中，重質(zhì)餾分入口與常壓蒸餾器7的重質(zhì)餾分出口連接。

洗滌罐9具有焦化液體入口、含油殘渣入口、混合物料出口。其中，焦化液體入口與延遲焦化反應(yīng)器8的焦化液體出口連接，含油殘渣入口與第一過濾器4的含油殘渣出口連接。

第二過濾器10具有混合物料入口、油相出口、殘渣出口。其中，混合物料入口與洗滌罐9的混合物料出口連接，油相出口與加氫精制反應(yīng)器5的液相入口連接。

基于上述系統(tǒng)，本實用新型還提出了一種煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的方法。圖2即為該方法的具體流程示意圖。

由圖2所示，本實用新型提出的煤焦油最大化生產(chǎn)輕質(zhì)燃料和針狀焦的方法，包括如下步驟：

步驟A、煤焦油的加氫裂化：對煤焦油進行脫水干燥，并脫除其中的大顆粒機械雜質(zhì)，對煤焦油進行凈化，然后將其和懸浮床加氫催化劑分別經(jīng)由煤焦油入口、懸浮床加氫催化劑入口送入混合罐1中，混合均勻后得到混合物料?；旌衔锪辖?jīng)混合物料出口排出后，經(jīng)由混合物料入口送入懸浮床加氫反應(yīng)器2中。同時，經(jīng)由氫氣入口向其中通入氫氣，使得混合物料在懸浮床加氫反應(yīng)器2中進行加氫裂化反應(yīng)，反應(yīng)后得到的裂化產(chǎn)物經(jīng)由裂化產(chǎn)物出口排出。

其中，懸浮床加氫催化劑選擇非均相礦物粉末，具體為黃鐵礦、赤泥、赤鐵礦、鎳鐵礦、褐鐵礦、無機鉬鹽、無機鎢鹽中的一種或幾種。并且，該懸浮床加氫催化劑的添加量占混合物料的百分比為0.1～5wt％(wt％為質(zhì)量百分比)。

在該步驟中，煤焦油和懸浮床加氫催化劑的混合物料在懸浮床加氫反應(yīng)器2中進行加氫裂化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為14～26MPa，優(yōu)選為16～24MPa；反應(yīng)溫度為390～500℃，優(yōu)選為400～470℃。

步驟B、裂化產(chǎn)物的分離過濾：上述步驟A中排出的裂化產(chǎn)物經(jīng)由裂化產(chǎn)物入口送入第一分離器3中。在第一分離器3中，裂化產(chǎn)物進行分離得到裂化氣體產(chǎn)物、裂化液體產(chǎn)物，并分別經(jīng)由裂化氣體產(chǎn)物出口、裂化液體產(chǎn)物出口排出第一分離器3。然后，將裂化液體產(chǎn)物收集后，經(jīng)由裂化液體產(chǎn)物入口送入第一過濾器4中，過濾得到液相、含油殘渣，并分別經(jīng)由液相出口、含油殘渣出口排出第一過濾器4。

步驟C、生產(chǎn)輕質(zhì)燃料：上述步驟B中排出的液相經(jīng)由液相入口送入加氫精制反應(yīng)器5中，同時，經(jīng)由氫氣入口通入氫氣，在其中加氫精制催化劑的作用下，進行加氫精制反應(yīng)。反應(yīng)后得到精制產(chǎn)物，并經(jīng)由精制產(chǎn)物出口排出加氫精制反應(yīng)器5。精制產(chǎn)物排出后，經(jīng)由精制產(chǎn)物入口送入第二分離器6中，分離后得到精制氣體產(chǎn)物、精制液體產(chǎn)物，并分別經(jīng)由精制氣體產(chǎn)物出口、精制液體產(chǎn)物出口排出第二分離器6。

上述精制液體產(chǎn)物經(jīng)由精制液體產(chǎn)物入口送入常壓蒸餾塔7中，蒸餾后得到石腦油餾分、柴油餾分、重質(zhì)餾分，并分別經(jīng)由石腦油餾分出口、柴油餾分出口、重質(zhì)餾分出口排出常壓蒸餾塔7。其中，石腦油餾分、柴油餾分即為本實用新型所需的輕質(zhì)燃料。

其中，加氫精制催化劑中的加氫活性組分為Ni、Mo、W中的一種或幾種，本實用新型實施例中的載體選擇γ-Al₂O₃。

在該步驟中，進行加氫精制反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為8～15MPa，反應(yīng)溫度為380～440℃，反應(yīng)過程中的液時體積空速為0.5～2.0h^-1，氫氣與油相的體積百分比為(600～1200):1。

其中，液時體積空速為空速的一種表示形式。本實用新型實施例中，液時體積空速指的是單位體積加氫精制催化劑每小時處理油相的體積。

步驟D、制備針狀焦：上述步驟C中排出的重質(zhì)餾分經(jīng)由重質(zhì)餾分入口送入延遲焦化反應(yīng)器8中，進行延遲焦化反應(yīng)制備得到針狀焦、焦化氣體、焦化液體，并分別經(jīng)由針狀焦出口、焦化氣體出口、焦化液體出口排出延遲焦化反應(yīng)器8。

步驟E、萃取含油殘渣中的油相：上述步驟D中排出的焦化液體經(jīng)由焦化液體入口送入洗滌罐9中。同時，步驟B中第一過濾器4排出的含油殘渣經(jīng)由含油殘渣入口也送入洗滌罐9中。焦化液體作為含油殘渣的萃取劑，在洗滌罐9中充分混合攪拌得到混合物料，并經(jīng)由混合物料出口排出洗滌罐9。

上述混合物料經(jīng)由混合物料入口送入第二過濾器10中，過濾得到油相、殘渣，并分別經(jīng)由油相出口、殘渣出口排出第二過濾器10。

該步驟中，焦化液體作為含油殘渣的萃取劑，可充分回收含油殘渣中的油相。所獲得的油相經(jīng)由加氫精制反應(yīng)器5的液相入口送入加氫精制反應(yīng)器5中，作為加氫精制反應(yīng)的進料，從而顯著提高輕質(zhì)餾分收率。

該步驟中萃取過程得到的殘渣用于冶金原料。

實施例1

本實施例中懸浮床加氫反應(yīng)的催化劑選擇鎳鐵礦(含鐵48.5wt％，含鎳1.5wt％)，粒徑為100～200目，添加量為1.5wt％。加氫裂化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為18MPa，反應(yīng)溫度為440℃。

加氫精制反應(yīng)催化劑的活性組分選擇Ni、W復(fù)合金屬，其中NiO和WO₃的含量分別為4.1wt％、18.7wt％，載體為γ-Al₂O₃。加氫精制反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為10MPa，反應(yīng)溫度為400℃，液時體積空速為1.0h^-1，氫氣與油相的體積百分比為800：1。

延遲焦化反應(yīng)的條件為：反應(yīng)溫度為450℃，恒溫反應(yīng)時間為9h。

本實施例中，焦化液體作為含油殘渣的萃取劑，在洗滌罐9中充分混合攪拌后，經(jīng)第二過濾器10過濾分離出油相和殘渣，油相與第一過濾器4分離出的液相一起作為加氫精制反應(yīng)的進料。

實施例1采用的快速熱解煤焦油的主要性質(zhì)見表1，得到的主要產(chǎn)物分布見表2。

實施例2

本實施例中懸浮床加氫反應(yīng)的催化劑選擇硝酸鉬，該催化劑的添加量為0.5wt％(按Mo元素的含量計)，加氫裂化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為22MPa，反應(yīng)溫度為460℃。

加氫精制反應(yīng)催化劑的活性組分選擇Ni、W、Mo復(fù)合金屬，其中NiO、MoO、WO₃的含量分別為4.1wt％、5.2wt％、20.7wt％，載體為γ-Al₂O₃。加氫精制反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)壓力為12MPa，反應(yīng)溫度為420℃，液時體積空速為1.5h^-1，氫氣與油相的體積百分比為1000：1。

延遲焦化反應(yīng)的條件為：反應(yīng)溫度為450℃，恒溫反應(yīng)時間為9h。

本實施例中，焦化液體作為含油殘渣的萃取劑，在洗滌罐9中充分混合攪拌后，經(jīng)第二過濾器10過濾分離出油相和殘渣，油相與第一過濾器4分離出的液相一起作為加氫精制反應(yīng)的進料。

實施例1采用的快速熱解煤焦油的主要性質(zhì)見表1，得到的主要產(chǎn)物分布見表2。

表1快速熱解煤焦油的主要性質(zhì)

表2實施例1和實施例2主要產(chǎn)物分布

由表1和表2所示，實施例1和實施例2的操作條件可實現(xiàn)快速熱解煤焦油的綜合利用，生產(chǎn)出具有工業(yè)應(yīng)用價值的輕質(zhì)燃料和針狀焦。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。