煤焦油制燃料油技术原理

煤焦油制燃料油技术原理1煤焦油制燃料油技术原理2上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第1页前言煤焦油（即劣质燃料油）是焦炉副产品，是一种碳氢化合物的复杂混合物，煤焦油制燃料油技术原理3大部分为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。煤焦油作为一种基础资源，国际市场对它的需求非常旺盛，以其不可替代性在世界经济中占有重要位置，各国均把本国煤焦油作为重要资源加以保护。加上提炼煤焦油对环境影响较大，发达国家很少自己提炼，宁可在国际市场上大量采购，而日本等资源缺乏国家更是采购煤焦油的大户。而国内现有的加工煤焦油工艺存在较多的弊端，大多数企业更是直接将煤焦油出售，不仅附加值低，而且给环境造成了很大的污染。于是如何合理利用煤焦油资源，提高企业的经济效益变的越来越重要并且越来越迫切。通过采用高压加氢改质技术，可以降低煤焦油的硫含量、提高其安定性、并提高其十六烷值，产出满足优质燃料油指标要求的合格汽、柴油。我国优质燃料油短缺，燃料油进口数量逐年递增，随着国际原油价格的逐年提高，采用此工艺加工煤焦油将大大提高其附加值。下面以10万吨/年规模的煤焦油加氢项目为例，做一个详细的介绍。项目主要工艺技术指标项目概况项目采用上海胜帮石油化工技术有限公司的成套煤焦油加氢工艺及催化剂，以焦炉副产煤焦油为原料，生产优质燃料油。充分考虑热量合理回收，降低装置能耗。为保证装置运转“安、稳、长、满、优”，关键设备设计充分考虑装置原料特点。装置的氢气由净焦炉气氢提纯单元生产。上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第2页主要工艺、技术经济指标见表1-4-1主要工艺技术指标序号项目单位指标备注1主要原材料（1）原料油（2）净焦炉气（3）保护剂（4）加氢改质催化剂（5）缓蚀剂万吨/年104Nm3/a吨/m3吨/年13.00128002252(加氢进料按77%计)(氢气含量按60%计算)煤焦油制燃料油技术原理4一次装入量，寿命1年一次装入量，寿命3年2主要产品石脑油燃料油沥青万吨/年万吨/年万吨/年1.7428.323.000（含大于360℃未转化油）3456消耗指标燃料气循环水电净化风脱盐水蒸汽能耗指标装置总占地面积定员104Nm3/a104t/a104kwh/a104Nm3/a104t/a104t/aMJ/t原料m2人296400.02427.26482.888.03845100000301.0MPa煤焦油制燃料油技术原理57建设投资万元18000结论㈠本项目采用上海胜帮石油化工技术有限公司的成套煤焦油加氢工艺和成熟的工程技术，投资合理，可确保装置“安、稳、长、满、优”运转。装置环保、职业安全卫生及消防等设施的设计符合标准规范。本项目在技术上是可靠的。上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第3页㈡本项目各项经济评价指标远好于行业基准值，项目经济效益较好，并具有较强的抗风险能力，在经济上是完全可行的。㈢本项目的建设不仅可以解决副产劣质煤焦油污染问题，同时也可部分解决国内油品紧张。总之，本装置的建设是必要的，应加快建设速度。原料来源、生产规模、产品方案原料来源及生产规模㈠原料来源煤焦油原料主要来自焦化厂的焦炉副产煤焦油13万吨/年（不足时可考虑周边地区的煤焦油资源）作为原料（加氢进料10万吨/年），其性质（假设）见表2-1-1。㈡生产规模：公称规模：10万吨/年（单套装置处理能力）；加氢部分实际处理煤焦油馏分10万吨/年。㈢年开工时数8000小时。表2-1-1原料油全馏份性质表（假设）项目全馏分原料油密度（20℃）/g·cm-31.1380残炭，m%19.59S,m%0.26N,m%1.13C,m%86.77H,m%6.44组成，m%烷烃0上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第4页环烷烃0芳烃87.7胶质及其他12.3金属含量μg·g-1其中：Cu0.20Ca22.75Mg2.67Ni0.78V0.01Fe11.2Na0.95Σ38.56煤焦油制燃料油技术原理6产品方案根据该焦炉焦油分析数据，本装置以焦炉焦油为原料，主要产品石脑油（C5～177℃）硫、氮、烯烃含量及其它杂质均很低，可作为石脑油出厂；燃料油（177℃）安定性好、硫含量低，可作为优质燃料油出厂；煤沥青作为沥青调和组分出厂或调和重质燃料油。产品市场分析根据周边地区市场调查，该地区煤焦油产量丰富。该项目使用13万吨/年煤焦油作为原料，其原料供应很有保证。该项目投产后，10万吨/年煤焦油加氢改质单元，生产的的8.32万吨/年轻质燃料油（柴油组分）及1.742万吨/年石脑油（汽油组分）产品，其产量对当地及周边市场需求而言，可实现当地销售，不存在市场问题。该项目原料预分馏塔底重油约3万吨/年作为煤沥青外销。10万吨/年煤焦油加氢改质单元副产气体可作装置燃料气，内部使用。7000Nm3/h净焦炉气氢提纯单元尾气也可以作为装置自用燃料，也可外供原来的用户。上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第5页10万吨/年煤焦油加氢改质单元工艺技术方案工艺技术方案选择一、确定技术方案的原则1、采用上海胜帮石油化工技术有限公司提供的成套工艺技术。2、采用配套的工艺技术和成熟、可靠、先进的工程技术，确保装置设计的整体合理性、先进性和长周期安全稳定运转。3、合理用能，有效降低装置的能耗，合理回收装置余热，达到先进水平。4、提高环保水平，加强安全措施，环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。5、在保证性能可靠的前提下，降低装置投资，最大限度实现设备国产化。6、提高装置操作灵活性，增强对市场的适应能力。二、原料加工目的焦炉副产焦油的汽、柴油馏份含有大量的烯烃、多环芳烃等不饱和烃以及硫、氮化合物，酸度高、胶质含量高。采用加氢改质工艺，可完成脱硫、不饱和烃饱和、脱氮反应、芳烃饱和，达到改善其安定性、降低硫含量和降低芳烃含量的目的，获得优质石脑油和燃料油。三、该装置使用的加氢工艺技术主要操作条件根据煤焦油分析数据，该装置反应器主要操作条件如下：表3-1-1工艺条件反应总压/MPa15.7保护剂体积空速/h-10.75保护剂平均反应温度/℃345主精制剂体积空速/h-10.3主精制剂平均反应温度/℃375精制油硫含量/μg⋅g-1179精制油氮含量/μg⋅g-1954*注：采用上海胜帮专用煤焦油加氢裂化催化剂。上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第6页煤焦油制燃料油技术原理7四、工艺流程选择分馏塔系统：采用“分馏塔+稳定塔”流程分馏塔设置重沸炉，使分馏塔具备精馏段和提馏段，实现汽油与柴油的清晰分割，柴油收率高，与蒸汽汽提操作方式相比，可避免柴油雾浊问题，并因减少水存在量大大减弱或避免了分馏塔顶系统和稳定塔顶系统有液态水存在位置的湿硫化氢腐蚀，利于保证分馏部分的“安、稳、长、满、优”操作。主要核心工艺条件装置生产灵活性和可靠性的核心在于反应空速的控制及原料芳烃含量的控制。装置设计基础数据：试验提供原料基础数据，经优化试验后才能确定完整的装置工程设计基础数据。五、工程技术主要特点1、反应部分采用炉前混氢、冷高分流程。2、为尽量减少换热器结垢和防止反应器顶部催化剂床层堵塞，以及提高换热器传热效率和延长运转周期，要求罐区原料油储罐采用惰性气体保护。原料油进装置经过滤器（反冲洗介质为自身原料油），脱除大于25微米的固体杂质颗粒。3、反应进料加热炉采用纯辐射型圆筒炉。4、精制柴油高于100℃以上热量用于加热稳定塔重沸液和低分油。5、催化剂采用分级装填技术，有效降低反应器的压降，降低床层温差，提高催化剂效率。6、高压换热器采用混合原料，提高换热效率，减少换热面积。7、采用新型加氢反应器分布器技术，更均匀的分散物流，使催化剂床层的径向温差更小。8、高分液位控制采用高低液位开关方式，安全可靠，准确性高。9、催化剂预硫化采用湿法硫化方法。10、正常操作反应器入口温度通过调节换热器操作来实现，第二、第三反应器床层入口温度通过调节急冷氢量来控制。上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第7页11、采用三相(油、气、水)分离的立式冷高压分离器。12、催化剂再生采用器外再生方式。13、分馏部分采用“分馏+稳定”流程，分馏塔按设重沸炉方式操作。产品的主要技术规格表3-2-1177℃汽油馏分性质表3-2-2177～360℃柴油馏分性质S/μg⋅g-10.5密度(20℃)/g·cm-30.8704N/μg⋅g-10.5凝点/℃-50组成分析/%闪点/℃56烷烃2.6十六烷值（计算值）37.8环烷烃90.0S/μg⋅g-15芳烃16.0N/μg⋅g-11.0芳潜/%92.75物料平衡表3-3-110万吨/年煤焦油加氢改质单元物料平衡煤焦油制燃料油技术原理8wt%万吨／年t/h入方原料油1001012.5化学氢6.310.6310.789小计106.3110.63113.289出方H2S0.250.0250.031NH31.250.1250.156H2O2.50.250.313C10.120.0120.015C20.090.0090.011C30.620.0620.078iC40.50.050.063C40.360.0360.045石脑油17.421.7422.177轻质燃料油83.208.3210.40小计106.3110.63113.289上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第8页工艺流程简述㈠、生产流程简述装置主要包括原料预分馏部分（脱水和切尾）、反应部分和分馏部分。1、原料预分馏部分从罐区来的原料油经原料油过滤器除去≥25μ的固体颗粒，与预分馏塔顶汽换热升温后，与预分馏塔中段回流液换热升温，然后与预分馏塔底重油换热升温，最后经预分馏塔进料加热炉加热至~180℃进入原料油预分馏塔（脱水），塔顶汽经冷凝后进入预分馏塔顶回流罐并分离为汽油和含油污水，一部分汽油作塔顶回流使用，一部分汽油作加氢单元原料使用；预分馏塔（脱水）的拔头油由塔底排出，再经过换热和加热炉加热达到～360℃后进入预分馏塔（切尾），预分馏塔（切尾）底重油，作为沥青出装置，而其他馏出馏分混合后作加氢单元原料使用。2、反应部分经过预处理后的煤焦油进入加氢原料油缓冲罐，原料油缓冲罐用燃料气气封。自原料油缓冲罐来的原料油经加氢进料泵增压后，在流量控制下与混合氢混合，经反应流出物/反应进料换热器换热后，然后经反应进料加热炉加热至反应所需温度，进入加氢改质反应器。装置共有三台反应器，各设一个催化剂床层，反应器间设有注入急冷氢的设施。自反应器出来的反应流出物经反应流出物/反应进料换热器、反应流出物/低分油换热器、反应流出物/反应进料换热器依次与反应进料、低分油、反应进料换热，然后经反应流出物空冷器及水冷器冷却至45℃，进入高压分离器。为了防止反应流出物中的铵盐在低温部位析出，通过注水泵将冲洗水注到反应流出物空冷器上游侧的管道中。冷却后的反应流出物在高压分离器中进行油、气、水三相分离。高分气(循环氢)经循环氢压缩机入口分液罐分液后，进入循环氢压缩机升压，然后分两路：一路作为急冷氢进反应器；一路与来自新氢压缩机的新氢混合，混合氢与原料油混合作为反应进料。含硫、含氨污水自高压分离器底部排出至酸性煤焦油制燃料油技术原理9水汽提装置处理。高分油相在液位控制下经减压调节阀进入低压分离器，其闪蒸气体排至工厂燃料气管网。低分油经精制柴油/低分油换热器和反应流出物/低分油换热器分别与精上海胜帮煤化工技术有限公司煤焦油加氢装置工艺简介第9页制柴油、反应流出物换热后进入分馏塔。入塔温度用反应流出物/低分油换热器旁路调节控制。新氢经新氢压缩机入口分液罐经分液后进入新氢压缩机，经两级升压后与循环氢混合。3、分馏部分从反应部分来的低分油经精制柴油/低分油换热器、反应流出物/低分油换热器换热至275℃左右进入分馏塔。塔底设重沸炉，塔顶油气经塔顶空冷器和水冷器冷凝冷却至40℃，进入分馏塔顶回流罐进行气、油、水三相分离。闪蒸出的气体排至燃料气管网。含硫含氨污水与高分污水一起送出装置。油相经分馏塔顶回流泵升压后一部分作为塔顶回流，一部分作为粗