一种基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的系统及方法，煤焦油经破乳脱氯后在纳米级异辛酸钼作用下在浆态床反应器中加氢反应，反应后液体流出物石脑油馏分、柴油馏分、大于300℃重质馏分，重质馏分一部分循环、另一部分减压蒸馏脱掉催化剂和杂质；大于300℃的馏分与氢化剂、交联剂混合进行热缩聚反应，反应后液体产物为石脑油馏分、柴油馏分、中间相沥青；所有柴油馏分进一步在硫化态催化剂作用下在固定床反应器中精制脱氮、脱硫反应，在还原态催化剂作用下固定床反应器中异构降凝后精制生产特种油品。降凝后精制生产特种油品。降凝后精制生产特种油品。

【技术实现步骤摘要】
一种基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的系统及方法


[0001]本专利技术属于煤焦油深加工
，具体涉及一种用煤焦油制取中间相沥青 和特种油品的系统及方法。

技术介绍

[0002]煤焦油是炼焦、热解的副产物，根据炼焦、热解的温度区间、时间、工艺不 同，煤焦油分为高温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油。
[0003]煤焦油的组份复杂、灰分、沥青质含量高、分子结构复杂，且含有大量的 氮、氧、硫的化合物，碳氢比大。煤焦油轻组份目前多采用加氢的工艺路线生产 燃料油品、特种油品及化工品，或者先分馏再经精馏、萃取、结晶、络合等工艺 生产化工品；重组份多环芳烃含量高，多数作为生产碳材料的原料。
[0004]随着高级碳素材料的需求扩大，沥青基碳纤维、泡沫炭、C/C复合材料、C/ 金属复合材料、炭微球等展现了广阔的应用前景。在碳纤维方面相对于使用丙烯 腈等原料生产碳纤维，在模量、导热性方面有显著的优势，但煤焦油中特别是重 组份杂质、灰分、沥青质太高，通过溶剂萃取流程长能耗高且洁净度低，通过加 氢沥青质很容易缩聚结焦。如何处理煤焦油杂质获得生产高品质的碳材料的原料 是制取碳素材料的关键。
[0005]在对重质组份加氢中多采用悬浮床、浆态床，基本采用铁系固体催化剂，活 性较低，操作温度高，热裂解后加氢饱和为主要反应，开环轻质化严重，不利于 生成洁净的对后续加工有利的多环类物质，固体催化剂对设备的磨损也大。
[0006]申请号为201410178317.4的专利公开了一种中间相沥青及利用煤液化精制沥 青制备中间相沥青的方法，原料采用煤液化副产的精制沥青制备中间相沥青，但 是该方法中原料结构单一，可调节灵活性差，不能根据中间相沥青的产率和品质 需求而通过调整加氢液化的条件来调节原料的性质。
[0007]申请号为201210009243.2的专利公开了一种高温煤焦油加氢生产中间相沥青 的方法，采用高温煤焦油，通过水洗对原料脱盐，离心脱除喹啉不溶物，进行加 氢反应氢化沥青，同时分离轻质部分作为燃料油，重质部分缩合为中间相沥青。 但是该方法所用原料高温煤焦油杂质含量高，沥青质含量高，大多金属不是以离 子状态存在，而是络合状态形成化合物，通过水洗无法有效脱除，且大部分喹啉 不溶物是小于10μm的焦粉，很难通过离心方法脱除，所以，通过水洗和离心的 方法无法保证原料满足固定床加氢进料的条件，不能保证催化剂稳定运行。同 时，高温煤焦油50％以上是分子量大于2000的沥青质，在加氢过程中很容易缩聚 积碳堵塞催化剂的孔道，有限的空隙无法容纳大量的金属和杂质，该方法采用精 制催化剂加氢活性很高，杂质、沥青质缩合结焦会造成床层压降快速上升，固定 床加氢装置无法长期稳定运行。另外，该方法将生产中间相沥青和燃料油置于同 一段加氢生产，无法做到既能生产高收率、低软化点的中间相沥青又能使副产的 油品达标；高温煤焦油采用固定床加氢无法长周期运行。
[0008]申请号为201710831383.0的专利公开了一种基于中低温煤焦油加氢制取中间 相
沥青和油品的系统及方法，采用助剂结合电脱盐和热过滤进行了中低温煤焦油 的预处理，脱除灰分，采用新的催化剂级配方案加氢氢化后重质部分经热缩聚， 就可生产软化点低、灰分低、碳纯度高的中间相沥青，轻质组分进一步加氢处理 生产燃料油品，再通过中间相沥青碳化生产炭材料，这样既可降低碳材料成本又 可生产高品质的燃料油品或特种油品。该专利中预处理为保证固定床较长时间运 行，不仅要脱掉造成设备腐蚀的氯离子，还要脱掉造成催化剂失活的铁、钙、镁 离子和喹啉不溶物，预处理较为复杂；固定床加氢反应成本较低，仅适用于中低 温煤焦油，对于高温煤焦油或者大分子沥青质无法长周期运行，且后续加氢改质 反应中采用常规催化剂级配方案，操作压力高、投资大、加氢深度不足；在缩聚 反应中软化点较难调整。
[0009]因此，开发一种投资和运行成本较低，不受原料限制的加氢制软化点可调的 高品质沥青中间相、同时生产高品质油品的方法，有着重要的意义。

技术实现思路

[0010]为了克服以上方法的不足，本专利技术提供了一种以煤焦油作为原料制取中间相 沥青和油品的方法，该方法可灵活调整中间相沥青的原料族组成、灰分，保证中 间相沥青和油品的质量同时满足要求。
[0011]同时，本专利技术还提供了一种能够实现上述方法的基于煤焦油加氢制取中间相 沥青和油品的系统。
[0012]本专利技术解决上述技术问题所采用的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的 方法包括以下步骤：
[0013](1)煤焦油预处理
[0014]煤焦油与破乳剂通过混合器混合，经加热器加热后进入脱水罐分层脱水，氯 离子随水脱出，脱水后的煤焦油进入闪蒸塔进一步闪蒸脱掉微量的水，完成煤焦 油预处理。
[0015](2)煤焦油浆态床加氢
[0016]将步骤(1)预处理后的煤焦油、纳米级催化剂异辛酸钼、液硫及氢气混 合，经加热炉加热至310～330℃后从浆态床反应器底部进入，在浆态床反应器内 进行加氢反应以饱和烯烃、脱金属、脱硫、脱氮、脱氧；加氢产物经第一高压分 离器分离，气相经减压冷却后进入冷低压分离器，液相一部分减压进入热低压分 离器、另一部分经高压循环泵与加热炉加热后的物料混合后进入浆态床反应器进 一步进行加氢反应；热低压分离器底部馏分进入减压塔，经减压塔减压后分为顶 部干气和石脑油馏分、中上部小于300℃的轻柴油馏分、中下部大于300℃的重 油馏分与底部渣油馏分；冷低压分离器底部出口馏分与热低压分离器顶部出口馏 分、减压塔顶部馏分混合进入第一分馏塔，冷低压分离器顶部气体排入循环氢管 线。
[0017](3)重质组分热缩聚制取中间相沥青
[0018]将步骤(2)减压塔中下部分馏出的大于300℃的重油馏分与氢化剂及交联剂 混合依次从顶部进入从顶部进入其中一个热缩聚塔中，待该缩聚塔充满后再切换 至另一个热缩聚塔进料，热缩聚塔之间轮流切换运行进行热缩聚反应；热缩聚反 应过程中从热缩聚塔上部被惰性气体吹扫带出的轻组分石脑油和柴油馏分，与步 骤(2)中冷低压分离器底部出口馏分、热低压分离器顶部出口馏分及减压塔顶 部馏分混合进入第一分馏塔，分馏为干
气、石脑油馏分和柴油馏分，而热缩聚塔 内的重质组分从塔底流出经冷却破碎即为中间相沥青。
[0019](4)轻质组分加氢制油品
[0020]将步骤(2)减压塔中上部分馏出的小于300℃的柴油馏分、步骤(3)第一 分馏塔分馏得到的柴油馏分、液硫、氢气混合进入第二加热炉加热后从第一精制 反应器顶部进入，在第一精制反应器内进行加氢精制脱硫、脱氮和芳烃饱和反 应，生成油从第一精制反应器底部排出进入高压气提塔被氢气压缩机循环氢气气 提，气提后的气相部分从高压气提塔顶部进入循环氢管线，气提后的液相部分从 高压气提塔底部排出与氢气混合进入异构反应器进行异构降凝，生成油从异构反 应器底部排出经换热器换热后进入第二精制反应器后精制，生成油再经第二高压 分离器分离，气相部分从顶部排出经氢气压缩机循环作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)煤焦油预处理煤焦油与破乳剂通过混合器(1)混合，经加热器(2)加热后进入脱水罐(3)分层脱水，氯离子随水脱出，脱水后的煤焦油进入闪蒸塔(4)进一步闪蒸脱掉微量的水，完成煤焦油预处理；(2)煤焦油浆态床加氢将预处理后的煤焦油、纳米级催化剂异辛酸钼、液硫及氢气混合，经加热炉(5)加热至310～330℃后从浆态床反应器(6)底部进入，在浆态床反应器(6)内进行加氢反应以饱和烯烃、脱金属、脱硫、脱氮、脱氧；加氢产物经第一高压分离器(8)分离，气相经减压冷却后进入冷低压分离器(9)，液相一部分减压进入热低压分离器(10)、另一部分经高压循环泵(7)与加热炉(5)加热后的物料混合后进入浆态床反应器(6)进一步进行加氢反应；热低压分离器(10)底部馏分进入减压塔(11)，经减压塔(11)减压后分为顶部干气和石脑油馏分、中上部小于300℃的轻柴油馏分、中下部大于300℃的重油馏分与底部渣油馏分；冷低压分离器(9)底部出口馏分与热低压分离器(10)顶部出口馏分、减压塔(11顶部馏分混合进入第一分馏塔(14)，冷低压分离器(9)顶部气体排入循环氢管线；(3)重质组分热缩聚制取中间相沥青将减压塔(11)中下部分馏出的大于300℃的重油馏分与氢化剂及交联剂混合依次从顶部进入其中一个热缩聚塔中，待该缩聚塔充满后再切换至另一个热缩聚塔进料，热缩聚塔之间轮流切换运行进行热缩聚反应；热缩聚反应过程中从热缩聚塔上部被惰性气体吹扫带出的轻组分石脑油和柴油馏分，与冷低压分离器(9)底部出口馏分、热低压分离器(10)顶部出口馏分及减压塔(11)顶部馏分混合进入第一分馏塔(14)，分馏为干气、石脑油馏分和柴油馏分，而热缩聚塔内的重质组分从塔底流出经冷却破碎即为中间相沥青；(4)轻质组分加氢制油品将减压塔(11)中上部分馏出的小于300℃的柴油馏分、第一分馏塔(14)分馏得到的柴油馏分、液硫、氢气混合进入第二加热炉(15)加热后从第一精制反应器(17)顶部进入，在第一精制反应器(16)内进行加氢精制脱硫、脱氮和芳烃饱和反应，生成油从第一精制反应器(16)底部排出进入高压气提塔(17)被氢气压缩机(23)循环氢气气提，气提后的气相部分从高压气提塔(17)顶部进入循环氢管线，气提后的液相部分从高压气提塔(17)底部排出与氢气混合进入异构反应器(18)进行异构降凝，生成油从异构反应器(18)底部排出经换热器(19)换热后进入第二精制反应器(20)后精制，生成油再经第二高压分离器(21)分离，气相部分从顶部排出经氢气压缩机(23)循环作为高压气提塔(17)的气提气，液相部分从底部排出进入第二分馏塔(22)精馏为油品石脑油、航煤馏分、柴油馏分。2.根据权利要求1所述的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述破乳剂注入量为100～500ppm，预处理的条件为：温度120～150℃，压力1～2MPa。3.根据权利要求1所述的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米级催化剂异辛酸钼的平均粒径为100nm，其注入量为80～500ppm。4.根据权利要求1或3所述的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在
于，步骤(2)中，所述加氢反应的条件为：压力为3～18MPa，反应温度为330～410℃，氢油比为800～1500:1，总液体体积空速为0.1～0.8h
‑1。5.根据权利要求1所述的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氢化剂为环烷烃，其注入量为重油馏分质量的1％～3％；所述交联剂为烯烃、炔烃、醛中任意一种，其注入量为重油馏分质量的2％～10％。6.根据权利要求1或5所述的基于煤焦油加氢制取中间相沥青和油品的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热缩聚反应是在惰性气体鼓泡气提下，以2.1～3.5℃/min的升温速率加热、以8～25r...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇帆，
申请(专利权)人：陕西凯德利能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：