【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤焦油加工领域，涉及一种气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺及一体化反应器。
技术介绍
1、我国是焦炭生产的大国，焦炭产量在全世界产量占比达到40％左右，作为焦炭生产的副产物，煤焦油的加工越来越受到人们重视。目前煤焦油的高效利用主要有以下三种途径：一是使用特定技术专项提取特定物质，实现精细化工艺；二是以煤焦油中重组分为原料，生产炭黑、针状焦、沥青等物质；三是以氢气为反应物，实现煤焦油催化加氢，生产液体燃料。
2、此外，随着近年来航空航天业的迅速发展，对高密度燃料的需求日益增加，同时对其性能也提出了更高的要求，传统的石油基燃料经过几十年的高速发展已逐渐进入稳定成熟阶段，在满足当下需求的同时实现高体积能量密度、优异高温安定性已逐渐有所受限，难以很好地满足需求。煤焦油是煤炭高温干馏的产物，是一种具有高芳香度的碳氢化合物的复杂化合物，绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物，并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃。其独特的组分特点，非常适合生产高密度燃料，但由于其内部组分环数差异大，因此需进行增环反应使生产出的高密度燃料性质更佳。
3、随着化石能源的不断消耗，寻找石油的替代物生产燃料油是十分必要的，因此近年来煤焦油的加工利用不断发展。但现存的主要加工过程并没有直接以气相热解煤焦油为原料的，均以液相煤焦油作为原料再加热至指定温度，造成了极大的能源浪费；此外，现有增环反应、加氢处理、精馏分离均在不同设备中进行，造成设备和投资大，使处理成本大幅上升。
技
1、针对现有煤焦油的加工均采用液相煤焦油作为原料，造成了极大的能源浪费以及处理成本大幅上升的技术问题，本专利技术提供一种气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺及一体化反应器。
2、本专利技术的一体化反应器，以气相热解煤焦油为原料，通过增环、加氢和精馏分离，实现气相热解焦油的高效利用，节约能源，降低处理成本。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、一体化反应器，用于实现气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺，包括反应精馏塔，
5、所述反应精馏塔内部从上自下分为精馏段和增环改性段；增环改性段用于对气相热解煤焦油进行增环改性；所述精馏段用于对增环改性后的气相热解煤焦油进行分级加氢；
6、所述增环改性段中，在反应精馏塔塔底分别设置有热解气进料口、塔底产品出料口和气相回流入口，在反应精馏塔的塔侧设置有增环改性剂入口；
7、所述精馏段中，反应精馏塔内从下向上依次设置一级反应段和二级反应段；所述反应精馏塔的塔侧分别设置h2入口和侧线产品出口，h2入口位于一级反应段和二级反应段之间，所述侧线产品出口位于二级反应段上部，所述反应精馏塔的塔顶分别设置有塔顶尾气出口与液相回流入口。
8、进一步限定，所述反应精馏塔的增环改性段内还设置气相分布设备；所述气相分布设备位于气相回流入口和增环改性剂入口之间，并与热解气进料口连通。
9、进一步限定，所述一体化反应器还包括分别设置在一级反应段和二级反应段之间的液体再分布器和液体收集器；所述液体再分布器位于液体收集器下方，所述液体再分布器位于h2入口上方。
10、进一步限定，所述一体化反应器还包括设置在二级反应段上方的液体再分布器和液体收集器；所述液体再分布器靠近二级反应段。
11、进一步限定，所述一体化反应器还包括设置在一级反应段和二级反应段之间以及二级反应段上部的塔板。
12、进一步限定，所述一级反应段和二级反应段之间的塔板数量为4块～8块；所述二级反应段上部的塔板为12块～18块。
13、进一步限定，所述一级反应段包括从下自上依次堆叠的填料支撑板、第一催化剂层和填料压板；所述二级反应段包括从下自上依次连接的填料支撑板、第二催化剂层和填料压板；所述第一催化剂层为ni/al2o3催化剂层；所述第二催化剂层为ni-mo/al2o3催化剂层。
14、基于所述的一体化反应器的气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺，其特征在于，所述气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺包括以下步骤：
15、s1、增环改性
16、气相热解煤焦油从热解气进料口通入反应精馏塔，增环改性剂通过增环改性剂入口通入反应精馏塔；在增环反应催化剂作用下，气相热解煤焦油与增环改性剂进行增环改性反应，得到重质组分和和轻质组分；
17、s2、分级加氢
18、步骤s1的重质组分从塔底产品出料口抽出经釜式重沸器加热后得到重质焦油和气相，气相经气相回流入口回流至增环改性段中；
19、步骤s1的轻质组分向上经一级反应段低温溶氢加氢后，与从h2入口进来的高温氢气混合，然后向上经二级反应段进行高温加氢，得到反应产物；
20、s3、分离
21、对步骤s2的反应产物进行分离，得到柴油馏分和残余组分；柴油馏分从侧线产品出口采出；残余组分从塔顶尾气出口排出后经冷却分离得到液相和尾气；一部分液相通过液相回流入口回流至精馏段中，另一部分液相收集，一部分尾气排出，一部分尾气作为高温氢气进行循环。
22、进一步限定，所述步骤s1的增环改性中，增环改性剂为环戊二烯，增环反应催化剂为alcl3；气相热解煤焦油中煤焦油含量为5wt％～10wt％；气相热解煤焦油的进料流量为2l/h～6l/h，所述气相热解煤焦油中煤焦油、增环改性剂、增环反应催化剂质量比为1：2～3：10，压力为1mpa～2mpa；温度为100℃～120℃。
23、进一步限定，所述步骤s2中，高温氢气和气相热解煤焦油的体积比为1：1000～1300；高温氢气由新鲜氢气进及循环氢气两部分组成，循环氢气的体积占高温氢气总体积的60％～80％，高温氢气的温度为400℃～420℃；所述循环氢气来自于尾气。
24、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
25、1、本专利技术的一体化反应器，以气相热解煤焦油为原料，通过增环、加氢和精馏分离，无需将焦炭高温干馏产生的煤焦油冷凝至液相，实现气相热解焦油的高效利用，节约能源，降低处理成本，达到节能降本的目的。
26、2、本专利技术提供的一体化反应器，使气相热解煤焦油能在较低温度下保持气相，不仅实现气相焦油增环，而且能在低压条件下实现初步加氢，完成对气相热解煤焦油的深度加工处理，最大程度地利用资源。
27、3、本专利技术中，增环反应于反应精馏塔的塔釜进行，加氢反应于反应精馏塔的塔釜上部进行，在一个反应精馏塔内同时进行精馏分离，实现精馏、加氢和增环改性工艺耦合。
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1.一体化反应器，用于实现气相热解煤焦油增环改性分级加氢工艺，其特征在于，包括反应精馏塔(a)，
2.根据权利要求1所述的一体化反应器，其特征在于，所述反应精馏塔(a)的增环改性段内还设置气相分布设备(2)；所述气相分布设备(2)位于气相回流入口(5)和增环改性剂入口(6)之间，并与热解气进料口(3)连通。
3.根据权利要求2所述的一体化反应器，其特征在于，所述一体化反应器还包括分别设置在一级反应段(8)和二级反应段(12)之间的液体再分布器(10)和液体收集器(11)；所述液体再分布器(10)位于液体收集器(11)下方，所述液体再分布器(10)位于H2入口(17)上方。
4.根据权利要求3所述的一体化反应器，其特征在于，所述一体化反应器还包括设置在二级反应段(12)上方的液体再分布器(10)和液体收集器(11)；所述液体再分布器(10)靠近二级反应段(12)。
5.根据权利要求1所述的一体化反应器，其特征在于，所述一体化反应器还包括设置在一级反应段(8)和二级反应段(12)之间以及二级反应段(12)上部的塔板(16)。
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