一种煤焦油加氢工艺

摘要

本发明公开一种煤焦油加氢工艺，包括煤焦油进行预处理后得到煤焦油加氢进料；所得煤焦油加氢进料自下而上进入预加氢固定床反应器；所得预加氢生成油自上而下进入主加氢固定床反应器；所得主加氢生成油进入分馏系统，得到汽油馏分、柴油馏分和轻质燃料油馏分。本发明采取上流式预加氢固定床反应器串联下流式主加氢固定床反应器，改变了工艺中物流方向，增加了反应物流在催化剂床层上的停留时间，可有效抑制或减缓煤焦油在高温下的结焦反应、延长煤焦油加氢装置连续运转周期的过程。

权利要求

1.一种煤焦油加氢工艺，其特征在于包括如下步骤：①煤焦油进行预处理后得到煤焦油加氢进料；②所得煤焦油加氢进料与氢气混合，自下而上进入上流式预加氢固定床反应器发生预加氢反应，其操作条件为：反应温度170～300℃，反应压力7.0～18.0Mpa，液时-1空速0.8～6.0h ，氢油比600∶1～2400∶1；③所得预加氢生成油自上而下进入下流式主加氢固定床反应器发生主加氢反应，其操作条件为：反应温度300～420℃，反应压力-1

7.0～18.0Mpa，液时空速0.3～2.0h ，氢油比1000∶1～2400∶1；④所得主加氢生成油进入分馏系统，得到汽油馏分、柴油馏分和轻质燃料油馏分。

2.按照权利要求1所述煤焦油加氢工艺，其特征在于：所述步骤②中向煤焦油加氢进料中加入抑焦剂，抑焦剂添加量为0～300ppm。

说明书

一种煤焦油加氢工艺

一、技术领域

[0001] 本发明属于燃料化工领域，具体涉及一种煤焦油加氢工艺。

[0002] 二、技术背景

[0003] 众所周知，利用加氢工艺可以有效除去劣质煤焦油中很高的硫氮氧等杂质，并可大幅降低其密度，实现轻质化，以此生产合格的轻质油品和燃料油。但由于煤焦油是一种组成非常复杂、性质很差的原料，同时煤焦油的加氢过程又是一个高温过程，煤焦油原料中的不饱和化合物，包括二烯烃、烯烃、稠环芳烃、高分子氮化物、胶质、沥青质在高温下极易与煤焦油中所含的游离氧发生复杂的聚合反应，生成大分子聚合物，这种大分子聚合物越积越大，加上煤焦油中的一些固体无机盐、残炭、金属等就会在煤焦油加氢装置的换热器、加热炉、反应器等设备和管线内形成复杂的结焦物。这种结焦物结构紧密、附着牢固，严重影响了各种设备的换热效率、热量传递和物料传递，严重时极易造成设备和管线堵塞，造成加氢装置连续运转周期过短，制约煤焦油加氢的经济效益和煤焦油加氢的工业化推广。

[0004] 煤焦油加氢技术一般采用常规的下流式加氢固定床反应器来进行煤焦油的加氢改质。中国专利CN1147575c将煤焦油原料切割成轻重馏分，利用其中的轻馏分为加氢原料，采用常规的下流式加氢固定床反应器进行加氢精制，得到汽柴油产品；中国专利CN200510028167.X采用高温、中低温煤焦油全馏分为原料，经过脱水、脱机械杂质等预处理后，采用一段或两段常规的下流式加氢固定床反应器进行煤焦油原料的加氢精制，得到汽、柴油等轻质燃料油。这两个专利都采用常规的下流式加氢固定床反应器，即煤焦油原料与氢气混合物流自上而下通过反应器，其在高温下由于聚合反应生成的高分子聚合物极易附着在催化剂床层上并逐渐变大、越积越厚，从而阻碍物料流动、造成反应器压降上升，产品质量下降和反应器堵塞。三、发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种能够有效抑制煤焦油加氢过程中的结焦反应，实现煤焦油加氢装置的连续长周期运转的煤焦油加氢工艺。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种煤焦油加氢工艺，其特征在于包括如下步骤：①煤焦油进行预处理后得到煤焦油加氢进料；②所得煤焦油加氢进料与氢气混合，自下而上进入上流式预加氢固定床反应器发生预加氢反应，其操作条件为：反应温度-1170～300℃，反应压力7.0～18.0Mpa，液时空速0.8～6.0h ，氢油比600∶1～2400∶1；
③所得预加氢生成油自上而下进入下流式主加氢固定床反应器发生主加氢反应，其操作-1
条件为：反应温度300～420℃，反应压力7.0～18.0Mpa，液时空速0.3～2.0h ，氢油比
1000∶1～2400∶1；④所得主加氢生成油进入分馏系统，得到汽油馏分、柴油馏分和轻质燃料油馏分。

[0007] 所述步骤②预加氢反应时，可向煤焦油加氢进料中加入抑焦剂，抑焦剂添加量为0～300ppm，这是因为抑焦剂能够防止或减缓煤焦油加氢进料在高温下的结焦反应，延长加氢装置的连续运转周期。

[0008] 本发明煤焦油原料为焦化厂所产的各种性质的煤焦油，包括中低温煤焦油、鲁奇加压气化法生产水煤气副产的煤焦油和高温煤焦油中的一种或几种的混合物。

[0009] 本发明煤焦油预处理过程包括煤焦油脱除水和脱除机械杂质，其中脱除水的方式有闪蒸、蒸馏、分层以及加破乳剂的脱水；脱除机械杂质的方式有过滤、分层、溶剂萃取、电脱盐以及蒸馏。

[0010] 本发明采用的预加氢反应器是一种上流式固定床反应器，煤焦油加氢进料和氢气的反应物流自下而上通过反应器床层，增加了反应物流在催化剂床层上的停留时间，一方面反应物流中易结焦的二烯烃、烯烃、游离氧等物质在缓和的条件下发生加氢饱和反应；另一方面自下而上的液相物流可以大大增加煤焦油中的胶质沥青质和结焦反应已形成的大分子聚合物的溶解性，避免或减少其在催化剂床层上的粘附，形成焦垢堵塞预加氢反应床层。

[0011] 在主加氢反应器中，已除去了大部分结焦前驱物二烯烃、烯烃、游离氧等的煤焦油预加氢生成油自上而下通过催化剂床层，在催化剂的作用下发生深度加氢反应，实现其轻质化，获得汽柴油等轻质燃料油。

[0012] 所述步骤②预加氢反应时，上流式预加氢固定床反应器和下流式预加氢固定床反应器大致相同，区别在于反应混合物进入反应器的方向不同。

[0013] 本发明采取上流式预加氢固定床反应器串联下流式主加氢固定床反应器，改变了工艺中物流方向，增加了反应物流在催化剂床层上的停留时间，可有效抑制或减缓煤焦油在高温下的结焦反应、延长煤焦油加氢装置连续运转周期的过程。五、具体实施方式

[0014] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0015] 在100ml煤焦油加氢试验装置上以相同的煤焦油为原料，分别采用本发明和常规的下流式预加氢固定床反应器串联下流式主加氢固定床反应器工艺进行加氢反应，比较预加氢生成油的性质和煤焦油加氢试验装置出现压降的连续运转时间，具体情况见如下实施例：

[0016] 实施例1

[0017] 以某焦化厂所产的低温煤焦油为原料。将煤焦油静置分层，分出含水和机械杂质的下层得到煤焦油加氢进料。煤焦油加氢进料与氢气混合后进入预加氢固定床反应器，其-1反应条件为压力7.0MPa，温度170℃，氢油比600∶1，液时空速6.0h ；预加氢生成油进入主加氢固定床反应器，其反应条件为压力7.0MPa，温度300℃，氢油比1000∶1，液时空速-1
2.0h 。试验原料的性质和试验结果分别见表1、表2。从表中可以看出，对于性质较差的低温煤焦油原料，采用本发明的加氢脱硫脱氮效果比常规工艺稍差，但胶质沥青质与生成的聚合物含量要明显低于常规工艺，到床层出现压降的连续运转时间为469h，几乎为传统工艺的4倍，可见本发明具有优良的抑制结焦反应效果，可大大延长煤焦油加氢装置的运转时间。

[0018] 表1低温煤焦油原料的性质

[0019]项目 低温煤焦油原料
密度，kg/m3(20℃) 932.7
残炭，m％ 3.44
C/H，m％ 83.29/9.88
总硫，m％ 1.76
总氮，m％ 1.19
胶质+沥青质，m％ 24.68
聚合物，ppm 239

[0020] 表2低温煤焦油预加氢生成油性质

[0021]项目 本发明工艺 常规工艺
密度，kg/m3(20℃) 918.9 915.6
残炭，m％ 3.66 3.71
总硫，m％ 1.36 1.19
总氮，m％ 1.07 0.92
胶质+沥青质，m％ 25.78 30.64
床层出现压降时装置连续运转时间，h 469 132

[0022] 实施例2

[0023] 以某焦化厂所产的中温煤焦油为原料，在煤焦油加氢进料中加入150ppm的抑焦剂，与氢气混合后进入预加氢固定床反应器，其反应条件为压力12.0MPa，温度300℃，-1氢油比1800∶1，液时空速3.0h ；主加氢反应条件为压力12.0MPa，温度370℃，氢油比-1
1600∶1，液时空速1.0h 。其他反应条件与步骤同实施例1。试验原料的性质和试验结果分别见表3、表4。从表中可以看出，对于性质较差的中温煤焦油原料，采用本工艺的加氢脱硫脱氮效果比常规工艺稍差，但胶质沥青质与生成的聚合物含量要明显低于常规工艺，到床层出现压降的连续运转时间为472h，为常规工艺的4倍多，可见本工艺具有优良的抑制结焦反应效果，可大大延长煤焦油加氢装置的运转时间。

[0024] 表3中温煤焦油原料的性质

[0025]项目 中温煤焦油原料
密度，kg/m3(20℃) 989.7
残炭，m％ 4.69
C/H，m％ 81.29/9.09
总硫，m％ 2.02
总氮，m％ 1.56
胶质+沥青质，m％ 34.69

[0026] 表4中温煤焦油预加氢生成油性质

[0027]项目 本发明工艺 常规工艺
密度，kg/m3(20℃) 968.7 957.9
残炭，m％ 4.78 4.97
总硫，m％ 1.71 1.58
总氮，m％ 1.23 1.11
胶质+沥青质，m％ 35.99 39.21
聚合物，ppm 517 798
床层出现压降时装置连续运转时间，h 472 117

[0028] 实施例3

[0029] 以某焦化厂所产的高温煤焦油为原料，在煤焦油加氢进料中加入300ppm的抑焦剂，与氢气混合后进入预加氢固定床反应器，其反应条件为压力18.0MPa，温度280℃，-1氢油比2400∶1，液时空速0.8h ；主加氢反应条件为压力18.0MPa，温度420℃，氢油比-1
2400∶1，液时空速0.3h 。其他反应条件与步骤同实施例1。试验原料的性质和试验结果分别见表5、表6。从表中可以看出，对于性质很差的高温煤焦油原料，采用本工艺的加氢脱硫脱氮效果比常规工艺稍差，但胶质沥青质与生成的聚合物含量要明显低于常规工艺，到床层出现压降的连续运转时间为256h，为常规工艺的5倍多，可见本工艺具有优良的抑制结焦反应效果，可大大延长煤焦油加氢装置的运转时间。

[0030] 表5高温煤焦油原料的性质

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