一种共炼与煤炭热解一体化工艺

摘要

一种共炼与煤炭热解一体化工艺，将煤炭热解所产生的全馏分的中低温煤焦油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述全馏分的中低温煤焦油在浆态床原料油中的占比≤80wt％，或者中低温煤焦油的轻质馏分油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述轻质馏分油的沸点不高于450℃，该轻质馏分油占进料原料油的比例不受限制。本发明提供了一种炼油和煤化工的耦合技术，该技术以原油和煤炭为原料，以共炼和煤热解技术为核心，形成原油和煤炭的清洁高效加工工艺。

权利要求

1.一种共炼与煤炭热解一体化工艺，其特征在于将煤炭热解所产生的全馏分的中低温煤焦油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述全馏分的中低温煤焦油在浆态床原料油中的占比≤80wt％，或者中低温煤焦油的轻质馏分油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述轻质馏分油的沸点不高于450℃，该轻质馏分油占进料原料油的比例不受限制，所述中低温煤焦油指煤炭在不超过1000℃的温度下热解所产生的煤焦油。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于煤焦油掺混比例为15％-40％。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于煤炭在热解过程中所产的水作为共炼工艺的脱盐水。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于煤炭在热解过程中所产的合成气经处理后得到氢气，所述氢气作为共炼工艺的原料。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于煤炭热解所产半焦与共炼工艺中油煤浆态床加氢工艺所产油煤焦结合生产改性半焦，改性半焦的挥发分在10％以上。

6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于将所述半焦研磨后与所述油煤焦进行均匀搅拌，冷凝后在造粒成型为改性半焦，其中油煤焦在改性半焦中占5-30wt％。

说明书

一种共炼与煤炭热解一体化工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种共炼与煤炭热解一体化工艺，属于石油化工和煤化工领域。

背景技术

[0002] 随着中国经济的快速发展及汽车用量迅猛增加，中国的石油消费量逐步提高，近两年由于经济增速放缓，原油用量增速也降低，但现在和将来的相当一段时期，中国的石油消费量还将保持增长态势。我国石油对外依存度不断攀升，在2015年已超过60％，今后如果不做重大战略调整，还会进一步提高，给我国能源安全、经济安全乃至于军事安全都形成了威胁。我国的资源禀赋是油少煤多，中国地质调查局最新调查结果表明，我国能源矿产保有经济可储量折合2150亿吨油当量，其中，煤炭占97％、石油1％、天然气1.5％、铀矿不足1％，一煤独大，结构失衡。清洁高效地利用煤炭生产成品油和化工品，是我国能源发展的必然选择，能够保障我国能源安全。

[0003] 基于上述情况，人们开发了共炼技术和煤炭低温热解技术，目的是实现原油和煤炭的清洁高效加工。共炼技术是以原油和煤炭为原料，以浆态床加氢为核心加工装置生产超清洁油品和芳烃，工艺路线为：煤粉在原油蒸馏后的渣油中进行溶胀预处理，再与催化剂混合制成油煤浆；油煤浆升温后加入氢气，在浆态床组合装置的高温高压环境中，按照自由基反应机理，实现渣油和煤粉变成轻质馏分油；馏分油再经固定床加氢、催化重整工艺处理，最后生成汽油、航煤、柴油、芳烃和液化气等产品。煤的热解是指将煤在惰性气氛下持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。在此过程中，煤发生交联键断裂、产物重组和二次反应得到气体(煤气)、液体(焦油和水)及固体(半焦)等产物。

[0004] 共炼技术的一个特点是氢耗高，如果采用煤制氢工艺，水耗高，采用天然气制氢，天然气消耗量大；煤炭低温热解目前急需解决的问题是固体产物半焦的利用问题，因为锅炉对进料煤的挥发分有一定要求，煤热解后挥发分一般降低到10％以下，无法满足煤粉锅炉进料。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明提出一种共炼与煤炭热解一体化工艺，将共炼工艺与煤炭热解工艺结合起来，具体方案如下：

[0006] 一种共炼与煤炭热解一体化工艺，其特征在于将煤炭热解所产生的全馏分的中低温煤焦油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述全馏分的中低温煤焦油在浆态床原料油中的占比≤80％(质量比)，或者中低温煤焦油的轻质馏分油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述轻质馏分油的沸点不高于450℃，该轻质馏分油占进料原料油的比例不受限制。

[0007] 优选的煤焦油掺混比例为15％-40％。

[0008] 所述中低温煤焦油优选的指煤炭在不超过1000℃的温度下热解所产生的煤焦油。

[0009] 优选的煤炭在热解过程中所产的水作为共炼工艺的脱盐水。

[0010] 优选的煤炭在热解过程中所产的合成气经处理后得到氢气，所述氢气作为共炼工艺的原料。

[0011] 优选的煤炭热解所产半焦与共炼工艺中油煤浆态床加氢工艺所产油煤焦结合生产改性半焦，改性半焦的挥发分在10％以上。

[0012] 进一步优选的将所述半焦研磨后与所述油煤焦进行均匀搅拌，冷凝后在造粒成型为改性半焦，其中油煤焦在改性半焦中占5-30wt％。

[0013] 本发明技术效果：

[0014] 本发明将共炼和煤热解工艺二者有机地综合利用起来，构建共炼和煤热解一体化发展模式，提高资源利用效率，实现石化行业和煤化工行业的可持续发展，同时减少对进口原油的依赖，提升国家能源安全。将共炼技术和煤炭热解技术相结合，能够最大程度地发挥二工艺的组合效应：

[0015] 1、煤低温热解为共炼项目提供氢气：低阶煤低温热解的煤气产率约为20％，煤气中可制氢的有效成分达到85％以上，其中低碳烃类可通过水蒸气裂解制取氢气，CO可通过变换、净化制取氢气，为共炼项目提供氢源。

[0016] 2、煤低温热解为共炼项目提供工业用水：低阶煤在热解过程中产生的水包括煤中水分和热解反应生成的水分(约占空气干燥基煤的5％)，这些水虽然含有酚类和氨类物质，但可直接用于共炼工艺中脱出结晶盐，也可以通过酚氨回收+生化处理+深度处理的工艺处理满足工业用水要求。

[0017] 3、煤低温热解焦油为共炼项目提供原料油：煤低温热解所产焦油，芳烃含量高，重组分处理难度大，只能用作焦化原料，经济效益低。可以用作共炼原料油，由于煤焦油对煤的供氢能力不如渣油，但对煤的溶胀性能较好，煤焦油掺混比例一般为15％-40％，或者中低温煤焦油的轻质馏分油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述轻质馏分油的沸点不高于450℃，该轻质馏分油占进料原料油的比例不受限制，即上限可达到100％。共炼技术可以使低品质煤焦油加工为市场短缺的芳烃和高品质成品油，实现煤焦油的高效利用。

[0018] 4、共炼工艺可解决煤热解的半焦利用难题：共炼技术所产油煤焦挥发分可达50％以上，与半焦以一定的比例掺混生产改性半焦，可以提高半焦在锅炉中的燃烧性性能，最大程度地发挥组合效应，提高油煤焦和半焦的利用价值和附加值。

[0019] 本发明提供了一种炼油和煤化工的耦合技术，该技术以原油和煤炭为原料，以共炼和煤热解技术为核心，形成原油和煤炭的清洁高效加工工艺。本发明能够最大程度的发挥共炼和煤热解工艺的组合优势：将煤热解产生的荒煤气作为制氢原料，为共炼项目提供氢气；煤热解产生的水作为共炼项目的水源，减少新鲜水消耗量；共炼项目可以高收率地加工煤热解产生的煤焦油；共炼所产油煤焦与煤热解的半焦掺混，可解决半焦的利用问题。

[0020] 本发明不仅是为煤热解的产物找到了利用方向，同时还找到了一种高效的油煤共炼的工艺，开拓性的将现有技术中并不能用于油煤共炼的煤焦油通过转换思路使其在油煤混炼中发挥出作用，实现更有价值的利用。

附图说明

[0021] 图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

[0022] 为了更好的解释本发明，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的解释。

[0023] 实施例1

[0024] 1、原料：以原油和烟煤为共炼原料，其性质见表1和表2，以褐煤为热解原料，其性质见表3。

[0025] 表1原油的基本性质表

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[0027] 表2共炼用煤的基本性质表

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[0030] 表3热解煤基本性指标

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[0032] 2、工艺流程(如图1所示)：

[0033] (1)煤炭热解：将煤炭进行低温热解，热解产约占进料煤10％的中低温煤焦油，煤焦油性质见表4；产占进料煤20wt％的煤气(气体中氢气占60vol％，一氧化碳占20vol％，二氧化碳占10vol％，其余为C1、C2等轻烃)，将煤气中的氢气分离出来，剩余的CO和烃类经变换工艺生产氢气；副产占原料煤20％的水用作脱盐水；产约占进料50％的半焦。

[0034] 表4中低温煤焦油性质

[0035]

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[0037] (2)共炼：原油经常压蒸馏装置蒸馏，分馏出石脑油、煤油和常压渣油馏分、还有少量的干气和液化气。将煤热解所产煤焦油与常压渣油为1:3的比例混合，然后将混合后的重油与煤粉按照0.85:1的比例进行溶胀处理制得油煤浆，再加入氢气和催化剂，进入浆态床加氢装置。浆态床加氢装置生产出石脑油馏分、柴油馏分、干气和液化气；将柴油馏分送入固定床装置(加氢改质单元)，在此生成石脑油馏分，煤油和柴油产品；常压装置、浆态床装置生产的石脑油、干气、液化气进入轻烃回收装置，在此完成脱硫和回收气体中的石脑油馏分的任务；轻烃回收装置生产的石脑油和与固定床加氢装置生产的石脑油分进入催化重整装置(含芳烃抽提)生产芳烃和高辛烷值汽油，轻烃回收和固定床装置的酸性气进入硫磺回收装置(含酸性水汽提和溶剂再生)回收硫磺，液硫作为硫化剂使用，其余部分作为硫磺送出装置。

[0038] 以原油、煤炭和焦油为基准，成品油加芳烃收率为70.34％，油煤焦产率为18％，液化气收率为3.4％，液体产品结构和主要指标见下表：

[0039]

[0040] (3)将共炼所产油煤焦与半焦按照15:85的比例进行混合、冷却、造粒制成改性半焦。

[0041] 浆态床装置生产的油煤焦经成型后作为动力或制氢原料使用。

[0042] 实施例2

[0043] 本实施例其它工艺流程和原料与实施例1相同，但煤焦油先进行分馏，将其轻质馏分油作为共炼工艺中油煤浆态床加氢装置的进料之一，所述轻质馏分油的沸点不高于450℃，该轻质馏分油占进料原料油的比例为85％。由于分馏后的轻质馏分油有着更好的供氢能力，因此加入比例可以大于仅将煤焦油作为进料。成品油产率与实施例1接近。

[0044] 以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，例如具体添加比例在范围内的更改，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。