煤焦油深加工加氢工艺

1、煤焦油深加工加氢工艺姚明明化学化工学院学院应用化学专业2012级 指导教师：高和军摘 要：煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中的副产品，由于其在煤液化过程中总是产生大量的刺激性气味、生成副产品属于黑色或黑褐色粘稠状液体,占据在整个炼焦干煤的3%-4%，化合物主要是由O、N、S组成。煤焦油属于煤炭化的副产品.我国煤焦油的加工除约2/3通过蒸馏、结晶和精制等工艺提取萘、酚、蒽、苊、吲哚、联苯等化工产品外，其余均作为粗燃料代替重油直接烧掉，而煤焦油的直接燃烧会产生大量的SO和NO，造成严重的环境污染。煤焦油的产量随着我国煤炭化工产业的发展而急剧增长，若进行直接填埋处理会造成资源的极大浪费，也会对生态环境

2、造成严重的危害。在对煤焦油的开发利用过程中，出现了中低温煤焦油加氢技术，能将煤焦油转化成洁净的燃料以解决煤焦油回收利用问题并能为缓解能源危机做出巨大贡献。关键词：煤焦油；预处理；加氢裂化Deep processing of coal tar hydrogenation processMingming YaoApplied Chemistry Educatian,College of Chemistry and Chemical Engineering Grade 2012 Instructor: Hejun GaoAbstract:Coal tar is a byproduct of coal

3、 gasification and high-temperature carbonization process, since it is always a large amount of the odor in the coal liquefaction process, byproducts generated belongs to a black or dark brown viscous liquid, occupying the entire dry coking coal 3 % to 4%, compound mainly by O, N, S components. Coal

4、tar by-product of coal belonging. Processing of coal tar extract in addition to about 2/3 of naphthalene, phenol, anthracene, acenaphthylene, indole, biphenyl and other chemical products through distillation, crystallization and refining and other processes, the rest are used as raw fuel burned dire

5、ctly instead of heavy oil, and coal direct burning tar will produce large amounts of SO and NO, causing serious environmental pollution. with the development of Chinas coal chemical industry and the rapid growth of production of coal tar, if direct landfill disposal will result in a great waste of r

6、esources, will the ecological environment causing serious harm. In the development and utilization of coal tar, the emergence of low temperature coal tar hydrogenation technology, coal tar can be converted into clean fuel in order to solve the problem of coal tar recycling and energy to make a signi

7、ficant contribution to alleviate the energy crisis.Key words：coal tar; pretreatment; hydrocracking2目 录摘 要1Abstract1绪 论21 煤焦油3 1.1煤焦油性质3 1.2沥青性质32 加氢裂化工艺3 2.1加氢裂化开车方案3 2.2加氢裂化定义4 2.3管道吹扫方法4 2.4管道吹扫气源43 预处理工艺5 3.1预处理工艺流程5 3.2预处理开工油流程64 设备投用7 4.1离心泵7 4.2加热炉8 4.3减压塔8 4.4预处理工段紧急停工简要步骤9参考文献10致 谢11 绪 论我国作为

8、一个煤炭大国，社会经济活动开展的主要能源就是煤炭，在我国漫长的煤炭利用史上，煤炭的利用方式一直较为粗放，煤炭在热解和气化过程中产生的煤焦油一直都没有得到很好的利用，在强调经济可持续发展的今天，煤焦油的高效清洁利用成为能源领域关注的重要问题1。煤是我国的主要化石能源，其主导地位在今后相当长的时间内不会发生根本的变化2。我国的能源结构是以煤炭为主，也是焦炭的生产大国，焦炭的生产过程中会产生大量的副产物煤焦油；因此，我国煤焦油产量很高，2011年产量已经达到1750万吨；据相关报道，到 2015年，国内中高温煤焦油已经突破2000万吨3。煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中的副产品，由于其在煤液化过程中

9、总是产生大量的刺激性气味、生成副产品属于黑色或黑褐色粘稠状液体，占据在整个炼焦干煤的3%-4%，化合物主要是由O、N、S组成。煤焦油属于煤炭化的副产品4。我国煤焦油的加工除约2/3通过蒸馏、结晶和精制等工艺提取萘、酚、蒽、苊、吲哚、联苯等化工产品外，其余均作为粗燃料代替重油直接烧掉，而煤焦油的直接燃烧会产生大量的SO和NO，造成严重的环境污染5。煤焦油的产量随着我国煤炭化工产业的发展而急剧增长，若进行直接填埋处理会造成资源的极大浪费，也会对生态环境造成严重的危害。在对煤焦油的开发利用过程中，出现了中低温煤焦油加氢技术，能将煤焦油转化成洁净的燃料以解决煤焦油回收利用问题并能为缓解能源危机做出巨大

10、贡献6。“研究表明，采用加氢工艺可以完成煤焦油脱硫、脱氮、脱氧、脱金属、不饱和烃饱和、芳烃饱和等反应，从而改善其安定性，获得高品质的清洁燃料油7。”国外煤焦油加工产业概况：国外煤焦油加工技术以集中、规模大、品种多、效益好而占优势。国外煤焦油加工的特点主要是：煤焦油加工为独立的企业而不附属钢铁企业管辖；焦油蒸馏技术为多塔式工艺，自动化控制水平和产品检验水平高；产品的品位等级高，附加值高8。本文主要讲述煤焦油深加工工艺预处理开工流程和主要设备投用。1 煤焦油1.1 煤焦油性质煤焦油是煤在干馏和气化过程中获得的液体产品。根据干馏温度和方法的不同可得到以下几种焦油： 1.低温(450650)干馏焦油；

11、 2.低温和中温(600800)发生炉焦油； 3.中温(9001000)立式炉焦油； 4.高温(1000)炼焦焦油。 无论哪种焦油，均为具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠状液体，简称焦油。下面论述的焦油性质系指高温炼焦焦油。焦油闪点为96100，自燃点为580630，燃烧热为3570039000kJ/kg。焦油在20的密度介于1.101.25g/cm3，其值随着温度的升高而降低。焦油在20以上时的密度可按下式确定：d0=d200.007(t20) 式中，d0为焦油在20的密度；t为实测密度时的温度9。高温煤焦油黑色粘稠液体，相对密度大于1.0，含大量沥青,其他成分是芳烃及杂环有机化合物。包含的

12、化合物已被鉴定的达 400余种。低温煤焦油也是黑色粘稠液体，其不同于高温煤焦油是相对密度通常小于1.0，芳烃含量少，烷烃含量大，其组成与原料煤质有关。低温干馏焦油是人造石油油的重要来源之一，经高压加氢制得汽油、柴油等产品。1.2 沥青性质沥青的物理性质包括黏滞性、塑性、表面张力及密度等10。沥青所具有的各种特殊性质是由它的化学组成所决定的。沥青是一种由约5000种含3个环以上的多环芳香族的单体化合物以及少量高分子似炭黑的物质所组成的低共熔混合物。这种独特的化学组成决定了沥青的热塑特性。在这些多环芳香族中已被分离鉴定的有100多种，它们大多是带复杂化学结构的高级芳香烃，其中也有一些含氧、含氮、含

13、硫的杂环化合物，它们都是缩合的多环化合物。2 加氢裂化工艺2.1 加氢裂化开车方案加氢裂化开车方案主要内容：1.催化剂的填装；2.氮气置换气密：a分馏系统气密；b.反应系统氮气气密；c.反应系统引进氮气气密；d.投用循环氢压缩机；e.点燃反应加热炉；f.投用增压压缩机和补充氢压缩机，反应系统进行各个等级气密。3.催化剂的硫化；4.引进开车低氮油步骤；5.分流系统循环脱水方案；6.钝化方案；7.切换新鲜原料油方案；8.产品质量调整；9.开车过程的危险性分析；10.开车过程12。2.2 加氢裂化定义加氢裂化是重油深度加工的主要技术之一，即在催化剂存在的条件下，在高温及较高的氢分压下，在C-C键断裂

14、的反应，可以使大分子烃类转化为小分子烃类，使油品变轻的一种加氢工艺13。 加氢裂化就是在催化剂的作用下，烃类和非烃类化合物加氢转化，烷烃，烯烃进行裂化，异物化和少量环化反应，多环化物最终转变为单环化物，加氢裂化系用具有裂化和加氢两种作用的双功能催化剂。因此，加氢裂化实质上是在催化剂的作用下进行催化加氢裂化。加氢方案含馏分焦油的催化加氯，有离照和中压两种。加氢后的汽油镏份则经过重整方法以提耐其辛烷值这个方案是属于破坏加氢性贸的，因此设备比较巨大，技术比较复杂。根据原料的性贸，加氮后的产品中还有一部分须加以特殊加工取得润滑油14。2.3 管道吹扫方法 公称直径600mm的管道，采用压缩空气进行多次

15、间断排放的方法进行吹扫，管道系统吹扫前应符合下列要求：1.管道吹扫系统中不应安装孔板、仪表件、法兰连接的调节阀、流量计、节流阀、安全阀等，并对已焊在管道上的阀门和仪表件采取相应的保护措施；2.不参与系统吹扫的设备和管道系统应与吹扫系统隔离；3.管道支架、吊架要牢固，必要时应予以加固。2.4 管道吹扫气源 利用装置内容积较大的设备作为储气罐，各系统选取合适的进气点利用空压机向设备内输入压缩空气，然后辐射式向外吹扫与设备相连的所有管线，再通过吹扫干净的管线进入下一设备吹扫与之相连的所有管线。每一个系统所进入的设备应尽量少，而且必须通过吹扫干净的管线进入设备。管道吹扫技术要求： 1.吹扫方案进行技术

16、交底，参加吹扫工作的施工人员清楚吹扫系统的划分及吹扫施工要求，排放点的位置； 2.管道吹扫压力不得超过容器和管道系统的设计压力； 3.吹扫时应以最大流量进行间断性吹扫，空气流速不得小于20m/s；吹扫控制阀门应快开快关，以保证管道内有一定的压力，排放时将杂质带出； 4.吹扫过程中应以设备口、安全阀出入口、调节阀出入口、流量计入口等作为排放口，并在排放口处用涂白色油漆的铁皮做靶板进行检查，在5min内靶板上无铁锈及其他杂物为合格； 5.吹扫过程中应用木棒间断性敲击管线，吹出的赃物不得进入已清理合格的设备或管道系统； 6.经吹扫合格的管道系统内的排放口和设备口应及时恢复,拆除试压时安装的盲板并作好

17、记录，加装正式垫片，把紧螺丝.； 7.对于管道上无控制阀门的管道，无法进行系统吹扫，在安装时逐根、逐段由车间班组长、技术人员检查合格后，报监理/建设单位检查，合格后由各方签字确认后，方可逐段向上安装； 8.为保证将管线吹扫和清洗干净，对支管、弯曲较多或长距离管道应分段进行吹扫； 9.吹扫排放口截面宜和被吹扫管道截面相同,或稍小于被吹扫管道截面； 10.对于外线系统管线，如果利用装置内阀门无法进行控制吹扫排放，在交界处安装临时阀门进行吹扫，吹扫合格后再拆除临时设施； 11.进入设备之前首先核对设备设计压力，不能低于吹扫空气的压力，封闭所有人孔，与设备相连的、暂时不吹扫的管线应关闭第一道阀门，以防

18、气体串入其它无关设备及管线，并提前拆开各个排放口。进入设备之前必须通过设备技术负责人同意；12.用0.6MPa的空压机向储气设备内输送压缩空气，系统内压力表达到0.6MPa左右进行吹扫；13.吹扫过程中建设单位应协同配合检查验收,合格后连通管线进入下一吹扫系统。3 预处理工艺3.1 预处理工艺流程原料油自罐区经过P-2301A/B泵送入离心机S-1101进行三相分离，脱除原料油中的水，渣和油。水和油渣通过离心机下口槽排到废料槽中进行处理。离心过后的原料油进入进料缓冲罐V-1101，缓冲罐的原料油经P-1101A/B泵送入E-1101换热器，E-1101换热器进口前有一条1058线即为原料油滤后

19、不合格线，次线连至界区滤后不合格线。原料油在E-1101换热器换热后进入V-1101/1闪蒸罐，经过闪蒸罐后由P-1101C/D泵送至加热炉F-1101，通过加热炉加热后原料油进入减压塔T-1101，在减压塔中分离成塔底重油，塔中中段油和塔顶减顶油。塔底重油是由泵P-1104外送至蒸汽发生器E-1104，产生的蒸汽通过PV-1016调节阀送入蒸汽分水罐中。塔底重油取样检测是否合格，合格的塔底重油改线进入沥青造粒，不合格重油通过沥青返回线进入界区原料油返回线中送入原料油罐。塔层中部采出中段油，中段油自减压塔采出需用P-1103A/B泵打出，但在泵出口改线： 1.可直接送往E-1102换热器，换热

20、后送往E-1101换热器后通过LV-1007和LV-1008调节阀进行减压塔的上下回流；2.经过TV-1012温度调节阀调节进入返塔总管中一起进行上下回流； 3.中段油通过FV-1005流量调节阀送至E-1106水冷换热器，换热后的中段油直接送往罐区中段油罐，经过FV-1005还可以将中段油送至V-1201精制进料缓冲罐，作为反应工段的原料油进行加氢精制。塔顶采出减顶油：减顶油经过空冷A-1101减压塔顶空冷器后进入E-1103换热器后送入V-1102减顶油罐。减顶油罐中的油通过P-1102A/B泵出口改线： 1.经FV-1012调节阀返塔回流； 2.直接送入E-1105A/B换热器，经过换热

21、器后进入E-1102换热器后进入V-1103热沉降罐，经过热沉降罐的油与V-1102罐的合格减顶油直接送出； 3.通过FV-1010调节阀将合格的减顶油送出，一部分进入分馏系统，一部分进入罐区。V-1102罐水泡中的油水通过P-1105A/B泵打送到E-1105换热器进入V-1103罐，而V-1103罐的水泡中的污水经过E-1105换热器通过LDV-1017调节阀外送至污水处理。3.2 预处理开工油流程在开工条件满足下，为安全考虑首先进行冷油运。首先将罐区的原料油罐到原料油泵前的流程打通，开启泵之前认真检查泵的入口管线、阀门、法兰是否安装齐全，无松动无滴漏现象，泵体润滑油液位处于轴承液位的2/

22、3以上，并进行盘车检查。灌泵即打开入口阀，使原料注满泵体排空空气，保证泵体内没有空气。然后开启泵，当泵的出口处的压力表保持不变时缓慢打开出口阀，让其原料油能够正常通过。准备好后将罐区的原料油通过泵送至离心机前，即通过离心机前PV-1001压力调节阀送入原料油返回线打回罐区，这是开工的第一步，同时检查返回线上的流量计是否能投入正常使用。待运行正常后，打通跨离心机副线，将原料油打入进料缓冲罐，经过P-1101A/B泵送到E-1101换热器前改线至1058线，即滤后不合格线，最终送回罐区。此线运行一段时间检测调节阀和流量计是否能够正常运行，流程是否有滴漏现象，并且保持进料缓冲罐的液位为40%-60%

23、之间。待运行正常继续向后打通后面的流程，首先检查后面流程是否打通即加热炉、减压塔是否投用，下一步改线关闭1058线的阀门打开进E-1101换热器的阀门，让原料油进入换热器，出来的油进入V-1101/1原料闪蒸罐，闪蒸罐的液位达到40%左右就可以开启P-1101C/D泵，将原料油送至加热炉（因试运行首先进行的是冷油运不需要点燃加热炉）。为能将原料油送至加热炉通过调节FV-1017调节阀管道流量保持在8吨/时。加热炉内盘管较多，原料油大约需要20分钟才能从加热炉流出（一般通过加热炉出口温度远传和压力远传进行判断）。原料油由加热炉进入减压塔后，待减压塔塔底液位升至40%左右时，开启重油泵P-1104

24、A/B，将原料油送至换热器后，在E-1104出口处进行改线通过沥青不合格线送至界区原料油返回线最后进入罐区。此过程称为冷油运。4 设备投用4.1 离心泵4.1.1启动前的准备： 1.认真检查泵的入口管线，阀门，法兰，压力表接头是否安装齐全、符合要 求，冷却水是否畅通，底脚螺栓及其他连接部分有无松动。 2.向轴承箱加入润滑油（或润滑脂），油面处于轴承箱液面计的三分之二。 3.盘车检查转子是否轻松灵活，检查泵体内是否有金属碰击声或摩擦声。 4.装好靠背轮防护罩，严禁护罩和靠背轮接触。 5.清理泵体机座，搞好卫生工作。 6.开启入口阀，使液体充满泵体，打开放空阀，将空气赶净后关闭，若是热油泵，则不允

25、许放空阀赶空气，防止热油窜出自燃。（如有专门放空管线及油罐可以向放空管线赶空气和冷油）。 7.热油泵在启动前，要缓慢预热，特别在冬天应使泵体与管道同时预热使泵体与输送介质的温度差在50以下。 8.封油引入油泵前必须充分脱水。4.1.2离心泵的启动： 1.泵入口阀全开，出口阀全关，启动电机全面检查机泵的运转情况。 2.当泵出口压力高于操作压力时逐步开出口阀门，控制泵的流量、压力。 3.检查电机电流是否在额定值以内。如泵在额定流量运转而电机超负荷时，应停泵检查。 4.热油泵正常时，应打入封油。4.1.3另外还应注意： 1.离心泵在任何情况下都不允许无液体空转，以免零件损坏。 2.热油离心泵，一定要

26、预热，以免冷热温差太大，造成事故。 3.离心泵启动后，在出口阀未开的情况下，不允许长时间运行（小于12分钟）。 4.在正常情况下，离心泵不允许用入口阀来调节流量，以免抽空，而应用出口阀来调节4.1.4离心泵切换时，应做到： 1.备用泵启动之前应做好全面检查及启动前的准备工作。热油泵应处于完全预热状态。 2.开泵入口阀，使泵体内充满介质并用放空排净空气。 3.启动电机，然后检查各部的振动情况和轴承的温度，确认正常，电流稳定，泵体压力高于正常操作压力，逐步将出口阀门开大，同时相应将正泵阀门关小直至关死并停泵。如热油泵应做好预热工作。4.1.5离心泵停运时，应注意： 1.先把泵出口阀关闭，再停泵，防

27、止泵倒转，倒转对泵有危害，使泵体温度很快上升，造成某些零件松动。2.停泵注意轴的减速情况，如时间过短，要检查泵内是否有磨、卡等现象。 3.如是热油泵，再停冲洗油或封油，打开进出口管线平衡阀或连通阀，防止进出口管线冻凝。 4.如该泵要修理，就必须蒸汽扫线，拆泵前要注意泵体压力，如有压力，可能进出口阀关不严。4.2 加热炉加热炉的工作原理是燃料气或者燃料油在炉内经过燃烧放出热量在辐射，在对流室主要通过烟气对流，把热量传递给炉管，炉管通过传导和对流把热量传递给炉管内介质。在点燃加热炉之前需要对燃料气系统内进行氮气置换，用蒸汽吹扫炉膛20分钟左右，采样分析炉膛内可燃气体小于0.5%即为合格。点燃加热炉

28、各火嘴常明灯，经燃料气压控阀改为手动后稍开，点各主火嘴，调节二次风门及挡板，使火嘴火焰短齐明亮并下蓝上端稍有红色即可，调整火焰使炉膛内温度辐射与对流层温度达到660左右，炉出口原料油温度维持在300oC。4.3 减压塔 减压塔的正常平衡操作必须在稳定的真空度下进行，真空度的高低对全塔气、液相负荷大小，平稳操作影响很大。减压塔操作中，维持真空度的稳定，对平稳操作，产品质量合格，产品收率稳定起着决定性作用。在减压炉出口油温度、进料油流量、塔底汽提流量计回流量均不变的条件下，如果真空度降低，就改变了塔内油品压力与温度平衡关系，提高了油品的饱和蒸气压，相应油品分压增高，使油品沸点升高，从而降低了进料的气化率、收率降低。在操作上，由于气化率下降塔内回流减少，各溜出口温度上升，因此在把握溜出口操作条件时，真空度变化除调节好产品收率，也是相应调节好溜出口温度，当真空度高时溜出口温度可适当降低，真空度低时溜出口温度要适当调高。4.4 预处理工段紧急停工简要步骤 预处理工段紧急停工步骤：第一步：急停加热炉F-1101，切断XCV1002、XCV1003、XCV1007，全关燃