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一种煤的加工方法与系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510400624.7

申请日:

2015.07.09

公开号:

太阳城集团CN104987886A

公开日:

2015.10.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C10G 69/00申请日:20150709|||公开
IPC分类号: C10G69/00; C10B53/04; C07C15/04; C07C15/08; C07C9/15; C07C9/08; C07C5/22; C07C7/04; C08F10/06; C01B3/24 主分类号: C10G69/00
申请人: 北京石油化工工程有限公司
发明人: 曹坚; 刘戈; 金丹
地址: 100107北京市朝阳区奥运媒体村天居园7号楼
优先权:
专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司11127 代理人: 姚亮
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510400624.7

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2016.07.06|||2015.11.18|||2015.10.21

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供了一种煤的加工方法与系统。该加工方法至少包括:煤干馏或者煤气化、煤焦油加氢裂化、芳烃联合、轻烃芳构化、丙烷脱氢、聚丙烯制备等工艺,主要产品有柴油、对二甲苯、苯、重芳烃和聚丙烯等。该系统至少包括:煤干馏或者煤气化装置、煤焦油加氢裂化装置、芳烃联合装置、轻烃芳构化装置、丙烷脱氢装置和聚丙烯制备装置等。本发明提供的加工方法与系统可以生产柴油、汽油调和组分、芳烃和烯烃等高附加值产品,克服煤焦油加工难的问题,是一种煤、油、芳烃和烯烃一体化加工方法与系统。

权利要求书

权利要求书
1.  一种煤的加工方法,其至少包括以下步骤:
(1)煤干馏或者煤气化:使煤通过煤干馏或者煤气化,至少得到煤气和煤焦油;
(2)煤焦油加氢裂化:将步骤(1)中得到的煤焦油通过加氢裂化得到包括轻石脑油、重石脑油和柴油的产品;
(3)芳烃联合:将步骤(2)中得到的重石脑油作为原料,通过芳烃联合得到包括氢气、苯和对二甲苯的产品,以及包括液化石油气、戊烷、抽余油和重芳烃的副产品;
(4)轻烃芳构化:将步骤(2)中得到的轻石脑油和/或将步骤(3)中得到的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的组合作为原料,通过轻烃芳构化得到包括氢气、丙烷和混合芳烃的产品;
(5)丙烷脱氢和聚丙烯的制备:将步骤(4)中得到的丙烷进行丙烷脱氢与聚丙烯的制备,得到聚丙烯以及氢气产品。

2.  根据权利要求1所述的煤的加工方法,其中,步骤(2)的加氢裂化是采用VCC悬浮床加氢裂化工艺,并且步骤(2)中的柴油产品的全部或部分在所述的加氢裂化中循环使用。

3.  根据权利要求1所述的煤的加工方法,其还包括以下步骤:将步骤(4)中得到的混合芳烃产品作为步骤(3)的芳烃联合的原料。

4.  根据权利要求1所述的煤的加工方法,其还包括以下步骤:将步骤(3)和/或步骤(4)和/或步骤(5)中得到的氢气产品进行变压吸附提纯后作为步骤(2)的加氢裂化所需的氢气。

5.  根据权利要求1所述的煤的加工方法,其还包括以下步骤:将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气,和/或将天然气和/或甲醇作为原料生产氢气,将得到的氢气作为步骤(2)的加氢裂化所需的氢气;优选地,将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气,和/或将天然气和/或甲醇作为原料生产氢气,是采用至少包含有变压吸附的制氢工艺。

6.  根据权利要求1或5所述的煤的加工方法,其还包括以下步骤:将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气后得到的含硫、氮的杂质,通过硫 磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品;和/或将步骤(2)的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质,通过硫磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品。

7.  一种煤的加工系统,其至少包括:煤干馏或者煤气化装置、煤焦油加氢裂化装置、芳烃联合装置、轻烃芳构化装置、丙烷脱氢装置和聚丙烯制备装置,其中,所述煤干馏或者煤气化装置的煤焦油出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的原料入口,所述煤焦油加氢裂化装置的重石脑油出口连接于所述芳烃联合装置的原料入口,所述煤焦油加氢裂化装置的轻石脑油出口和/或所述芳烃联合装置的液化石油气出口、戊烷出口和抽余油出口中的一个或几个连接于所述轻烃芳构化装置的原料入口,所述轻烃芳构化装置的丙烷出口连接于所述丙烷脱氢装置,将所述丙烷脱氢装置的丙烯出口连接于所述聚丙烯制备装置的原料入口。

8.  根据权利要求7所述的煤的加工系统,其中,所述轻烃芳构化装置的混合芳烃出口连接于所述芳烃联合装置的原料入口。

9.  根据权利要求7所述的煤的加工系统,其还包括至少包含有变压吸附设备的制氢装置,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置包括单独的变压吸附设备,所述芳烃联合装置、轻烃芳构化装置和丙烷脱氢装置的氢气出口中的一个或几个连接于所述变压吸附设备,所述变压吸附设备的提纯后氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。

10.  根据权利要求9所述的煤的加工系统,其中,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置包括煤干馏或者煤气化煤气制氢装置,并且所述煤干馏或者煤气化装置的煤气出口连接于所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的原料入口,所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。

说明书

说明书一种煤的加工方法与系统
技术领域
本发明涉及一种煤的加工方法与系统,属于煤化工与石油化工技术领域。
背景技术
煤干馏和煤气化技术是煤化工的关键技术。在中低温干馏时除能生成半焦外,还可生成煤气和煤焦油,煤焦油质量产量一般在8%~20%之间。煤气化制造煤气或制合成气(CO2+H2)生产其他化工产品时,也会产生煤焦油,煤焦油质量产量在4%~12%之间。中国是富煤贫油的国家,也是煤炭生产和消费大国,同时我国又是世界上最大的焦炭生产国、消费国和出口国,副产大量的煤焦油。除了兰炭企业能够提供大量的中低温煤焦油外,在技术上还可以采用多种方法来提高煤炭中低温热解的焦油产率,研究表明,在加压固定床反应器上,反应温度在450~650℃之间,通过加氢热解之后的煤焦油收率可提高至26.5%。
煤焦油是一个组分多达上万种的复杂混合物,目前已从中分离并认定的单种化合物约500余种,约占煤焦油总量的55%,其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分;酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料,也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。同时煤焦油富含芳烃组分,是天然的PX原料。
随着煤化工投资及技术研发的趋势,随着可利用煤焦油产量的增加,我国煤焦油加工规模和技术均取得了一定进展,其中在煤焦油加工分离技术研发上取得的成果,为煤焦油加工提供了技术支撑。
目前,煤焦油的加工,国内外工艺大同小异,都是脱水、分馏,加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等,再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料,这种煤焦油加工后产品利用价值不大,而分离和提浓的难度很大。
中国专利CN1205302C和CN102899087A都提出了将中低温煤焦油分馏,酚油进行脱酚、制酚,重油进行延迟焦化的加工方案,产品主要有焦化干气、液化石油气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化蜡油和石油焦等。这种焦化方案会降低目标产品液收, 降低经济效益,而且焦化后的馏分油还有较多的烯烃和胶质,影响油品的热稳定性,品质不佳。还需进一步加氢精制和加氢裂化。
如果煤焦油直接进行加氢裂化加工石脑油和柴油馏分,由于煤焦油中大量的胶质,常规的固定床加氢裂化和加氢精制装置的催化剂难以维持长周期运行,仅能加工煤焦油的轻质组分,通常需要把煤焦油的重组分分离出来另行加工。
发明内容
针对煤干馏或者煤气化得到的煤焦油加工难、产品附加值低等问题,本发明的目的在于提供一种煤的加工方法与系统。该加工方法可以生产柴油、汽油调和组分、芳烃和烯烃等高附加值产品,克服煤焦油加工难的问题,是一种煤、油、芳烃和烯烃一体化加工方法。
为达到上述目的,本发明提供了一种煤的加工方法,该方法包括以下步骤:
(1)煤干馏或者煤气化:使煤通过煤干馏或者煤气化,至少得到煤气和煤焦油;
(2)煤焦油加氢裂化:将步骤(1)中得到的煤焦油通过加氢裂化得到包括轻石脑油、重石脑油和柴油的产品;
(3)芳烃联合:将步骤(2)中得到的重石脑油作为原料,通过芳烃联合得到包括氢气、苯和对二甲苯的产品,以及包括液化石油气、戊烷、抽余油和重芳烃的副产品;
(4)轻烃芳构化:将步骤(2)中得到的轻石脑油和/或将步骤(3)中得到的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的组合作为原料,通过轻烃芳构化得到包括氢气、丙烷和混合芳烃的产品;
(5)丙烷脱氢和聚丙烯的制备:将步骤(4)中得到的丙烷进行丙烷脱氢与聚丙烯的制备,得到聚丙烯以及氢气产品。
在上述的煤的加工方法中,步骤(1)可以采用本领域常规的煤干馏或者煤气化工艺,优选采用煤焦油产量较高的工艺,可以为后续的加工提供较多的原料。例如KBR公司的TRIG煤气化技术(可参考《KBR传输集成式气化技术综述》,作者游伟,《化肥设计》2012年12月第50卷,第1期)。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(2)的加氢裂化是采用VCC悬浮床加氢裂化工艺(可参考发明名称为“煤焦油重馏分悬浮床加氢裂化方法及系统”的专利申请,公开号为CN101962571A,申请人为大连理工大学),并且步骤(2)中的柴 油产品的全部或部分在所述的加氢裂化中循环使用。
在本发明中,步骤(2)优选采用VCC悬浮床加氢裂化工艺,该工艺可以加工全馏分煤焦油,且>525℃馏分可达到95%的转化率。VCC悬浮床加氢裂化采用“悬浮床+固定床”反应器的流程。在悬浮床反应器中,原料中的残炭、沥青质、金属等均吸附在添加剂上发生裂化等反应,重金属和生成的焦炭最终沉积到添加剂上,添加剂随后在热高压分离器底部分离。悬浮床热裂化清洁的气体产物再去固定床反应器进一步加氢裂化和加氢精制,生产出优质的石脑油和柴油。VCC悬浮床加氢裂化技术可解决固定床加氢裂化无法长周期运行的难题,且该工艺生产的柴油调和产品硫含量达到《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》排放标准(即国V标准)。
而且,步骤(2)中的柴油产品的全部或部分可以在加氢裂化中循环使用,可以通过调节柴油循环量的方式,根据市场需要,调整产品分配,进而可以多产柴油、或者多产石脑油以多产芳烃和烯烃、或者不产柴油,全部生产芳烃和烯烃。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(3)的芳烃联合包括连续重整、催化剂再生、芳烃抽提、歧化及烷基转移、吸附分离、异构化和二甲苯精馏,其中,所述连续重整、催化剂再生、歧化及烷基转移、吸附分离、异构化可以采用美国UOP(美国UOP的专利技术可以参考至少以下5项专利:1、催化重整技术参考发明名称为“以石脑油为原料的催化重整的方法”的专利申请,公开号为CN1044488A;2、催化剂再生技术参考发明名称为“用于使催化剂颗粒再生的方法和设备”的专利申请,公开号为CN103517761A;3、歧化及烷基转移技术参考发明名称为“具有提高的转化率的芳族化合物选择性歧化方法”的专利申请,公开号为CN101668723A;4、吸附分离技术参考发明名称为“利用吸附分离和分馏回收产物的方法及装置”的专利申请,公开号为CN104159647A;5、异构化技术参考发明名称为“选择性二甲苯异构化和乙苯转化”的专利申请,公开号为CN1342631A)或法国Axens的专利技术(法国石油公司的Axens专利技术可以参考至少以下5项专利:1、催化重整技术参考发明名称为“在几个并排移动床反应区中催化重整的方法”的专利申请,公开号为CN1042559A;2、催化剂再生技术参考发明名称为“芳香烃制备或重整催化剂的再生方法”的专利申请,公开号为CN1045411A;3、歧化及烷基转移技术参考发明名称为“在两种沸石催化剂存在下烷基芳烃歧化和烷基转移的方法”的专利申请,公开号 为CN1164524A;4、吸附分离技术参考发明名称为“改进的模拟移动床分离方法与设备”的专利申请,公开号为CN1714915A;5、异构化技术参考发明名称为“包含VIII族金属和IIIA族金属的双沸石催化剂及其在芳香族C8化合物的异构化中的应用”的专利申请,公开号为CN101340976A),芳烃抽提可以采用石科院的抽提蒸馏技术(可以参考发明名称为“一种抽提蒸馏分离芳烃的方法及使用的复合溶剂”的专利申请,公开号为CN1393507A)。上述的这些工艺技术均具有丰富的业绩,技术成熟可靠,对二甲苯回收率高,纯度高(>99.8%)。步骤(3)中得到的重芳烃副产品和/或抽余油副产品可以作为高辛烷值汽油调和组分。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(4)的轻烃芳构化采用大连理工大学的轻烃芳构化技术(可以参考发明名称为“一种低碳烃临氢芳构化的工艺方法”的专利申请,公开号为CN103834437A)。利用该工艺可以加工步骤(2)和步骤(3)中得到的品种较多的副产品,如轻石脑油、液化石油气、戊烷和抽余油,得到氢气、混合芳烃和丙烷产品。
在本发明中,步骤(4)轻烃芳构化的设计,以前述步骤煤焦油加氢裂化和芳烃联合的副产品为原料加工生产混合芳烃产品,不但提高芳烃收率,还降低了产品种类,优化、减少储运设施、占地和投资。同时,步骤(4)的轻烃芳构化是非临氢操作,步骤(2)的煤焦油加氢裂化装置和步骤(3)的芳烃联合装置开车时候需要在临氢状态下操作,所以步骤(4)的轻烃芳构化装置可以在没有氢气的情况下先开车生产氢气供给加氢裂化装置和芳烃联合装置开车使用,无需外购氢气开车。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工方法还包括以下步骤:将步骤(4)中得到的混合芳烃产品作为步骤(3)中的芳烃联合的原料。
在上述的煤的加工方法中,步骤(5)的丙烷脱氢和聚丙烯的制备可以为本领域常规的丙烷脱氢和聚丙烯的制备技术,其具体工艺步骤在文本中不再赘述。在本发明中,步骤(5)中聚丙烯的制备采用的是步骤(4)的轻烃芳构化的副产品丙烷,所以原料价格低廉,经济效益更佳。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工方法还包括以下步骤:将步骤(3)和/或步骤(4)和/或步骤(5)中得到的氢气产品(该氢气产品为包含氢气的气体产品,并不是纯净的氢气)进行变压吸附(PSA)提纯后作为步骤(2)的加氢裂化所需的氢气。其中,变压吸附提纯氢气的技术是本领域的常规技术,其具体操 作步骤在文本中不再赘述。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工方法还包括以下步骤:将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气,和/或将天然气和/或甲醇作为原料生产氢气,将得到的氢气作为步骤(2)的加氢裂化所需的氢气。更优选地,将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气,和/或将天然气和/或甲醇作为原料生产氢气,是采用至少包含有变压吸附(PSA)的制氢工艺。其中,煤干馏或者煤气化煤气、天然气或甲醇的制氢工艺均可以为本领域常规的制氢工艺,并且制氢工艺优选采用包含变压吸附的制氢技术。
在本发明中,步骤(2)的加氢裂化所需的氢气可以由步骤(3)和/或步骤(4)和/或步骤(5)中得到的氢气提供,若不足的话,还可以由煤干馏或者煤气化得到的煤气和/或天然气和/或甲醇作为原料生产氢气来提供。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工方法还包括以下步骤:将步骤(1)的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气后得到的含硫、氮的杂质,通过硫磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品;和/或将步骤(2)的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质,通过硫磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品。所述硫磺回收联合装置可以为本领域常规的硫磺回收联合装置。在本发明中,原料煤中的硫、氮等杂质进入煤焦油的部分在煤焦油加氢裂化工艺中转化,进入煤气的部分在制氢工艺中分离,然后均可通过硫磺回收联合装置制成硫磺和液氨产品,既增加了经济价值,又减少了环境污染。
在本发明提供的煤的加工方法中,加工路线包括煤干馏或者煤气化、煤焦油加氢裂化、芳烃联合、轻烃芳构化、丙烷脱氢、聚丙烯制备等工艺,主要产品包括符合国V标准的柴油、苯、对二甲苯、重芳烃、聚丙烯(或者丙烯)和(高辛烷值)汽油调和组分等。加工流程内各工艺之间原料和产品互供、减少低价值产品种类,优化储运设施、降低储运投资。产品种类集中,且附加值高。打破传统煤加工方式,延长煤化工加工流程,提高产品经济价值。并且加工手段灵活,各产品的分布可以根据市场需要进行灵活调配:多产柴油、多产汽油、多产芳烃或者多产烯烃都可以通过比较简单的手段予以实现。
另外,申请人具体地引入本公开文本中全部提到的参考文献的全部内容。
另一方面,本发明还提供了一种煤的加工系统,其至少包括:煤干馏或者煤气化 装置、煤焦油加氢裂化装置、芳烃联合装置、轻烃芳构化装置、丙烷脱氢装置和聚丙烯制备装置,其中,所述煤干馏或者煤气化装置的煤焦油出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的原料入口,所述煤焦油加氢裂化装置的重石脑油出口连接于所述芳烃联合装置的原料入口,所述煤焦油加氢裂化装置的轻石脑油出口和/或所述芳烃联合装置的液化石油气出口、戊烷出口和抽余油出口中的一个或几个连接于所述轻烃芳构化装置的原料入口,所述轻烃芳构化装置的丙烷出口连接于所述丙烷脱氢装置,所述丙烷脱氢装置的丙烯出口连接于所述聚丙烯制备装置的原料入口。
在上述的煤的加工系统中,优选地,所述轻烃芳构化装置的混合芳烃出口连接于所述芳烃联合装置的原料入口。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工系统还包括至少包含有变压吸附设备的制氢装置,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置包括单独的变压吸附设备,所述芳烃联合装置、轻烃芳构化装置和丙烷脱氢装置的氢气出口中的一个或几个连接于所述变压吸附设备,所述变压吸附设备的提纯后氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。
在上述的煤的加工系统中,优选地,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置包括煤干馏或者煤气化煤气制氢装置,并且所述煤干馏或者煤气化装置的煤气出口连接于所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的原料入口,所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。
在上述的煤的加工系统中,优选地,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置包括天然气制氢装置和/或甲醇制氢装置,并且所述天然气制氢装置和/或甲醇制氢装置的氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。
在本发明的煤的加工系统中,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置可以包括煤干馏或者煤气化煤气制氢装置、天然气制氢装置、甲醇制氢装置、单独的变压吸附设备中的一种或几种的组合,以使得煤焦油加氢裂化所需的氢气由芳烃联合和/或轻烃芳构化和/或丙烷脱氢中得到的氢气提供,若不足的话,还可以由煤干馏或者煤气化得到的煤气和/或天然气和/或甲醇作为原料生产氢气来提供。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工系统还包括硫磺回收联合装置,所述硫磺回收联合装置连接于所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的含硫、氮的杂质出口,和/或连接于所述煤焦油加氢裂化装置的含硫、氮的杂质出口。
在本发明提供的煤的加工系统中,各装置之间物料互相供应,实现有机结合,没有排放污染,且都实现了各种物料的最大价值。
综上所述,本发明提供的煤的加工方法与系统可以生产柴油、(高辛烷值)汽油调和组分、芳烃和烯烃等高附加值产品,克服了煤焦油加工难的问题,并且极大地提高了煤化工产品的经济价值,同时根据市场需要,可以对产品进行灵活分配,是一种新型煤、油、芳烃、烯烃一体化加工路线与系统。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的煤的加工方法及系统的流程与结构示意图。
主要组件符号说明:
煤干馏或者煤气化装置1、煤焦油加氢裂化装置2、芳烃联合装置3、轻烃芳构化装置4、丙烷脱氢装置5、聚丙烯制备装置6、至少包含有变压吸附设备的制氢装置7、硫磺回收联合装置8,
煤入口11、煤气出口12、煤焦油出口13,
煤焦油加氢裂化装置的原料入口21、煤焦油加氢裂化装置的氢气入口22、轻石脑油出口23、重石脑油出口24、柴油出口25、煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质出口26,
芳烃联合装置的重石脑油原料入口31、芳烃联合装置的混合芳烃原料入口32、芳烃联合装置的氢气出口33、液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的出口34、重芳烃出口35、苯出口36、对二甲苯出口37,
轻烃芳构化装置的轻石脑油原料入口41、轻烃芳构化装置的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种原料入口42、轻烃芳构化装置的氢气出口43、轻烃芳构化装置的丙烷出口44、混合芳烃出口45,
丙烷脱氢装置的原料入口51、丙烷脱氢装置的氢气出口52、丙烯出口53,
聚丙烯制备装置的原料入口61、聚丙烯出口62,
至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气原料入口71、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的煤气原料入口72、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气出口73、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的含硫、氮的杂质出口74,
硫磺回收联合装置的至少包含有变压吸附设备的制氢装置得到的含硫、氮的杂质原料入口81、硫磺回收联合装置的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质原料入 口82、硫磺出口83、液氨出口84。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
如图1所示,本发明提供的煤的加工方法可以包括以下步骤:
(1)煤干馏或者煤气化:使煤通过煤干馏或者煤气化,至少得到煤气和煤焦油;
(2)煤焦油加氢裂化:将步骤(1)中得到的煤焦油通过加氢裂化得到包括轻石脑油、重石脑油和柴油的产品;
(3)芳烃联合:将步骤(2)中得到的重石脑油以及步骤(4)中得到的混合芳烃产品作为原料,通过芳烃联合得到包括氢气、苯和对二甲苯的产品,以及包括液化石油气、戊烷、抽余油和重芳烃的副产品;
(4)轻烃芳构化:将步骤(2)中得到的轻石脑油和/或将步骤(3)中得到的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的组合作为原料,通过轻烃芳构化得到包括氢气、丙烷和混合芳烃的产品;
(5)丙烷脱氢和聚丙烯的制备:将步骤(4)中得到的丙烷进行丙烷脱氢与聚丙烯的制备,得到聚丙烯以及氢气产品;
(6)将步骤(3)和/或步骤(4)和/或步骤(5)中得到的氢气产品进行变压吸附(PSA)提纯后作为步骤(2)中的加氢裂化所需的氢气;并且采用至少包含有变压吸附(PSA)的制氢工艺将步骤(1)中的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气,并将得到的氢气作为步骤(2)中的加氢裂化所需的氢气;
(7)将步骤(1)中的煤干馏或者煤气化得到的煤气作为原料生产氢气后得到的含硫、氮的杂质,通过硫磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品;并且将步骤(2)中的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质,通过硫磺回收联合装置得到硫磺和液氨产品。
在上述的煤的加工方法中,步骤(1)可以采用本领域常规的煤干馏或者煤气化工艺,优选采用煤焦油产量较高的工艺,可以为后续的加工提供较多的原料。例如KBR公司的TRIG煤气化技术(可参考《KBR传输集成式气化技术综述》,作者游伟,《化肥设计》2012年12月第50卷,第1期)。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(2)中的加氢裂化是采用VCC悬浮床 加氢裂化工艺(可参考发明名称为“煤焦油重馏分悬浮床加氢裂化方法及系统”的专利申请,公开号为CN101962571A,申请人为大连理工大学),并且步骤(2)中的柴油产品的全部或部分在所述的加氢裂化中循环使用。
在本发明中,步骤(2)优选采用VCC悬浮床加氢裂化工艺,该工艺可以加工全馏分煤焦油,且>525℃馏分可达到95%的转化率。VCC悬浮床加氢裂化采用“悬浮床+固定床”反应器的流程。在悬浮床反应器中,原料中的残炭、沥青质、金属等均吸附在添加剂上发生裂化等反应,重金属和生成的焦炭最终沉积到添加剂上,添加剂随后在热高压分离器底部分离。悬浮床热裂化清洁的气体产物再去固定床反应器进一步加氢裂化和加氢精制,生产出优质的石脑油和柴油。VCC悬浮床加氢裂化技术可解决固定床加氢裂化无法长周期运行的难题,且该工艺生产的柴油调和产品硫含量达到《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》排放标准(即国V标准)。
而且,步骤(2)中的柴油产品的全部或部分可以在加氢裂化中循环使用,可以通过调节柴油循环量的方式,根据市场需要,调整产品分配,进而可以多产柴油、或者多产石脑油以多产芳烃和烯烃、或者不产柴油,全部生产芳烃和烯烃。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(3)中的芳烃联合包括连续重整、催化剂再生、芳烃抽提、歧化及烷基转移、吸附分离、异构化和二甲苯精馏,其中,所述连续重整、催化剂再生、歧化及烷基转移、吸附分离、异构化可以采用美国UOP(美国UOP的专利技术可以参考至少以下5项专利:1、催化重整技术参考发明名称为“以石脑油为原料的催化重整的方法”的专利申请,公开号为CN1044488A;2、催化剂再生技术参考发明名称为“用于使催化剂颗粒再生的方法和设备”的专利申请,公开号为CN103517761A;3、歧化及烷基转移技术参考发明名称为“具有提高的转化率的芳族化合物选择性歧化方法”的专利申请,公开号为CN101668723A;4、吸附分离技术参考发明名称为“利用吸附分离和分馏回收产物的方法及装置”的专利申请,公开号为CN104159647A;5、异构化技术参考发明名称为“选择性二甲苯异构化和乙苯转化”的专利申请,公开号为CN1342631A)或法国Axens的专利技术(法国石油公司的Axens专利技术可以参考至少以下5项专利:1、催化重整技术参考发明名称为“在几个并排移动床反应区中催化重整的方法”的专利申请,公开号为CN1042559A;2、催化剂再生技术参考发明名称为“芳香烃制备或重整催化剂的 再生方法”的专利申请,公开号为CN1045411A;3、歧化及烷基转移技术参考发明名称为“在两种沸石催化剂存在下烷基芳烃歧化和烷基转移的方法”的专利申请,公开号为CN1164524A;4、吸附分离技术参考发明名称为“改进的模拟移动床分离方法与设备”的专利申请,公开号为CN1714915A;5、异构化技术参考发明名称为“包含VIII族金属和IIIA族金属的双沸石催化剂及其在芳香族C8化合物的异构化中的应用”的专利申请,公开号为CN101340976A),芳烃抽提可以采用石科院的抽提蒸馏技术(可以参考发明名称为“一种抽提蒸馏分离芳烃的方法及使用的复合溶剂”的专利申请,公开号为CN1393507A)。上述的这些工艺技术均具有丰富的业绩,技术成熟可靠,对二甲苯回收率高,纯度高(>99.8%)。步骤(3)中得到的重芳烃副产品和/或抽余油副产品可以作为高辛烷值汽油调和组分。
在上述的煤的加工方法中,优选地,步骤(4)中的轻烃芳构化采用大连理工大学的轻烃芳构化技术(可以参考发明名称为“一种低碳烃临氢芳构化的工艺方法”的专利申请,公开号为CN103834437A)。利用该工艺可以加工步骤(2)和步骤(3)中得到的品种较多的副产品,如轻石脑油、液化石油气、戊烷和抽余油,得到氢气、混合芳烃和丙烷产品。
在本发明中,步骤(4)轻烃芳构化的设计,以前述步骤煤焦油加氢裂化和芳烃联合的副产品为原料加工生产混合芳烃产品,不但提高芳烃收率,还降低了产品种类,优化、减少储运设施、占地和投资。同时,步骤(4)中的轻烃芳构化是非临氢操作,步骤(2)中的煤焦油加氢裂化装置和步骤(3)中的芳烃联合装置开车时候需要在临氢状态下操作,所以步骤(4)中的轻烃芳构化装置可以在没有氢气的情况下先开车生产氢气供给加氢裂化装置和芳烃联合装置开车使用,无需外购氢气开车。
在上述的煤的加工方法中,步骤(5)中的丙烷脱氢和聚丙烯的制备可以为本领域常规的丙烷脱氢和聚丙烯的制备技术,例如丙烷脱氢技术可以采用UOP的Oleflex丙烷脱氢工艺技术(可以参考发明名称为“用于将丙烷脱氢成丙烯的新反应器流程”的专利申请,公开号为CN102811985A),聚丙烯制备技术可以采用INEOS公司的Innovene气相法工艺技术(可以参考发明名称为“利用烷基铝的分阶段加入的气相丙烯聚合法”的专利申请,公开号为CN101627058A)。在本发明中,步骤(5)中聚丙烯的制备采用的是步骤(4)中的轻烃芳构化的副产品丙烷,所以原料价格低廉,经济效益更佳。
在上述的煤的加工方法中,步骤(6)中的变压吸附提纯氢气的技术是本领域的常规技术,可以采用四川天一公司的变压吸附技术(可以参考发明名称为“从焦炉煤气中提纯氢气的方法”的专利申请,公开号为CN1355131A)。步骤(6)中的煤干馏或者煤气化煤气的制氢工艺可以为本领域常规的制氢工艺,并且制氢工艺优选采用包含变压吸附的制氢技术。该变压吸附的技术可以采用上述的CN1355131A中的变压吸附技术。
根据本发明的具体实施方式,优选地,上述的煤的加工方法还包括以下步骤:将天然气或者甲醇作为原料生产氢气,将得到的氢气作为步骤(2)中的加氢裂化所需的氢气。更优选地,将天然气或者甲醇作为原料生产氢气,是采用至少包含有变压吸附(PSA)的制氢工艺。天然气或甲醇的制氢工艺可以为本领域常规的制氢工艺,并且制氢工艺优选采用包含变压吸附的制氢技术。该变压吸附的技术可以采用上述的CN1355131A中的变压吸附技术。
在本发明中,步骤(2)中的加氢裂化所需的氢气可以由步骤(3)和/或步骤(4)和/或步骤(5)中得到的氢气提供,若不足的话,还可以由煤干馏或者煤气化得到的煤气和/或天然气和/或甲醇作为原料生产氢气来提供。
在上述的煤的加工方法中,步骤(7)中的硫磺回收联合装置可以为本领域常规的硫磺回收联合装置,例如可以参考发明名称为“SWSR-1硫回收装置及工艺”的专利申请中的硫磺回收联合装置,公开号为CN103482583A。在本发明中,原料煤中的硫、氮等杂质进入煤焦油的部分在煤焦油加氢裂化工艺中转化,进入煤气的部分在制氢工艺中分离,然后均可通过硫磺回收联合装置制成硫磺和液氨产品,既增加了经济价值,又减少了环境污染。
如图1所示,本发明提供的煤的加工系统可以至少包括:煤干馏或者煤气化装置1、煤焦油加氢裂化装置2、芳烃联合装置3、轻烃芳构化装置4、丙烷脱氢装置5、聚丙烯制备装置6、至少包含有变压吸附设备的制氢装置7、硫磺回收联合装置8;
其中,所述煤干馏或者煤气化装置1至少设有煤入口11、煤气出口12和煤焦油出口13,
所述煤焦油加氢裂化装置2至少设有煤焦油加氢裂化装置的原料入口21、煤焦油加氢裂化装置的氢气入口22、轻石脑油出口23、重石脑油出口24、柴油出口25、煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质出口26,
所述芳烃联合装置3至少设有芳烃联合装置的重石脑油原料入口31、芳烃联合装置的混合芳烃原料入口32、芳烃联合装置的氢气出口33、液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的出口34(这几种产品的出口可以分开设置,为了简化,在图1中将它们绘制为一个出口)、重芳烃出口35、苯出口36、对二甲苯出口37,
所述轻烃芳构化装置4至少设有轻烃芳构化装置的轻石脑油原料入口41、轻烃芳构化装置的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种原料入口42、轻烃芳构化装置的氢气出口43、轻烃芳构化装置的丙烷出口44、混合芳烃出口45,
所述丙烷脱氢装置5至少设有丙烷脱氢装置的原料入口51、丙烷脱氢装置的氢气出口52、丙烯出口53,
所述聚丙烯制备装置6至少设有聚丙烯制备装置的原料入口61、聚丙烯出口62,
所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置7至少设有至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气原料入口71、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的煤气原料入口72、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气出口73、至少包含有变压吸附设备的制氢装置的含硫、氮的杂质出口74,
所述硫磺回收联合装置8至少设有硫磺回收联合装置的至少包含有变压吸附设备的制氢装置得到的含硫、氮的杂质原料入口81、硫磺回收联合装置的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质原料入口82、硫磺出口83、液氨出口84;
所述煤干馏或者煤气化装置1的煤焦油出口13连接于所述煤焦油加氢裂化装置的原料入口21,
所述煤焦油加氢裂化装置2的重石脑油出口24连接于所述芳烃联合装置的重石脑油原料入口31,所述煤焦油加氢裂化装置2的轻石脑油出口23连接于所述轻烃芳构化装置的轻石脑油原料入口41,
所述芳烃联合装置3的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种的出口34连接于所述轻烃芳构化装置的液化石油气、戊烷和抽余油中的一种或几种原料入口42,
所述轻烃芳构化装置的丙烷出口44连接于所述丙烷脱氢装置的原料入口51,所述轻烃芳构化装置4的混合芳烃出口45连接于所述芳烃联合装置的混合芳烃原料入口32,
所述丙烷脱氢装置5的丙烯出口53连接于所述聚丙烯制备装置的原料入口61,
所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气原料入口71连接于所述芳烃联 合装置的氢气出口33、轻烃芳构化装置的氢气出口43以及丙烷脱氢装置的氢气出口52,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置的煤气原料入口72连接于所述煤干馏或者煤气化装置1的煤气出口12,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气出口73连接于煤焦油加氢裂化装置的氢气入口22,
所述硫磺回收联合装置的至少包含有变压吸附设备的制氢装置得到的含硫、氮的杂质原料入口81连接于所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置的含硫、氮的杂质出口74,所述硫磺回收联合装置的煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质原料入口82连接于所述煤焦油加氢裂化后得到的含硫、氮的杂质出口26。
在上述的系统中,所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置可以包括煤干馏或者煤气化煤气制氢装置和/或单独的变压吸附设备,并且所述芳烃联合装置、轻烃芳构化装置和丙烷脱氢装置的氢气出口中的一个或几个连接于所述单独的变压吸附设备,和/或所述煤干馏或者煤气化装置的煤气出口连接于所述煤干馏或者煤气化煤气制氢装置的原料入口,并且还可以包括天然气制氢装置和/或甲醇制氢装置,天然气源连接于所述天然气制氢装置,和/或甲醇源连接于所述甲醇制氢装置,并且所述至少包含有变压吸附设备的制氢装置的氢气出口连接于所述煤焦油加氢裂化装置的氢气入口。在图1中,为了简化,将煤干馏或者煤气化煤气制氢装置和单独的变压吸附设备绘制为一个装置。
下面以一具体实施例来对本发明的技术方案进行详细说明。下述的实施例采用上述的方法和系统。具体而言,煤气化是采用KBR公司的TRIG煤气化技术,煤焦油加氢裂化是采用VCC悬浮床加氢裂化工艺技术,芳烃联合是采用Axens公司的成套技术其中至少包括上述的五项专利技术,轻烃芳构化是采用大连理工大学的轻烃芳构化技术,丙烷脱氢是采用UOP的Oleflex丙烷脱氢工艺技术,聚丙烯的制备是采用INEOS公司的Innovene气相法工艺技术。
以褐煤为原料,经过煤干馏得到煤焦油。以200万吨/年煤焦油作为VCC悬浮床加氢裂化的原料,煤焦油加氢裂化装置的主要产品有轻石脑油、重石脑油和柴油。其中重石脑油作为芳烃联合装置的原料,轻石脑油作为轻烃芳构化装置的原料,柴油作为柴油调和组分产品送出装置。
重石脑油进入芳烃联合装置的连续重整装置进行催化重整反应,主要产品为重整生成油(C6+)。来自轻烃芳构化装置的主要产品混合芳烃作为原料进入芳烃联合装 置,与重整生成油(C6+)汇合,经过芳烃联合装置的其他装置即芳烃抽提装置、歧化及苯甲苯分离装置、吸附分离装置和异构化装置加工。芳烃联合装置的产品包括:含氢气体、液化石油气、戊烷、抽余油、苯、对二甲苯和重芳烃产品。其中,重芳烃产品送至煤焦油加氢裂化装置回炼;液化石油气、戊烷和抽余油产品提供给轻烃芳构化装置作为原料。轻烃芳构化装置的产品有含氢气体、丙烷和混合芳烃,混合芳烃又作为芳烃联合装置的原料。轻烃芳构化装置的丙烷产品作为原料进入丙烷脱氢装置和聚丙烯制备装置,生产得到聚丙烯产品。
芳烃联合装置的含氢气体,与轻烃芳构化装置的含氢气体以及悬浮床煤焦油加氢裂化装置的含硫低分气(含氢)一起经过变压吸附提纯后供给VCC悬浮床煤焦油加氢裂化装置使用。
由于煤焦油中杂质含量高、碳氢比高,需要消耗大量的氢气,上述装置生产的氢气不足以满足加氢裂化的需要,需要再设置制氢装置制氢补充需要,制氢装置采用天然气为原料。
整个加工路线的最终产品为柴油、苯、对二甲苯和聚丙烯产品。如果以生产对二甲苯最多为原则,不产柴油,最多可产对二甲苯80万吨/年、苯41万吨/年、聚丙烯20万吨/年。
柴油产品性质:
表1柴油产品性质

苯产品性质:
产品满足石油苯GB/T3405-2011的技术要求,其质量指标见下表。
表2石油苯(GB/T3405-2011)质量指标

对二甲苯产品性质:
满足中华人民共和国石油化工行业标准SH1486.1-2008中的优等品的指标要求。石油对二甲苯(SH1486.1-2008)优等品质量指标如下。
表3石油对二甲苯(SH1486.1-2008)优等品质量指标


太阳城集团本发明提供的煤的加工方法与系统可以生产柴油、(高辛烷值)汽油调和组分、芳烃和烯烃等高附加值产品,克服了煤焦油加工难的问题,并且极大地提高了煤化工产品的经济价值,同时根据市场需要,可以对产品进行灵活分配,是一种新型煤、油、芳烃、烯烃一体化加工路线与系统。

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