煤焦油深加工加氫工藝解析

1、修養(yǎng)率瞬范乂劣本科生畢業(yè)論文設計）打印專用紙煤焦油深加工加氫工藝姚明明化學化工學院學院應用化學專業(yè) 2012級 指導教師：高和軍摘要：煤焦油是煤在高溫干餾和氣化過程中的副產(chǎn)品，由于其在煤液化過程中 總是產(chǎn)生大量的刺激性氣味、生成副產(chǎn)品屬于黑色或黑褐色粘稠狀液體，占據(jù)在整個煉焦干煤的3%-4%，化合物主要是由0、N、S組成。煤焦油屬于煤炭化的 副產(chǎn)品.我國煤焦油的加工除約2/3通過蒸餾、結晶和精制等工藝提取萘、酚、蒽、 苊、吲哚、聯(lián)苯等化工產(chǎn)品外，其余均作為粗燃料代替重油直接燒掉，而煤焦油 的直接燃燒會產(chǎn)生大量的S0和NO,造成嚴重的環(huán)境污染。煤焦油的產(chǎn)量隨著 我國煤炭化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而急劇增長，

2、若進行直接填埋處理會造成資源的極大浪 費，也會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的危害。在對煤焦油的開發(fā)利用過程中，出現(xiàn)了中低溫煤焦油加氫技術，能將煤焦油轉化成潔凈的燃料以解決煤焦油回收利用問題 并能為緩解能源危機做出巨大貢獻。關鍵詞：煤焦油；預處理；加氫裂化Deep processing of coal tar hydrogenation processMin gmi ng YaoApplied Chemistry Educatia n. College of Chemistry and Chemical Engin eeri ngGrade 2012 Instructor: Hejun GaoAbstra

3、ct:Coal tar is a byproduct of coal gasification and high-temperature carbonization process, since it is always a large amount of the odor in the coal liquefact ion process, byproducts gen erated bel ongs to a black or dark brow n viscous liquid, occupying the entire dry coking coal 3 % to 4%, compou

4、nd mainly by 0, N, S comp onen ts. Coal tar by-product of coal bel onging. Process ing 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,

5、 the rest are used as raw fuel bur ned directly in stead of heavy oil, and coal direct bur ning tar will produce large amounts of SO and NO, caus ing serious en vir onmen tai polluti on. with the developme nt of Chin a's coal chemical in dustry and the rapid growth of production of coal tar, if

6、direct Iandfill disposal will result in a great waste of resources, will the ecological en vir onment caus ing serious harm .In the development and utilization of coal tar, the emergenceof low temperature coal tar hydroge natio n tech no logy, coal tar can be conv erted into clea n fuel in order to

7、solve the problem of coal tar recycling and energy to make a significant contribution to alleviate the en ergy crisis.Key words： coal tar; pretreatment; hydrocracking1養(yǎng)軍瞬屹丈劣本科生畢業(yè)論文（設計）打印專用紙目錄摘要1.Abstract1.緒論2.1煤焦油3.1.1煤焦油性質3.1.2瀝青性質3.2加氫裂化工藝3.2.1力卩氫裂化開車方案 3.2.2加氫裂化定義4.2.3管道吹掃方法4.2.4管道吹掃氣源4.3預處理工藝5.3

8、.1預處理工藝流程5.3.2預處理開工油流程6.4設備投用7.4.1離心泵7.4.2加熱爐8.4.3減壓塔8.4.4預處理工段緊急停工簡要步驟 9參考文獻10致謝11I摩花李舟勒施土學本科牛畢業(yè)論文(設計)打印專用紙緒論我國作為一個煤炭大國，社會經(jīng)濟活動開展的主要能源就是煤炭，在我國漫 長的煤炭利用史上，煤炭的利用方式一直較為粗放，煤炭在熱解和氣化過程中產(chǎn) 生的煤焦油一直都沒有得到很好的利用，在強調經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的今天，煤焦油 的高效清潔利用成為能源領域關注的重要問題 。煤是我國的主要化石能源，其 主導地位在今后相當長的時間內(nèi)不會發(fā)生根本的變化 0我國的能源結構是以煤 炭為主，也是焦炭的生產(chǎn)大

9、國，焦炭的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物一煤焦油； 因此，我國煤焦油產(chǎn)量很高，2011年產(chǎn)量已經(jīng)達到1750萬噸；據(jù)相關報道，到 2015年，國內(nèi)中高溫煤焦油已經(jīng)突破 2000萬噸3 o煤焦油是煤在高溫干餾和氣化過程中的副產(chǎn)品，由于其在煤液化過程中總是 產(chǎn)生大量的刺激性氣味、生成副產(chǎn)品屬于黑色或黑褐色粘稠狀液體，占據(jù)在整個 煉焦干煤的3%-4%，化合物主要是由0、N、S組成。煤焦油屬于煤炭化的副產(chǎn) 品。我國煤焦油的加工除約2/3通過蒸餾、結晶和精制等工藝提取萘、酚、蒽、 苊、吲哚、聯(lián)苯等化工產(chǎn)品外，其余均作為粗燃料代替重油直接燒掉，而煤焦油 的直接燃燒會產(chǎn)生大量的 SO和NO,造成嚴重的環(huán)境污染

10、5。煤焦油的產(chǎn)量隨 著我國煤炭化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而急劇增長，若進行直接填埋處理會造成資源的極大 浪費，也會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的危害。 在對煤焦油的開發(fā)利用過程中，出現(xiàn)了 中低溫煤焦油加氫技術，能將煤焦油轉化成潔凈的燃料以解決煤焦油回收利用問 題并能為緩解能源危機做出巨大貢獻?！把芯勘砻?，采用加氫工藝可以完成煤焦油脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬、不 飽和烴飽和、芳烴飽和等反應，從而改善其安定性，獲得高品質的清潔燃料油 ?！?國外煤焦油加工產(chǎn)業(yè)概況：國外煤焦油加工技術以集中、規(guī)模大、品種多、效益 好而占優(yōu)勢。國外煤焦油加工的特點主要是：煤焦油加工為獨立的企業(yè)而不附屬 鋼鐵企業(yè)管轄；焦油蒸餾技術為多塔式工藝，

11、自動化控制水平和產(chǎn)品檢驗水平高； 產(chǎn)品的品位等級高，附加值高 。本文主要講述煤焦油深加工工藝預處理開工流 程和主要設備投用。51煤焦油1.1煤焦油性質煤焦油是煤在干餾和氣化過程中獲得的液體產(chǎn)品。根據(jù)干餾溫度和方法的不同可得到以下幾種焦油：1低溫(450650C )干餾焦油；2低溫和中溫(600800E)發(fā)生爐焦油；3中溫(9001000C)立式爐焦油；4高溫(1000 r)煉焦焦油。無論哪種焦油，均為具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠狀液體，簡稱焦 油。下面論述的焦油性質系指高溫煉焦焦油。焦油閃點為96100C，自燃點為580630T，燃燒熱為 35700 39000kJ/kg。焦油在 20%

12、的密度介于 1.10 1.25g/cm3，其值隨著溫度的升高而降低。焦油在20%以上時的密度可按下式確定:d0=d20 0.007(t 20)式中，d0為焦油在20%的密度；t為實測密度時的溫度9。高溫煤焦油黑色粘稠液體，相對密度大于1.0,含大量瀝青，其他成分是芳烴及雜環(huán)有機化合物。包含的化合物已被鑒定的達400余種。低溫煤焦油也是黑色粘稠液體，其不同于高溫煤焦油是相對密度通常小于1.0,芳烴含量少，烷烴含量大，其組成與原料煤質有關。低溫干餾焦油是人造石油油的重要來源之一， 經(jīng)高壓加氫制得汽油、柴油等產(chǎn)品。1.2瀝青性質瀝青的物理性質包括黏滯性、塑性、表面張力及密度等10。瀝青所具有的各種特

13、 殊性質是由它的化學組成所決定的。瀝青是一種由約5000種含3個環(huán)以上的多環(huán)芳香族的單體化合物以及少量高分子似炭黑的物質所組成的低共熔混合物。這種獨特的化學組成決定了瀝青的熱塑特性。在這些多環(huán)芳香族中已被分離鑒定的 有100多種，它們大多是帶復雜化學結構的高級芳香烴，其中也有一些含氧、含 氮、含硫的雜環(huán)化合物，它們都是縮合的多環(huán)化合物。2加氫裂化工藝2.1加氫裂化開車方案加氫裂化開車方案主要內(nèi)容：1催化劑的填裝；2氮氣置換氣密：a分餾系 統(tǒng)氣密；b.反應系統(tǒng)氮氣氣密；c.反應系統(tǒng)引進氮氣氣密；d.投用循環(huán)氫壓縮機； e.點燃反應加熱爐；f.投用增壓壓縮機和補充氫壓縮機，反應系統(tǒng)進行各個等級 氣

14、密。3催化劑的硫化；4引進開車低氮油步驟；5分流系統(tǒng)循環(huán)脫水方案；6. 鈍化方案；7.切換新鮮原料油方案；8產(chǎn)品質量調整；9開車過程的危險性分析； io開車過程12。2.2加氫裂化定義加氫裂化是重油深度加工的主要技術之一，即在催化劑存在的條件下，在高溫及較高的氫分壓下，在 C-C鍵斷裂的反應，可以使大分子烴類轉化為小分子 烴類，使油品變輕的一種加氫工藝13。加氫裂化就是在催化劑的作用下， 烴類和非烴類化合物加氫轉化，烷烴， 烯 烴進行裂化，異物化和少量環(huán)化反應， 多環(huán)化物最終轉變?yōu)閱苇h(huán)化物，加氫裂化 系用具有裂化和加氫兩種作用的雙功能催化劑。因此，加氫裂化實質上是在催化劑的作用下進行催化加氫裂

15、化。加氫方案含餾分焦油的催化加氯，有離照和中壓兩種。加氫后的汽油鎦份則 經(jīng)過重整方法以提耐其辛烷值這個方案是屬于破壞加氫性貿(mào)的，因此設備比較巨大，技術比較復雜。根據(jù)原料的性貿(mào)，加氮后的產(chǎn)品中還有一部分須加以特殊加 工取得潤滑油14。2.3管道吹掃方法公稱直徑600mm的管道，采用壓縮空氣進行多次間斷排放的方法進行吹 掃，管道系統(tǒng)吹掃前應符合下列要求：1管道吹掃系統(tǒng)中不應安裝孔板、儀表件、法蘭連接的調節(jié)閥、流量計、節(jié) 流閥、安全閥等，并對已焊在管道上的閥門和儀表件采取相應的保護措施；2不參與系統(tǒng)吹掃的設備和管道系統(tǒng)應與吹掃系統(tǒng)隔離；3管道支架、吊架要牢固，必要時應予以加固。2.4管道吹掃氣源利用

16、裝置內(nèi)容積較大的設備作為儲氣罐， 各系統(tǒng)選取合適的進氣點利用空壓 機向設備內(nèi)輸入壓縮空氣，然后輻射式向外吹掃與設備相連的所有管線，再通過吹掃干凈的管線進入下一設備吹掃與之相連的所有管線。每一個系統(tǒng)所進入的設 備應盡量少，而且必須通過吹掃干凈的管線進入設備。管道吹掃技術要求：1吹掃方案進行技術交底，參加吹掃工作的施工人員清楚吹掃系統(tǒng)的劃分及 吹掃施工要求，排放點的位置；2管道吹掃壓力不得超過容器和管道系統(tǒng)的設計壓力；3吹掃時應以最大流量進行間斷性吹掃，空氣流速不得小于20m/s；吹掃控制閥門應快開快關，以保證管道內(nèi)有一定的壓力，排放時將雜質帶出；4吹掃過程中應以設備口、安全閥出入口、調節(jié)閥出入口

17、、流量計入口等作摩花李舟勒施土學本科牛畢業(yè)論文（設計）打印專用紙為排放口，并在排放口處用涂白色油漆的鐵皮做靶板進行檢查，在5min內(nèi)靶板上無鐵銹及其他雜物為合格；5. 吹掃過程中應用木棒間斷性敲擊管線，吹出的贓物不得進入已清理合格的設備或管道系統(tǒng)；6經(jīng)吹掃合格的管道系統(tǒng)內(nèi)的排放口和設備口應及時恢復，拆除試壓時安裝的盲板并作好記錄，加裝正式墊片，把緊螺絲.；7對于管道上無控制閥門的管道，無法進行系統(tǒng)吹掃，在安裝時逐根、逐段 由車間班組長、技術人員檢查合格后，報監(jiān)理/建設單位檢查，合格后由各 方簽字確認后，方可逐段向上安裝；8為保證將管線吹掃和清洗干凈，對支管、彎曲較多或長距離管道應分段進行吹掃；

18、9吹掃排放口截面宜和被吹掃管道截面相同，或稍小于被吹掃管道截面；10.對于外線系統(tǒng)管線，如果利用裝置內(nèi)閥門無法進行控制吹掃排放，在交 界處安裝臨時閥門進行吹掃，吹掃合格后再拆除臨時設施；11進入設備之前首先核對設備設計壓力，不能低于吹掃空氣的壓力，封閉 所有人孔，與設備相連的、暫時不吹掃的管線應關閉第一道閥門，以防氣 體串入其它無關設備及管線，并提前拆開各個排放口。進入設備之前必須 通過設備技術負責人同意；12. 用0.6MPa的空壓機向儲氣設備內(nèi)輸送壓縮空氣，系統(tǒng)內(nèi)壓力表達到0.6MPa左右進行吹掃；13. 吹掃過程中建設單位應協(xié)同配合檢查驗收，合格后連通管線進入下一吹掃 系統(tǒng)。3預處理工藝

19、3.1預處理工藝流程原料油自罐區(qū)經(jīng)過P-2301A/B泵送入離心機S-1101進行三相分離，脫除原 料油中的水，渣和油。水和油渣通過離心機下口槽排到廢料槽中進行處理。離心過后的原料油進入進料緩沖罐V-1101，緩沖罐的原料油經(jīng)P-1101A/B泵送入E-1101換熱器，E-1101換熱器進口前有一條1058線即為原料油濾后不合格線， 次線連至界區(qū)濾后不合格線。原料油在E-1101換熱器換熱后進入 V-1101/1閃蒸罐，經(jīng)過閃蒸罐后由 P-1101C/D泵送至加熱爐F-1101，通過加熱爐加熱后原料油進入減壓塔 T-1101, 在減壓塔中分離成塔底重油，塔中中段油和塔頂減頂油。塔底重油是由泵P

20、-1104外送至蒸汽發(fā)生器E-1104,產(chǎn)生的蒸汽通過PV-1016 調節(jié)閥送入蒸汽分水罐中。塔底重油取樣檢測是否合格，合格的塔底重油改線進 入瀝青造粒，不合格重油通過瀝青返回線進入界區(qū)原料油返回線中送入原料油 罐。塔層中部采出中段油，中段油自減壓塔采出需用P-1103A/B泵打出，但在泵 出口改線：1可直接送往E-1102換熱器，換熱后送往E-1101換熱器后通過LV-1007和LV-1008調節(jié)閥進行減壓塔的上下回流；2經(jīng)過TV-1012溫度調節(jié)閥調節(jié)進入返塔總管中一起進行上下回流；3中段油通過FV-1005流量調節(jié)閥送至E-1106水冷換熱器，換熱后的中段 油直接送往罐區(qū)中段油罐，經(jīng)過

21、FV-1005還可以將中段油送至 V-1201精 制進料緩沖罐，作為反應工段的原料油進行加氫精制。塔頂采出減頂油：減頂油經(jīng)過空冷A-1101減壓塔頂空冷器后進入 E-1103換 熱器后送入V-1102減頂油罐。減頂油罐中的油通過 P-1102A/B泵出口改線：1.經(jīng)FV-1012調節(jié)閥返塔回流；2直接送入E-1105A/B換熱器，經(jīng)過換熱器后進入E-1102換熱器后進入V-1103熱沉降罐，經(jīng)過熱沉降罐的油與 V-1102罐的合格減頂油直接送出；3通過FV-1010調節(jié)閥將合格的減頂油送出，一部分進入分餾系統(tǒng)，一部分進入罐區(qū)。V-1102罐水泡中的油水通過 P-1105A/B泵打送到E-110

22、5換熱 器進入V-1103罐，而V-1103罐的水泡中的污水經(jīng)過 E-1105換熱器通過 LDV-1017調節(jié)閥外送至污水處理。3.2預處理開工油流程在開工條件滿足下，為安全考慮首先進行冷油運。首先將罐區(qū)的原料油罐到 原料油泵前的流程打通，開啟泵之前認真檢查泵的入口管線、閥門、法蘭是否安 裝齊全，無松動無滴漏現(xiàn)象，泵體潤滑油液位處于軸承液位的2/3以上，并進行盤車檢查。灌泵即打開入口閥，使原料注滿泵體排空空氣，保證泵體內(nèi)沒有空氣。 然后開啟泵，當泵的出口處的壓力表保持不變時緩慢打開出口閥，讓其原料油能夠正常通過。準備好后將罐區(qū)的原料油通過泵送至離心機前，即通過離心機前PV-1001壓力調節(jié)閥送

23、入原料油返回線打回罐區(qū)，這是開工的第一步，同時檢查返回線上的流量計是否能投入正常使用。待運行正常后，打通跨離心機副線，將原料油打入進料緩沖罐，經(jīng)過P-1101A/B泵送到E-1101換熱器前改線至1058線，即濾后 不合格線，最終送回罐區(qū)。此線運行一段時間檢測調節(jié)閥和流量計是否能夠正常 運行，流程是否有滴漏現(xiàn)象，并且保持進料緩沖罐的液位為40%-60%之間。待 運行正常繼續(xù)向后打通后面的流程，首先檢查后面流程是否打通即加熱爐、減壓 塔是否投用，下一步改線關閉1058線的閥門打開進E-1101換熱器的閥門，讓原 料油進入換熱器，出來的油進入 V-1101/1原料閃蒸罐，閃蒸罐的液位達到 40%

24、左右就可以開啟P-1101C/D泵，將原料油送至加熱爐（因試運行首先進行的是冷 油運不需要點燃加熱爐）。為能將原料油送至加熱爐通過調節(jié) FV-1017調節(jié)閥管 道流量保持在8噸/時。加熱爐內(nèi)盤管較多，原料油大約需要 20分鐘才能從加熱爐流出（一般通過 加熱爐出口溫度遠傳和壓力遠傳進行判斷）。原料油由加熱爐進入減壓塔后，待減壓塔塔底液位升至40%左右時，開啟重油泵P-1104A/B，將原料油送至換熱器 后，在E-1104出口處進行改線通過瀝青不合格線送至界區(qū)原料油返回線最后進 入罐區(qū)。此過程稱為冷油運。4設備投用4.1離心泵4.1.1啟動前的準備：1認真檢查泵的入口管線，閥門，法蘭，壓力表接頭是

25、否安裝齊全、符合要求，冷卻水是否暢通，底腳螺栓及其他連接部分有無松動。2向軸承箱加入潤滑油（或潤滑脂），油面處于軸承箱液面計的三分之二。3. 盤車檢查轉子是否輕松靈活，檢查泵體內(nèi)是否有金屬碰擊聲或摩擦聲。4裝好靠背輪防護罩，嚴禁護罩和靠背輪接觸。5. 清理泵體機座，搞好衛(wèi)生工作。6. 開啟入口閥，使液體充滿泵體，打開放空閥，將空氣趕凈后關閉，若是熱 油泵，貝U不允許放空閥趕空氣，防止熱油竄出自燃。（如有專門放空管線 及油罐可以向放空管線趕空氣和冷油）。7. 熱油泵在啟動前，要緩慢預熱，特別在冬天應使泵體與管道同時預熱使泵 體與輸送介質的溫度差在50°C以下。8. 封油引入油泵前必須充

26、分脫水。4.1.2離心泵的啟動：1. 泵入口閥全開，出口閥全關，啟動電機全面檢查機泵的運轉情況。2. 當泵出口壓力高于操作壓力時逐步開出口閥門，控制泵的流量、壓力。3. 檢查電機電流是否在額定值以內(nèi)。如泵在額定流量運轉而電機超負荷時， 應停泵檢查。4. 熱油泵正常時，應打入封油。4.1.3另外還應注意：1離心泵在任何情況下都不允許無液體空轉，以免零件損壞。2. 熱油離心泵，一定要預熱，以免冷熱溫差太大，造成事故。3. 離心泵啟動后，在出口閥未開的情況下，不允許長時間運行（小于12分 鐘）。4. 在正常情況下，離心泵不允許用入口閥來調節(jié)流量，以免抽空，而應用出 口閥來調節(jié)4.1.4離心泵切換時，

27、應做到：1. 備用泵啟動之前應做好全面檢查及啟動前的準備工作。熱油泵應處于完全 預熱狀態(tài)。2. 開泵入口閥，使泵體內(nèi)充滿介質并用放空排凈空氣。3. 啟動電機，然后檢查各部的振動情況和軸承的溫度，確認正常，電流穩(wěn)定， 泵體壓力高于正常操作壓力，逐步將出口閥門開大，同時相應將正泵閥門 關小直至關死并停泵。如熱油泵應做好預熱工作。4.1.5離心泵停運時，應注意：1. 先把泵出口閥關閉，再停泵，防止泵倒轉，倒轉對泵有危害，使泵體溫度 很快上升，造成某些零件松動。2. 停泵注意軸的減速情況，如時間過短，要檢查泵內(nèi)是否有磨、卡等現(xiàn)象。3. 如是熱油泵，再停沖洗油或封油，打開進出口管線平衡閥或連通閥，防止

28、進出口管線凍凝。4. 如該泵要修理，就必須蒸汽掃線，拆泵前要注意泵體壓力，如有壓力，可 能進出口閥關不嚴。4.2加熱爐加熱爐的工作原理是燃料氣或者燃料油在爐內(nèi)經(jīng)過燃燒放出熱量在輻射，在對流室主要通過煙氣對流，把熱量傳遞給爐管，爐管通過傳導和對流把熱量傳遞 給爐管內(nèi)介質。在點燃加熱爐之前需要對燃料氣系統(tǒng)內(nèi)進行氮氣置換，用蒸汽吹掃爐膛20分鐘左右，采樣分析爐膛內(nèi)可燃氣體小于0.5%即為合格。點燃加熱爐各火嘴常明燈，經(jīng)燃料氣壓控閥改為手動后稍開，點各主火嘴，調節(jié)二次風門及擋板，使 火嘴火焰短齊明亮并下藍上端稍有紅色即可，調整火焰使爐膛內(nèi)溫度輻射與對流 層溫度達到660C左右，爐出口原料油溫度維持在

29、300°C。4.3減壓塔減壓塔的正常平衡操作必須在穩(wěn)定的真空度下進行，真空度的高低對全塔 氣、液相負荷大小，平穩(wěn)操作影響很大。減壓塔操作中，維持真空度的穩(wěn)定，對平穩(wěn)操作，產(chǎn)品質量合格，產(chǎn)品收率穩(wěn)定起著決定性作用。在減壓爐出口油溫度、 進料油流量、塔底汽提流量計回流量均不變的條件下，如果真空度降低，就改變了塔內(nèi)油品壓力與溫度平衡關系，提高了油品的飽和蒸氣壓，相應油品分壓增高， 使油品沸點升高，從而降低了進料的氣化率、收率降低。在操作上，由于氣化率 下降塔內(nèi)回流減少，各溜出口溫度上升，因此在把握溜出口操作條件時，真空度變化除調節(jié)好產(chǎn)品收率，也是相應調節(jié)好溜出口溫度，當真空度高時溜出口溫度 可適當降低，真空度低時溜出口溫度要適當調高。4.4預處理工段緊急停工簡要步驟預處理工段緊急停工步驟：第一步：急停加熱爐 F-1101，切斷XCV1002、XCV1003、XCV1007，全關燃