50萬噸年煤焦油加氫技術(shù)交流報告

1、 PAGE 18 新疆奎山寶塔石化有限公司50萬噸/年煤焦油加氫技 術(shù) 交 流 報 告 寧夏寶塔聯(lián)合化工有限公司新疆奎山寶塔石化有限公司煤化工項目部2012.3.6新疆奎山寶塔石化有限公司50萬噸/年焦油加氫技術(shù)交流報告考察單位：北京華福工程有限公司青島華東設(shè)計院上海華西化工科技有限公司陜煤集團(tuán)上海勝幫遼寧圜球石油化工工程技術(shù)有限公司1、工藝方案1.1項目來源 新疆奎山寶塔石化有限公司240萬噸/年蘭炭項目配套50萬噸/年焦油加氫項目。 1.2工藝方案研究的依據(jù)1）120萬噸/年半焦（蘭炭）多聯(lián)產(chǎn)焦油加氫項目； 2）半焦尾氣分析數(shù)據(jù)； 3）按照水上焦油約8萬噸/年自產(chǎn)，48萬噸外購高，中焦油；

2、 4）本次規(guī)劃界區(qū)內(nèi)不包含公用工程部分，所有公用工程按照有依托考慮；5）加氫裝置所用的氫氣由半焦尾氣提取，純度99.9%(wt)；6）原料油按照水上油、水下油兩種直接管道供應(yīng)到擬建項目界區(qū)考慮；7) 界區(qū)內(nèi)包括規(guī)劃的工藝裝置、輔助設(shè)施；8）界區(qū)內(nèi)不設(shè)控制室，只設(shè)遠(yuǎn)傳控制站。1.3工藝技術(shù)方案考慮的原則 1）其所得的產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到可能的最高標(biāo)準(zhǔn)。2）優(yōu)化工藝流程，使其達(dá)到最少的投資，最低的能耗。3）滿足國家對環(huán)保、安全衛(wèi)生的要求標(biāo)準(zhǔn)。4）以最低的投資達(dá)到最大的效益。 5）連續(xù)運轉(zhuǎn)1.5年。（12000小時）1.4工藝方案考察 論證 對比 目前建成的焦油加氫裝置大致分為兩類: 第一類是加氫精制流程

3、,如云南開遠(yuǎn)1萬噸/年；哈氣化4萬噸/年。第二類是加氫裂化流程，如寶泰隆10萬噸/年高溫焦油。 正在建設(shè)或正在規(guī)劃的大唐30萬噸/年，烏蘭20萬噸/年，陜西神木縣錦豐源潔凈煤科技有限公司10萬噸/年,鄂爾多斯50萬噸/年，慶華集團(tuán)公司烏蘇圖10萬噸/年。 第一類加氫精制流程技術(shù)優(yōu)缺點: 該類焦油加氫工藝的優(yōu)點: 工藝流程簡單，反應(yīng)壓力較低，投資低，可操作性好，連續(xù)運行周期長，氫氣耗量低。 該類焦油加氫工藝的缺點：由于加氫原料沒有預(yù)處理（固體雜質(zhì)未脫除）催化劑床層容易賭塞，對加氫原料煤焦油穩(wěn)定性要求高。即原料范圍比較窄。 第二類加氫裂化流程技術(shù)優(yōu)缺點: 該類焦油加氫工藝的優(yōu)點:加氫進(jìn)料范圍寬，蒽

4、油也可以進(jìn)行裂化（但不能全部輕質(zhì)化，其僅僅最高達(dá)到50%以下）。汽油餾分產(chǎn)率略高。 該類焦油加氫工藝的缺點：工藝流程復(fù)雜，反應(yīng)壓力較高，投資高，可操作性較差，連續(xù)運行周期短，裂化段容易飛溫（煤焦油芳烴含量高的特點決定），氫氣耗量高。汽柴油組分同樣不能達(dá)到國家汽柴油標(biāo)準(zhǔn)。煤焦油具有以下突出的特點： 1）密度大、芳烴含量高、烯烴含量高、膠質(zhì)含量高、氧含量高、氮含量高。加熱特別容易結(jié)焦，可裂解性能差，且容易氧化變質(zhì)。儲運過程需要氮氣保護(hù)。2）金屬鹽含量高，容易乳化。3）機(jī)械雜質(zhì)含量高，溶解水含量高，采用離心分離方法分離機(jī)械雜質(zhì)和溶解水比較適宜。4）粘度高，腐蝕性強(qiáng)，對設(shè)備材料等級要求高。根據(jù)煤焦油的

5、特點，其工藝技術(shù)方案為：水下焦油經(jīng)溶劑萃取后,萃余油和水上焦油混合進(jìn)入提酚單元,切出酚油餾分后提取工業(yè)酚。從提酚單元分餾塔來的塔底油和提酚后的脫酚油混合進(jìn)入50萬噸/年煤焦油加氫裝置。水下油溶劑萃余油作為重質(zhì)燃料油產(chǎn)品銷售或自用燃料油。 汽柴油加氫裝置所需氫氣采用半焦尾氣經(jīng)過脫氧、變換、PSA制取，其工流程說明見2.3。主要產(chǎn)品：優(yōu)質(zhì)芳烴-1組分，10.62萬噸/年，作為汽油調(diào)和組分或溶劑萃取后分別出售環(huán)烷基溶劑油和芳香基溶劑油，最好作為重整原料出售。優(yōu)質(zhì)芳烴-2組分， 21.61萬噸/年，作為柴油調(diào)和組分或優(yōu)質(zhì)低硫燃料油出售，或調(diào)和為合格柴油出售。副產(chǎn)品： 燃料氣，0.93萬噸/年，界區(qū)內(nèi)自

6、用燃料，剩余部分作為制氫原料或自用燃料。 燃料油，9.65萬噸/年，工藝裝置自用或作燃料油出售。 工業(yè)酚，2.99萬噸/年，進(jìn)一步精制后可以生產(chǎn)精酚。1.5項目組成 50萬噸/年溶劑萃取裝置（中科院專利技術(shù)），溶劑消耗約0.5% 50萬噸/年汽柴油加氫裝置（需要氫氣1.86萬噸/年，約8000標(biāo)立方/時） 8000Nm3/h （1.86萬噸/年）煤氣制氫裝置 配套公用工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施(原料罐區(qū)、產(chǎn)成品罐區(qū)、消防、安全設(shè)施、中控室、分析化驗，水、電、汽、風(fēng)配套等)。2、加工方案研究21第一工藝方案（推薦方案）2.1.1 編制依據(jù)擬建項目的原料為煤低溫干餾得到的水上焦油約11.28萬噸/年，水下

7、焦油約38.66萬噸/年。2.1.2 總工藝流程簡要說明水上油和水下油混合進(jìn)入常減壓蒸餾裝置，該裝置分離出的350餾分作為50萬噸/年延遲焦化裝置進(jìn)料。由于水下焦油鹽含量高，其電脫鹽的可行性需要試驗考察。延遲焦化和汽柴油加氫裝置所產(chǎn)的燃料氣（C1-C4輕烴）送入脫硫裝置入口進(jìn)行脫硫，作為制氫原料或燃料。由于缺少煤焦油詳細(xì)分析數(shù)據(jù)，延遲焦化裝置產(chǎn)出的焦炭硫含量無法確定，若硫含量較高，銷售價格低于普通低硫焦，建議作為CFB鍋爐燃料使用；若硫含量較低，可作為產(chǎn)品出售。本方案的主要優(yōu)點：1）延遲焦化裝置不設(shè)蒸餾系統(tǒng)可以節(jié)省投資。2）焦化生成油直接進(jìn)常減壓蒸餾裝置，可以避免其接觸空氣氧化。（焦化生成油被

8、氧化產(chǎn)物主要是膠狀物對加氫裝置十分不利。）3）常減壓、焦化、加氫三套裝置熱聯(lián)合運行，減少投資，提高全廠熱量利用率，大幅降低油品氧化造成的加氫難度增加，可以適當(dāng)降低氫耗，延長加氫操作周期。加工方案總流程見附圖1。2.1.3 全廠物料平衡該技術(shù)方案的物料平衡見表2.1-1。表2.1-1 全廠物料平衡序號名稱產(chǎn)率，%數(shù)量，萬噸/年備注一原料1水上焦油21.67%11.28界區(qū)外管道送來2水下焦油 74.20%38.66界區(qū)外管道送來3氫氣 4.14%2.16界區(qū)外供給入方總計100.0052.11二產(chǎn)品1芳烴-1組分28.40%14.78成品銷售2芳烴-1組分56.45%29.40成品銷售3焦炭11

9、.05%5.764自用燃料及其它3.441.795損失0.660.33出方合計100.0050.98三加工指標(biāo)1輕油收率84.852綜合商品量49.983綜合商品率95.902.1.4 產(chǎn)品產(chǎn)量及用途2.1.4.1 主要產(chǎn)品：1）優(yōu)質(zhì)芳烴-1組分，14.78萬噸/年，作為汽油調(diào)和組分或溶劑萃取后分別出售環(huán)烷基溶劑油和芳香基溶劑油，最好作為重整原料出售。2）優(yōu)質(zhì)芳烴-2組分，29.40萬噸/年，作為柴油調(diào)和組分或優(yōu)質(zhì)低硫燃料油出售，或調(diào)和為合格柴油出售。2.1.4.2 副產(chǎn)品：1）燃料氣，1.79萬噸/年，作為制氫原料或自用燃料。2）焦炭（延遲生焦），5.76萬噸/年，作為低硫焦銷售或作為自用燃

10、料。2.2第二工藝方案（參考方案）2.2.1 總工藝流程簡要說明水下焦油進(jìn)入50萬噸/年溶劑萃取裝置，分離出的萃取油和水上焦油混合作為提酚單元進(jìn)料，經(jīng)蒸餾切取酚油餾分經(jīng)過酸堿洗滌提出工業(yè)酚，脫酚酚油和提酚單元分餾塔底油混合作為50萬噸/年加氫裝置進(jìn)料；分離出萃余油作為燃料油出售。原料經(jīng)過加氫后，得到芳烴-1組分（精制汽）、芳烴-2組分（精制柴油），加氫分餾塔底剩余一部分350-400餾分，可作為農(nóng)用柴油?；蚋鶕?jù)季節(jié)調(diào)整生產(chǎn)方案，夏秋季節(jié)將350-400餾分調(diào)入柴油組分，冬春季節(jié)將其作為農(nóng)用柴油或優(yōu)質(zhì)燃料油銷售。煤焦油溶劑萃取技術(shù)屬于中國科學(xué)院工程熱物理研究所的專利技術(shù)，第一套工業(yè)裝置已經(jīng)成功運

11、行3年。采用溶劑萃取技術(shù)可以降低建設(shè)投資，可以改變?nèi)軇┍全@得不同的萃取油收率，萃余油流動性好可以作燃料油銷售。但萃余油熱值稍低，硫含量、灰分含量高，可以適量調(diào)和其他油品滿足市場需要的熱值。汽柴油加氫裝置所需氫氣采用半焦煤氣經(jīng)過脫氧、變換、PSA制取，其工流程說明見2.3。 加工方案總流程見附圖2。2.2.2 全廠物料平衡該技術(shù)方案的物料平衡見表2.2-1。2.2.3 產(chǎn)品產(chǎn)量及用途2.2.3.1 主要產(chǎn)品：1）優(yōu)質(zhì)芳烴-1組分，10.62萬噸/年，作為汽油調(diào)和組分或溶劑萃取后分別出售環(huán)烷基溶劑油和芳香基溶劑油，最好作為重整原料出售。2）優(yōu)質(zhì)芳烴-1組分，21.61萬噸/年，作為柴油調(diào)和組分或優(yōu)

12、質(zhì)低硫燃料油出售，或調(diào)和為合格柴油出售。3）重柴油組分，5.99萬噸/年，可作為農(nóng)用柴油出售，根據(jù)季節(jié)，夏天不出，冬春季出。2.2.3.2 副產(chǎn)品：1）燃料氣，0.93萬噸/年，作為制氫原料或自用燃料。2）燃料油，9.65萬噸/年，工藝裝置自用或作燃料油出售。3）工業(yè)酚，2.99萬噸/年，進(jìn)一步精制后可以生產(chǎn)精酚。表2.2-1 全廠物料平衡序號名稱產(chǎn)率，%數(shù)量，萬噸/年備注一原料1水上焦油21.79%11.28界區(qū)外管道送來2水下焦油 74.61%38.66界區(qū)外管道送來3氫氣 3.60%1.86界區(qū)外供給入方總計100.00%51.81二產(chǎn)品1芳烴-1組分20.52%10.62成品銷售2芳烴

13、-1組分41.72%21.61成品銷售3重柴油11.58%5.99 成品銷售 4自用燃料及其它1.78%0.93制氫或自用 5燃料油18.65%9.65自用或出售 6工業(yè)酚5.75%2.99出方合計100.00%51.81三加工指標(biāo)1輕油收率62.242綜合商品量 50.913綜合商品率98.23上述兩個工藝方案對比: 1) 參考方案輕油收率高,但焦炭價格低造成整體收益少于推薦方案。焦炭價格800元/噸，而燃料油價格2800元/噸左右。簡單從總收益看，方案一略差。2）方案二每年消耗溶劑1665噸左右，總生產(chǎn)成本略高于放案一，但方案一中延遲焦化裝置投資高于放案二中的溶劑萃取裝置。3）方案二的加氫

14、進(jìn)料經(jīng)過溶劑萃取后可以有效延長加氫裝置生產(chǎn)周期。因為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)被萃取到萃余油中。4）建議以后對水下油先進(jìn)行離心脫水、脫渣將會效果更好。2.3制氫方案2.3.1 編制依據(jù)【參照新疆蘭炭焦油平均技術(shù)數(shù)據(jù)】原料種類、數(shù)量和主要性質(zhì)，其主要性質(zhì)見表2.3-1。表2.3-1 半焦尾氣主要性質(zhì)序號化學(xué)名稱分子式含量%（V/V）1氫氣H230.732甲烷CH47.063一氧化碳CO10.184烴類CmHn0.645二氧化碳CO210.636氮氣N2 38.697氧氣O2 0.28其他1.87100.00 設(shè)計規(guī)模裝置公稱產(chǎn)氫能力： 8000Nm3/h （6.19萬噸/年） 裝置操作彈性： 30120% 裝

15、置連續(xù)運行時間： 8000 h2.3.2 工藝流程簡要說明 由于煤氣組成沒有硫含量，無法確定煤氣是否含硫，若煤氣含硫，需進(jìn)行脫硫，本方案按煤氣已經(jīng)過脫硫考慮。煤氣經(jīng)過脫氧后送入變換裝置，在氣固相催化劑作用下將CO和蒸汽變換成H2和CO2。變換氣經(jīng)過兩段式PSA，分別脫除H20、S、CO2和N2、CH4、CO，氫氣等作為最終產(chǎn)品從塔頂流出，純度大于99.9%，產(chǎn)品氫經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后出界區(qū)，去加氫工段作為加氫原料。 加工流程示意流程簡圖見附圖3。2.3.3 產(chǎn)品規(guī)格2.3.3.1 產(chǎn)品氫氣 流量： 8000Nm3/h 純度： H299.8 CH4+N22000ppmO230ppmCO5ppmC

16、O210ppmS0.1ppm 出界區(qū)壓力： 0.8MPa(表壓) 出口溫度： 402.3.3.2 副產(chǎn)提氫解吸氣 流量： 約15000Nm3/h 出口壓力： 0.03MPa(G) 出口溫度： 402.3.4主要原材料消耗指標(biāo)序號項 目規(guī)格要求 單 位消耗指標(biāo)使用情況 備 注1半焦煤氣按照原料條件要求NM3/h79920連續(xù)主要原料2蒸汽按照原料條件要求T/h14.98連續(xù)3進(jìn)度計劃 可行性研究：需要3個月 基礎(chǔ)設(shè)計：需要時間 5-6個月 詳細(xì)設(shè)計：需要時間 5-7個月 施工建設(shè)： 需要1.5年4考察結(jié)論 經(jīng)和五家設(shè)計單位技術(shù)交流后，基本上工藝一致。五家實際情況綜上述，現(xiàn)以優(yōu)劣順序排名如下： 1

17、. 北京華福工程有限公司 2.上海華西化工上海科技有限公司 3.陜煤集團(tuán)上海勝幫 4.青島華東設(shè)計院 5. 遼寧圜球石油化工工程技術(shù)有限公司全裝置公用工程消耗匯總表*序號項目消耗量備注正常最大1循環(huán)冷卻水t/h250030002除鹽水t/h8103電力kwh1200014000不含照明等輔助用電44.0MPa蒸汽 t/h24281.0MPa蒸汽 t/h1316不含伴熱等輔助用量5儀表風(fēng)Nm3/h5607006氮氣Nm3/h48012007燃料氣kg/h16001800低熱值為8000kcal/kg 附圖1 推薦工藝方案總工藝流程圖附圖2 參考方案工藝流程示意圖附圖3 煤氣PSA制氫工藝流程示意

18、圖投資估算范圍50萬噸/年煤焦油加氫改質(zhì)項目單元表序號單元名稱單元內(nèi)容備注1焦油預(yù)處理 1.1離心分離及溶劑萃取 中科院專利1.2酚油分離 蒸餾2加氫改質(zhì)裝置 2.1加氫改質(zhì) 含酸性水汽提2.2中央控制室含DCS,SIS系統(tǒng)2.3PSA提氫12000標(biāo)方/時2.4催化劑及化學(xué)藥劑3酚油脫酚 4輔助工程4.1原料罐區(qū)、計量及卸車系統(tǒng)2*3000，1*10004.2中間產(chǎn)品罐區(qū)2*500，2*10004.3產(chǎn)品罐區(qū)及裝車、計量2*2000，2*3000，2*5004.4氣柜20000方5火炬系統(tǒng)按照上述單元表進(jìn)行估算。其它工程內(nèi)容等待基礎(chǔ)設(shè)計階段進(jìn)一步和業(yè)主協(xié)商確定。假定水、電、汽、風(fēng)供應(yīng)全廠已經(jīng)

19、統(tǒng)一規(guī)劃，本項目界區(qū)內(nèi)需要的公用工程按全部有依托考慮。2、投資估算50萬噸/年煤焦油加氫改質(zhì)項目投資估算序號工程項目或費用名稱規(guī)模 合 計萬噸/年總投資一建設(shè)投資85767.48 （一）固定資產(chǎn)投資80755.83 1工程費 73479.78 （1）焦油預(yù)處理1.1離心分離及溶劑萃取 11105.551.2酚油分離 2664（2）加氫改質(zhì)裝置 2.1加氫改質(zhì) 45254.72.2中央控制室16652.3PSA提氫40000方/時11098.892.4催化劑及化學(xué)藥劑1108.89（3）酚油脫酚2217.78（4）輔助工程4.1原料罐區(qū)、計量及卸車系統(tǒng)2x3000,1x10003769.564.2中間產(chǎn)品罐區(qū)2x500,2x10002217.784.3產(chǎn)品罐區(qū)及裝車、計量2x2000,2x3000,2x5005164.834.4氣