煤焦油加氢装置工艺简介

煤焦油加氢装置工艺简介

前言

煤焦油（即劣质燃料油）是焦油副产品，是一种碳氢化合物的复杂混合物，大部分为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。煤焦油作为一种基础资源，国际市场对它的需求非常旺盛，以其不可替代性在世界经济中占有重要位置，各国均把本国煤焦油作为重要资源加以保护。加上提炼煤焦油对环境的影响较大，发达国家很少自己提炼，宁可在国际市场上大量采购，而日本等资源缺乏国家更是采购煤焦油的大户。

而国内现有的加工煤焦油工艺存在较多的弊端，大多数企业更是直接将煤焦油出售，不仅附加低值，而且给环境造成了很大的污染。于是如何合理利用煤焦油资源，提高企业的经济效益的越来越重要并且越来越迫切。

通过通过采用高压加氢改扬帆是技术,可以降低煤焦油的含量,提高其安定性,并提高其十六烷值,产出满足优质燃料油指标要求的合格气,柴油,。我国优质燃料油短卸，燃料油进口数量逐年递增，随着国际原油价格的逐年提高，采用此工艺加工煤焦油将大大提高其附加值。下面以10万吨/年规模的煤焦油加氢项目为例，做一个详细的介绍。

项目主要工艺指标 项目 概况

项目采用上海盛邦石油化工技术有限公司的成套煤焦油加氢工艺及催化剂，以焦炉副产煤焦油为原料，生产优质燃料油。

为保证装置运转“安、稳、长、满、优”，关键设备设计充分考虑装置原料特点。 装置的氢气由净焦炉气氢提纯单元生产。 主要工艺、技术经济指标见表 序号 1 项目 主要原材料 1、 原料油 2、 净焦炉煤气 3、 保护剂 4、 加氢改质催化剂 5、 缓蚀剂 主要产品 石脑油‘ 燃料油 沥青 消耗指标 燃料气 循环水 电 净化风 脱盐水 蒸汽 能耗指标 装置占地面积 定员 单位 万吨/年 104Nm3/a 吨/m3 吨/年 万吨/年 万吨/年 万吨/年 104Nm3/a 104T/a 10kwh/a 104Nm/a 104T/a 104T/a MJ/T原料 M2 人 指标 13 12800 2 25 2 1.742 8.32 3.000 296 400．0 2427.2 648 2.88 8.0 3845 100000 30 备注 （加氢进料按77%记） （氢气含量按60%计算） 一次装入量，寿命一年 一次装入量，寿命3年 2 3 1.0MP 4 5 6

7

建设投资 万元 18000 结论：

本项目采用上海盛邦石油化工技术有限公司的成套煤焦油加氢工艺和成熟的工程技术，投资合理，可确保装置“安、满、长、稳、优”运转装置环保、职业安全卫生及消防等设施的设计符合 标准规范。本项目在技术上是可靠的

本项目各项经：济评价指标远好于行业基准值，项目奖及效益较好。并具有较强的抗风险能力，在经济上是完全可行的。

本项目的建设不仅可以解决副产劣质煤焦油污染问题，同时也可以部分解决国内油品紧张。总之，本装置的建设是必要的，应加快建设速度。

原料来源、生产规模、产品方案、 一、原料来源

煤焦油主要来自焦化厂的焦炉副产煤焦油13万吨 /年（不足时刻考虑周边地区的煤焦油资源）作为原料（加氢进料10万吨/年），器性质（假设）见表 原料油全馏分性指标

项目 全馏分原料油 密度（20C）/g.cm-3 1.1380 残炭，m% 19.59 S,m% 0.26 N，m% 1.13 C，m% 86.77 H，m% 6.44 组成，m% 烷燝 0 环烷径 0 芳径 87.7 胶质及其他 12.3 金属含量ug.g-1 其中：Cu 0.02 Ca 22.75 Mg 2.67 Ni 0.78 V 0.01 Fe 11.2 Na 0.95 二、生产规模

公称规模：10万吨/年（单套装置处理能力）；加氢部分实际处理煤焦油馏分10万吨/年。

三、年开工时数8000小时

表2-1-1 原料油全馏分性质表（假设） 项目 密度（20℃）/g·㎝残炭，m% S, m% N, m% C m% H m% 组成，m% 烷烃 环烷烃 芳烃 胶质及其他 金属含量μg·g 其中： Cu Ca Mg Ni V Fe Na ∑

产品方案

根据该焦油分析数据，本装置以焦炉焦油为原料，主要产品石脑油（C5~177℃）硫、氮、烯烃含量及其他杂质均很低，可作为石脑油出厂；燃料油（＞177℃）安定性好，硫含量低，可作为优质燃料油出厂；煤沥青作为沥青调和组分出厂或调和重质燃料油。 产品市场分析

根据周边地区市场调查，该地区煤焦油产量丰富。该项目使用13万吨/年煤焦油作为原料，其原料供应很有保证。

该项目投产后，10万吨/年煤焦油加氢改质单元，生产的8.32万吨/年轻质燃料油（柴油组分）及1.742万吨/年石脑油（汽油组分）产品，其产量对当地及周边市场需求而言，可实现当地销售，不存在市场问题。

该项目原料预分馏塔底重油约3万吨/年作为煤沥青外销。

10万吨/年煤焦油加氢改质单元副产气体可作为装置燃料气，内部使用。

3

7000Nm/h净焦炉气氢提纯单元尾气也可以作为装置自用燃料，也可外供原来的用户。 10万吨/年煤焦油加氢改质单元工艺技术方案 工艺技术方案选择

一、确定技术方案的原则

1、 采用上海胜帮石油化工技术有限公司提供的成套工艺技术。 2、 采用配套的工艺技术和成熟、可靠、先进的工程技术，确保装置设计的真题合理性。

-3 全馏分原料油 1.1380 19.59 0.26 1.13 86.77 6.44 0 0 87.7 12.3 0.20 22.75 2.67 0.78 0.01 11.2 0,95 38.56

3、 合理用能，有效降低装置的能耗，合理回收装置余热，达到先进水平。

4、 提高环保水平，加强安全措施，环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投

产。

5、 在保证性可靠的前提下，降低装置投资，最大限度实现设备国产化。 6提高装置操作灵活性，增强对市场适应能力。 二、原料加工目的

焦炉副产焦油的汽、柴油馏分有大量的烯烃、多环芳烃等不饱和烃以及硫、燃料油。氮化合物，酸度高、胶质含量高。采用加氢改质工艺，可完成脱硫、不饱和烃饱和、脱氮反应、芳烃饱和，达到改善其安定性、降低硫含量和降低芳烃含量的目的，获得优质石脑油和 燃料油。三、该装置装置的加氢工艺技术主要操作条件

根据煤焦油的分析数据，该装置反应器主要操作条件如下： 表3-1-1工艺条件

反应总压/mpa / 15.7

－１

保护剂体积空速Ｈ / 0.75 保护剂平均反应温度/℃ 345

－２

主精制剂量体积空速/Ｈ 0.3 主精制剂平均反应温度/℃ 375

－１

精制油硫含量/ug.g 179

－１

精制油氮含量/ug.g 954 *注:采用上海胜帮专用基金煤焦油加氢裂化催化剂. 四、工艺流程选择

分馏塔系统：采用“分馏塔+稳定塔）流程

分馏塔设置重沸炉，使分馏塔具备精馏段和提取段，实现汽油与柴油的清晰分割，柴油收率高，与蒸汽汽提操作方式相同，可避免柴油雾浊问题，并因减少水存在量大大减弱或避免了分馏塔顶系统的稳定塔顶系统有液态水存在位置的湿硫化氢腐蚀，利于保证争馏部份的“安、稳、长、满、优”操作。

主要核心工艺条件

装置生产灵活性和可靠性的核心在于反应空速的控制及原料芳烃含量的控制。

装置设计基础数据：试验提供原料基础数据，经优化试验后才能确定完整的装置工程设计基础数据。

二、工程技术主要特点

1、 反应部分采用炉前混氢、冷高分流程。

2、 为尽量减少换热结垢和防止反应器顶部催化剂床层堵塞，以及提高换热器传热效率

和延长运转周期，要求缸区原料油仿储缸采用惰性气体保护。原料油进装置经过过滤器（反冲洗介质为自身原料油），脱除大于25微米的固体杂质颗粒。 3、 反应进料加热炉采用纯辐射型号圆筒炉。

4、 精制柴油高于100度以上热量用于加热稳定塔重沸液和低分油。

5、 催化剂采用分级装置填技术，有效降低反应器的压降，降低床层温差，提高催化剂

效率。

6、 高压换热器采用混合原料，提高换热效率，减少换热面积。

7、 采用新型加氢反应器分布器技术，更均匀的分散物流，便催化剂床层的径向温差更

小。

8、 高分液位控制采用高低液位开关方式，安全可靠，准确性高。 9、 催化剂硫化采用湿法硫化方法。

10、正常操作反应器入口温度通过调节换热器来实现。第一、第三反应器床层入口温度通过调节急冷氢量来控制。

11、采用三相（油、汽、水）分离的立式冷高压分离器。 12、催化剂再生采用器外再生方式。

13、分馏部分采用“分馏+稳定）流程，分馏塔按设重沸炉方式操作。 产品的主要技术规格

表3-2-1＜177度汽油馏分性质 S/ug.g－１ ＜0.5 ＜0.5 2.6 90 16 92.75 N/ug.g烷烃 －１组成分析/% 环烷烃 芳烃 芳潜% 表3-2-2177-360度汽油馏分性质 密度(20℃)/ g.cm凝点/℃ 闪点/℃ 十六烷值（计算值） S/ug.g－１－３ ０.８７０４ ＜-50 56 37．8 ＜05 ＜1.0 N/ug.g－１ 物料平衡

表3-3-1 10万吨/年煤焦油加氢改质单元物料平衡 原料油 化学氢 小计 Ｈ2Ｓ ＮＨ３ Ｈ２Ｏ Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ ｉＣ４ Ｃ４ 石脑油 轻质燃料油

ｗｔ％ 入方 100 6．31 106．31 出方 0．25 1．25 2．5 0．12 0．09 0．62 0．5 0．36 17．42 83．2 万吨/年 10 0．631 10．631 0．025 0．125 0．25 0．012 0．009 0．062 0．05 0．036 1．742 8．32 ｔ／ｈ 12．5 0．789 13．289 0．031 0．156 0．313 0．015 0．011 0．078 0．063 0．045 2．177 10．4

小计 106．31 10．361 13．289 工艺流程简介

（一）生产流程简述

装置主要包括原料预馏分（脱水的切尾）、反应部分和分馏部分。 原料预馏分部分

从灌区来的原料油经原料油过滤器除去≥25u的固体颗粒，与预分馏塔顶汽换热升温后，与预分馏塔中段回流 换热升温，然后与预分馏塔底重油换热升温，最终经预分馏塔进料加热炉加至180℃进入原料油预分馏塔（脱水），塔顶汽经冷凝后进入预分馏塔顶回流罐并分离为汽油和含油污水，一部分汽油做塔顶回流使用，一部分汽油作加氢单元原料使用；预分馏塔（脱水）的拔头油由塔底排出，在经过换热和加热炉加热达到360℃后进入预分馏塔（切尾），预分馏塔（切尾）底重油，作为沥青出装置，而其它馏出馏分混合后作为氢单元原料使用。

反应部分

经过预处理后的煤焦油进入加氢原料油缓冲罐，原料油缓冲罐用燃料气气封。自原料油缓冲罐来的原料油经加氢进料泵增压后，在流量控制下与混合氢混合，经反应流出物∕反应进料换热器换热后，然后经反应进料加热炉加热至反应所需温度，进入加氢改质反应器。装置共有3台反应器，各设一个催化剂床层，反应器间设有注入急冷氢的设施。

自反应器出来的反应流出物经反应流出物∕反应进料、反应流出物∕低分油换热器、反应流出物∕反应进料换热器依次与反应进料、低分油、反应进料换热、然后经反应流出物空冷器及水冷器冷却至45℃，进入高压分离器。为了防止反应流出物中的铵盐在低温部分析出，通过注水泵将冲洗水注到反应流出物空冷器上游侧的管道中。

冷却后的反应流出物在高压分离器进行油、气、水三相分离。高分气（循环氢）经循环氢压缩机入口分液缸分液后，进入循环氢压缩机升压，炮兵分两路：一路作为急冷氢进反应器；一路与来之新氢压缩机的新氢混合，混合氢与原料油混合作为反应进料。含硫、含氨污水自高压分离器底部排出至酸性水汽提装置处理。高分油相在液位控制下经减压调节阀进入低压分离器，其闪蒸汽气体排至工厂燃料气管网。

低分油经精制柴油/低分油换热器和反应流出物/低分油换热器分别与精制柴油、反应流出物换热后进入分馏塔斯社。入塔温度用反应流出物/低分油换热器旁路调节控制。

新氢经新氢压缩机入口 分液缸经分液后进入新氢压缩机，经二级升压后与循环氢混合。 分馏部分

从反应部分来的低分油经精制柴油/低分油换热器、反应流出物/低分油换热器换热至上75度左右进入分馏塔。塔底设重沸炉，塔顶油气经塔顶空冷器和水冷却器冷凝冷却至４０度，进入分馏塔顶回流缸进行气、油、水三相分离。闪蒸子网掩码气体排至燃料气管网。含硫含氨污水与高分污水一起送出装置。油相经分馏塔顶回流泵升压后作为塔顶回流，一部分作为粗汽油去稳定塔。

从分馏塔顶回流缸来的粗汽油经稳定汽油（精制石脑油）／粗汽油换热后进入汽油稳定塔。稳定塔底用精制柴油作稳定重沸器热源，稳定塔塔顶油气经稳定塔顶水冷却器准绳凝冷却至４０度，进入稳定塔顶回流缸进行气、油、水三相分离。闪蒸出的气体排至燃料气管网。含硫含氨污水与高分污水一起送出装置。油相经稳定塔顶回流泵升压后大部分作为塔顶回流，小部分作为轻油排入不合格油中出装置。塔顶稳定汽油作为石脑油去缸区。

为了抑制硫化氢对塔顶管道和换热设备的腐蚀，在分馏塔和稳定塔塔顶管道注入缓蚀剂措施。绶蚀剂量自绶蚀剂缸经绶蚀剂泵注入塔顶管道。

（二）催化剂预硫化与再生部分

1、催化剂预硫化流程 为了催化剂具有活性，新鲜的或再生后的催化剂在使用前都必须进行预硫化。本设计采 用气相硫化方法，硫化剂为CS2。 2、催化剂再生

催化剂在运转过程中将逐渐失去活性，为了使失活的催化剂恢复活性，本装置考虑器外 再生方法。之所以不考虑催化器内再生方式是为了保护装置设备安全，防止出现反应系统高压设备被腐蚀破坏，同时减少碱渣排放量。 （三）开工停工条件 开工时，开工油自油缸区来，经原料脱水、过滤后，经原料油绶冲缸、加氢油料泵进入系统，待高分、低分建立液位后，反应部分建立循环。反应部分催化预硫化的同时，开工油引至柴油/低分油换热器，向分馏部分进油，待柴油汽提塔建立液位后，分馏部分可以建立循环，这样可以缩短开工时间。 停工时，原料油绶缸中存油经不合格油线排出装置。反应部分油从低压分离器经不合格油线排出装置。分馏部分油经产品线或不合格油线排出装置。 自动控制水平

根据10万吨/年煤焦油加氢改质单元工艺过程特点，规模及目前国内外登记表生产及应用状况，应该装置所设计的登记表自动控制系统将达国内外同类型装置的先进工作者水平，以实能现集中控制、强化管理、平稳操作、安全生产，提高产品产量和质量，降低能耗，从而使工厂实现“安、稳、长、满、优”生产操作，提高经济效益，增强企业在市场上的竞争力。根据目前登记表自动化技术不断更新，登记表自动化水平不断提高的特点和今后登记表的发展均势，结合应该项目的具体情况，确定本装置的控制系统采用当前技术先进、成熟可靠的集散控制系统（以下简称DCS），工艺装置DCS的操作站、控制站及附属设备全部集中于中心控制室，进入集中操作、控制和管理。

1、10万吨/年煤焦油加氢改质单元采用DCS进行集中监视，控制和操作。DCS融合了计算机技术、通讯技术和图形显示技术，以微处理器训核心，对生产过程进行集中操作和分散控制，具有精确度高，可靠性好和维护工作量少等特点，可为实现先进控制和优化控制创造良好的环境。 2、根据工艺特点和要求，设置性能可靠、技术先进的紧急停车及安全连锁（ESD·SIS，以下简称ESD）及事故预报警、报警信号，以确保生产操作人员及设备的安全。

3、根据工艺装置的特点，生产操作的安全需要及防爆要求，在有易燃易爆及有毒气体存在的危险场所，设置性能可靠的可燃气体和有毒气体检测报警系统。

4、 进出生产装置的原料及产品，辅助系统及公用工程等设置相应的计量登仪表。

控制室

1、中心控制室

装置内设中心控制室，按10万吨/年煤焦油加氢改质单元、7000NM3/H净煤气提纯单元的需要考虑。 主要仪表清单

主要仪表清单（参考）

序号 一 1 2 3 二 1 2 三 1 2 3 4 四 1 五 1 （1） （2） （3） 2 3 六 1 七 1 2 3 4 5 6 八 1 2 3 4 九 十 十一

仪表名称 温度测量仪表 双金属温度计 铠装热电偶 多点热电偶 压力表 普通压力表 膜合压力表 流量仪表 法兰取压节流装置 普通转子流量计 高压转子流量计 高压法兰取压节流装置 液位仪表 双色玻璃板液位计 电动单元组合仪表 变送器 智能压力、压差变送器 外浮筒液位变送器 高压外浮筒液位变送器 安全栅 报警设定器 分析仪表 可燃气体检测报警仪 执行器 自力式调节阀 气缸闸阀（含电磁阀） 高压调节阀（含电气阀门定位器） 三通调节阀（含电气阀门定位器） 仪表盘箱台 安全栅端子柜 电源柜 仪表箱 DCS（含PSA0 ESD 机组部分控制仪表 单位 支 支 支 块 块 台 台 台 台 台 台 台 台 台 个 点 台 台 台 台 台 台 个 套 套 数量 15 90 3 80 10 12 12 3 6 25 55 18 3 118 30 15 28 3 1 6 6 5 2 1 1 55 1 1 调节阀（含电气阀门定位器） 台 气动切断球阀（含电磁阀） 台 24VDC直流稳压电源（冗余） 台

第六节 主要设备选择 主要设备选择原则 1反应器

八十年代初，国内的设计、科研、制造、使用单位共同开始对引进的热壁加氢反应器技术进行了消化吸收于技术开发，在“七·五”期间被列为国家重点科技项目攻关。并在案1988年生产出第一台国产锻焊结构热壁加氢反应器。通过技术攻关锻炼了一大批科技人员，并在反应器的科研、设计、制造、检测、维护等方面积累了大量的宝贵经验。近年来该项技术在我国发展很快，我国设计的锻焊热壁结构反应器基本上都在国内制造，最大内径为方便用户4215㎜，最大壁厚为281㎜，反应器单台重量约有961吨。

通过对上述锻焊结构热壁加氢反应器技术的攻关和设计制造工作，国内已掌握了Cr－Mo钢材料锻焊反应器的设计、制造、检测等关键技术。国内为反应器内构件技术大开发、研究专门建立了必要的试验架，并取得了较多的研究经验。这一切都为现在开展大型化、高强度铬钼钢加氢反应器的研究打下了良好的基础。

以前国内热壁加氢反应器的材质采用SA336-F22CL3，从国际加氢反应器所用材质的发展看，已经研制出更新的材质SA336-F22V，与SA336-F22CL3相比，新材质的抗氢腐蚀、抗损伤、抗氢剥离、抗回火脆性和强度等方面都有较大提高。

本设计考虑设置精致反应器三台，主题材质选用0Cr18Ni9Ti，目的再有缩短制造周期。 二、加热炉

本装置共有三台加热炉;

预分馏塔进料加热炉，设计热负荷约3.0Mw; 反应进料加热炉设计热负荷为2.0Mw; 分馏塔底重沸炉，设计热负荷为2.0Mw。 炉型选择

预分馏塔进料加热炉炉型为辐射-对流圆筒形加热炉。

由于其余两台加热炉热负荷较小，为节省投资、方便操作，所以反应进料加热炉与分馏塔底重沸炉炉型均为纯辐射型圆筒炉

主要材料选择

炉体主要材料选择Q235-B. 炉管材料：预分馏塔进料加热炉炉管材料为1Cr5Mo,反应进料加热炉炉管材料为TP321H,分馏塔底重沸炉炉管材料为20#钢

三、主要设备

该装置共有主要设备约80台，详见设备规格表（表3-6-1）其中： 反应器 3台 塔器 4台 换热器 20台 空冷器 68片 容器 16台 加热炉 3座 往复式压缩机 2台 泵 26台 过滤器 2套

加氢装置消耗指标及能耗 一，消耗指标与化学药剂耗量

消耗指标及化学药剂耗量（参考）

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 项目 脱盐水 循环水 燃料气 电 氮气 净化压缩空气 非净化压缩空气 保护催化剂 精制催化剂 瓷球BL CS2 阻垢剂 缓蚀剂 1.0Mpa蒸汽 单位 t/h t/h Nm/h Kw Nm/h Nm/h Nm/h t MM3 3 3333数量 1.6 200 370 990 6000 800 4000 2 25 2 4 2 7.0 备注 连续 连续 连续 间断 连续 间断 寿命1年 1年再生一次，寿命3年 寿命1年 开工一次用量 半年用量 连续 连续 t t t/h t/h

二，能耗分析

（一） 节能原则

1、 采用先进的工艺技术 2、 采用新型高效机泵

3、 充分回收热物流余热，提高加热炉效率 （二） 节能措施

1尽量回收热物流热能

2采用新型高效机泵，提高能量转换效率

3设备及管道布置尽量紧凑合理，从而减少散热损失和压力损失。 4加强设备及管道保温，从而减少散热损失。 机械

一、加氢进料泵

加氢改质设置两台原料油增压泵（一开一备），其工作条件如下： 表3-10-1预计装置各生产阶段泵运行参数 项目 流量Nm/h 入口/出口压力Mpa 轴功率KW 驱动机功率KW 3精制工况 12.0 0.03/16.0 50 74 二、氢气压缩机组

组合机组（引进）方案

根据装置操作条件，设置新氢—循环氢组合压缩机组，国内供货，该机组可从沈阳气体压缩机厂、上海气体压缩机厂、无锡压缩机有限公司择优选购。机组操作参数见表3-10-5

表3-10-5组合机组参数

项目 设计流量Nm/h 入口/出口压力Mpa 轴功率KW 轴功率合计KW 驱动机功率KW 运行方式 3新氢部分 7000 1.55/16.0 300 450 560 一开一备 循环氢部分 12000 15.0/16.0 150

第五章 总结

我公司的煤焦油加氢裂化技术作为煤焦油深加工的一种途径，与现有的其他方法相比具有极大的优势。首先在投资方面相较国外技术更低廉，而在技术路线及产品方案方面又比国内技术更先进、更符合目前的市场情况。值得一提的是，装置所产出的煤沥青可以利用现有的乳化技术生产乳化燃料，其热值与250、380燃料油相似，可作为重质燃料使用。

表3-10-5组合机组参数

项目 设计流量Nm/h 入口/出口压力Mpa 轴功率KW 轴功率合计KW 驱动机功率KW 运行方式 3新氢部分 7000 1.55/16.0 300 450 560 一开一备 循环氢部分 12000 15.0/16.0 150

第五章 总结

我公司的煤焦油加氢裂化技术作为煤焦油深加工的一种途径，与现有的其他方法相比具有极大的优势。首先在投资方面相较国外技术更低廉，而在技术路线及产品方案方面又比国内技术更先进、更符合目前的市场情况。值得一提的是，装置所产出的煤沥青可以利用现有的乳化技术生产乳化燃料，其热值与250、380燃料油相似，可作为重质燃料使用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e5do.html