本發(fā)明屬于煤化工
技術領域：
，涉及一種煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)及工藝。
背景技術：
：煤炭是我國的主體能源和重要工業(yè)原料，近年來，煤炭工業(yè)取得了長足發(fā)展，煤炭產(chǎn)量快速增長，生產(chǎn)力水平大幅提高，為經(jīng)濟社會健康發(fā)展做出了突出貢獻，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等問題沒有得到根本解決，應大力發(fā)展煤化工技術。煤化工主要分為傳統(tǒng)煤化工和現(xiàn)代煤化工兩類，其中煤焦化、煤合成氨、電石屬于傳統(tǒng)煤化工，而目前所熱議的煤化工實際上是現(xiàn)代煤化工，主要是指煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制天然氣、煤制油、煤制二甲醚及煤制烯烴等項目。煤化工的工藝路線主要有三條，即焦化、氣化和液化，在煤的各種化學加工過程中，焦化是應用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴；煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣，也用于生產(chǎn)合成氣(作為氫氣、合成氨、合成甲醇等的原料)；煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化等過程主要生產(chǎn)液體燃料(石腦油、汽油、柴油)；煤的其他直接化學加工，則生產(chǎn)褐煤蠟、磺化煤、腐植酸及活性炭等，仍有小規(guī)模的應用。我國能源資源中，煤資源相對豐富，石油資源相對少，而且石油往往受制于國際市場。因此，通過把煤液化替代石油成為我國能源發(fā)展的一個明智選擇。而煤直接液化技術相對于其他煤化工技術，能直接得到液體燃料，且投資相對較低，相對于石油更加環(huán)保，符合國家節(jié)能環(huán)保的要求。未來隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，能源需求將日益擴大，對于煤直接液化的需求也就越大。這也就是意味著，發(fā)展煤直接液化技術是滿足日益增大的能源需求的必由之路。煤焦油是煤熱解制焦炭的副產(chǎn)品，在煤炭生產(chǎn)中占有一定的份額，基于目前的煤熱解技術，煤焦油產(chǎn)量約占3％～5％(相對于焦炭產(chǎn)量)。近年來利用煤焦油生產(chǎn)車用燃油的應用比例逐漸增加，以煤代油既是解決車用燃油緊張問題的一條途徑，也符合中國的能源結構特點。煤焦油組分復雜，稠環(huán)芳烴、灰分、膠質以及瀝青質含量高，并且含有氮、硫等雜原子物質，直接作為燃料不僅降低資源價值，而且對環(huán)境造成重大污染，因此煤焦油加氫提質是煤化工中常采用的工藝方法。固體雜質含量高是煤焦油不同于石油原料的特征之一，尤其是粉煤(粒徑＜6mm)熱解焦油，其焦油含固量可達20％以上。然而傳統(tǒng)的固定床加氫技術要求原料中固體雜質含量小于0.01％，雜質的存在不僅會給床層帶來較大的壓降，影響裝置的長周期穩(wěn)定運行，而且會對催化劑的活性和選擇性造成不可逆的影響。針對這些問題，研究者不斷完善工藝和開發(fā)新的技術來滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，其中煤焦油懸浮床加氫技術是近些年比較熱門、比較有效的工藝方法，其對固體含量沒有特別嚴格的要求，催化劑和原料同時進入系統(tǒng)，不會存在壓降帶來的穩(wěn)定性問題。綜上，將煤和煤焦油混合共煉，不僅突破了煤直接液化的技術瓶頸，同時提高了液體產(chǎn)品的收率，對于解決燃油緊張的問題具有重要意義。CN104910961A公開了一種煤直接液化循環(huán)供氫溶劑及其制備方法。該發(fā)明采用煤直接液化產(chǎn)品作為供氫溶劑，將供氫溶劑分為小于200℃餾分，200～350℃餾分，大于350℃餾分。CN104560098A公開了一種煤直接液化方法。該發(fā)明將煤漿、氫氣和催化劑由下向上進入第一反應區(qū)反應后進行氣液分離，液相進入第二反應區(qū)與氫氣逆流接觸，可以降低反應器內(nèi)的氣體分率，同時進一步提高煤直接液化效果。CN104962307A公開了一種煤炭液化生產(chǎn)輕質油的方法。該發(fā)明將平推流懸浮床反應器、內(nèi)循環(huán)懸浮床反應器和固定床反應器進行優(yōu)化組合，實現(xiàn)煤的高效轉化，工藝路線短，能耗低，轉化率和液體收率高。CN104419438A公開了一種混有中低溫煤焦油的煤直接液化工藝。該發(fā)明將中低溫煤焦油切割成重油餾分和輕油餾分，煤粉與重油餾分、氫氣、催化劑經(jīng)過兩級反應后分餾得到產(chǎn)品。該工藝顯著提高了煤直接液化的生產(chǎn)效率，提高了煤粉轉化率。CN104419437A公開了一種混有高溫煤焦油的煤直接液化工藝。該發(fā)明將高溫煤焦油切割成＜350℃的輕油餾分和＞350℃的重油餾分，煤粉與重油餾分、氫氣、催化劑經(jīng)過兩級反應后分餾得到產(chǎn)品。該工藝顯著提高了煤直接液化的生產(chǎn)效率，提高了煤粉轉化率。雖然現(xiàn)有工藝方法已經(jīng)能夠解決一部分煤直接液化的相關技術問題，但是煤直接液化仍然存在一些瓶頸，主要表現(xiàn)為：氣體產(chǎn)率高，液化油產(chǎn)率低，生焦量大，加氫深度不夠等。CN104087339A提供了一種雜油、煤和煤焦油加氫共煉方法，包括：(1)對煤焦油原料進行蒸餾處理，分為≤320℃的輕質餾分油和＞320℃的重質餾分油；(2)將步驟(1)蒸餾處理得到的所述重質餾分油與煤、雜油混合，加入加氫催化劑，制成油煤漿；其中，所述重質餾分油、煤、雜油的質量比為1-4:1-3:1-4，所述雜油為石油渣油、高稠油中的一種或兩者的混合物；(3)將步驟(2)得到的油煤漿經(jīng)預熱后送入加氫反應器，進行加氫反應；(4)將步驟(3)加氫反應的生成物采用高溫高壓分離器進行氣液分離；(5)將經(jīng)步驟(4)氣液分離得到的含固重質殘油進行減壓蒸餾，得到減壓油；(6)將步驟(5)得到的所述減壓油和步驟(1)得到的≤320℃的輕質餾分油經(jīng)預熱后，與步驟(4)氣液分離得到的氣相物料一起依次送入第一固定床反應器和第二固定床反應器進行加氫精制；(7)將步驟(6)得到的加氫精制后的產(chǎn)物經(jīng)分餾得到汽油、柴油和350℃-500℃重質油，其中，將所述350℃-500℃的重質油作為循環(huán)供氫溶劑再循環(huán)至步驟(2)中，與所述重質餾分油、煤和雜油一起送入加氫反應器進行加氫反應，所述350℃-500℃的重質油與所述重質餾分油質量比為1:3-4:1?？墒姑航褂图託浜笊善?、柴油收率提高10％-30％。但是，其并沒有選取合適的餾分油作為供氫溶劑用于催化加氫，而重質餾分、雜油和煤作為催化加氫的原料，加氫反應深度相對較低，得到的輕質油產(chǎn)品的收率低，且生焦量多。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)及工藝，所述系統(tǒng)和工藝能夠顯著提高加氫深度，減低氣相產(chǎn)率，并能夠有效避免壁相生焦，降低生焦總量，實現(xiàn)裝置長期穩(wěn)定運行。本發(fā)明如無特殊說明，所述輕組分是指餾程為350℃以下的組分，如330℃、310℃、300℃、245℃、240℃、220℃、200℃、180℃、165℃、150℃、145℃或110℃等，所述重組分是指餾程大于350℃的組分，如360℃、380℃、400℃、420℃、450℃、470℃、480℃、500℃或520℃等。本發(fā)明中所述的“第一”、“第二”、“第三”或“第四”僅僅是為了區(qū)分各裝置。所述“wt％”是指質量百分含量。所述輕質油產(chǎn)品是指輕質燃料油，即汽、柴油產(chǎn)品。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：本發(fā)明的目的之一在于提供一種煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：氫氣供給單元，用于供給氫氣；煤供給單元，用于供給原料煤；催化劑供給單元，用于供給加氫催化劑，包括催化劑供給裝置；煤焦油分割單元，用于將煤焦油分割為第一輕組分、供氫溶劑前液和第一重組分；所述供氫溶劑前液是沸點為200-450℃的煤焦油餾分，如220℃、230℃、250℃、270℃、290℃、300℃、310℃、340℃、360℃、380℃、400℃、410℃或440℃等，優(yōu)選為330-420℃；第一輕組分的沸點小于供氫溶劑前液的沸點，第一重組分的沸點大于供氫溶劑前液的沸點，如所述第一輕組分的沸點小于330℃或小于200℃，如沸點為300℃、280℃、250℃、230℃、195℃、180℃、185℃、175℃、170℃、165℃、155℃、140℃、130℃、120℃、100℃或50℃等的餾分；所述第一重組分的沸點大于450℃或大于420℃，如430℃、460℃、480℃、500℃、520℃、530℃、550℃、570℃、600℃、620℃或650℃等；供氫溶劑制備單元，與煤焦油分割單元和氫氣供給單元分別相連，用于將供氫溶劑前液進行催化加氫反應得到沸點為200-450℃的供氫溶劑，如220℃、230℃、250℃、270℃、290℃、300℃、310℃、340℃、360℃、380℃、400℃、410℃或440℃等，優(yōu)選為330-420℃；,油煤漿制備單元，與煤焦油分割單元、供氫溶劑制備單元、催化劑供給單元和煤供給單元分別相連，用于將第一重組分、供氫溶劑和煤混合，得到油煤漿；催化加氫反應單元，包括懸浮床加氫反應器，與油煤漿制備單元和氫氣供給單元相連，用于油煤漿與氫氣的催化加氫反應，得到煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物。本發(fā)明提供的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)以煤和煤焦油為原料，制得油煤漿，進而進行催化加氫反應；該反應利用油煤漿中固體雜質作為結焦中心，能夠實現(xiàn)煤和煤焦油混合加氫生產(chǎn)輕質油，并能夠有效避免壁相生焦，降低生焦總量，實現(xiàn)加氫反應裝置的長期穩(wěn)定運行。所述系統(tǒng)還包括后處理單元，用于將煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物進行后處理，得到輕質油產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述后處理單元包括第二分離裝置、常壓分餾裝置、第二減壓分餾裝置、第三催化加氫反應裝置、第三分離裝置和第三分餾裝置；第二分離裝置設置進料口、氣體出口、第二輕組分出口和第二重組分出口，進料口與催化加氫單元的反應產(chǎn)物出口相連，第二輕組分出口與常壓分餾裝置的進料口相連；第二重組分出口與第二減壓分餾裝置的進料口相連；常壓分餾裝置的第三輕組分出口、第二減壓分餾裝置的第四輕組分出口以及煤焦油分割單元的第一輕組分出口分別與第三催化加氫反應裝置的進料口相連，氫氣供給裝置的出氣口與第三催化加氫反應裝置的進氣口相連；第三分離裝置設置進料口、氫氣出口和液體出口，第三催化加氫反應裝置的反應產(chǎn)物出口與第三分離裝置的進料口相連；第三分離裝置的液體出口與第三分餾裝置的進料口相連，第三分餾裝置設置輕質油產(chǎn)品出口。所述分離裝置、常壓分餾裝置、減壓分餾裝置、分餾裝置均是本領域常規(guī)的操作裝置。優(yōu)選地，所述第二分離裝置的氣體出口經(jīng)膜分離裝置與催化加氫反應單元的進氣口相連。所述膜分離單元用于將氣體中的氫氣提純分離，以循環(huán)使用。優(yōu)選地，所述第三催化加氫反應裝置包括固定床加氫反應器。優(yōu)選地，所述第三分離裝置的氫氣出口與第三催化加氫反應裝置的進氣口和/或供氫溶劑制備單元的進氣口相連。該設置能夠使氫氣循環(huán)利用，減少氫氣的供給量。優(yōu)選地，所述油煤漿制備單元與煤供給單元之間還設置磨煤系統(tǒng)。所述磨煤系統(tǒng)用于將原料煤研磨成粒徑為200μm以下的煤粉顆粒。優(yōu)選地，所述第二減壓分餾裝置的第四輕組分出口還與供氫溶劑制備單元的進料口相連，用于將分餾得到的輕組分與供氫溶劑前液混合制備供氫溶劑，保證供氫溶劑、煤、重組分之間的質量比。所述煤焦油分割單元包括煤焦油供給裝置和第一減壓分餾裝置，第一減壓分餾裝置設置進料口、第一輕組分出口、供氫溶劑前液出口和第一重組分出口，煤焦油供給裝置的出料口與第一減壓分餾裝置的進料口相連。所述系統(tǒng)通過減壓分餾將煤焦油進行分割。優(yōu)選地，所述供氫溶劑制備單元包括第一催化加氫反應裝置、第一分離裝置和第一分餾裝置，所述第一催化加氫反應裝置的進料口分別與煤焦油分割單元和供氫溶劑前液出口相連，第一催化加氫反應裝置的反應產(chǎn)物出口與第一分離裝置的進料口相連，第一分離裝置設置氫氣出口和液體出口，液體出口與第一分餾裝置的進料口相連，第一分餾裝置設置供氫溶劑出口。對所述供氫溶劑前液進行催化加氫，能夠提高供氫溶劑的供氫性能，并且能夠有效減少生焦量。優(yōu)選地，所述第一催化加氫反應裝置包括固定床加氫反應器。優(yōu)選地，所述第一分離裝置的氫氣出口與第一催化加氫反應裝置和/或第三催化加氫反應裝置的氣體進口相連，以使氫氣進行循環(huán)使用。所述油煤漿制備單元包括混捏機。優(yōu)選地，所述油煤漿制備單元連接于催化加氫反應單元的底部。優(yōu)選地，所述懸浮床加氫反應器包括至少一個鼓泡床反應器和至少一個強制循環(huán)懸浮床反應器。所述鼓泡床反應器的個數(shù)可為1個、2個、3個、4個、5個、6個或10個等，所述強制循環(huán)懸浮床反應器的個數(shù)可為1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個或10個等。鼓泡床反應器結構簡單，節(jié)省投資，可通過冷氫控制反應溫度，從而達到控制反應深度的目的，減少氣體產(chǎn)率，強制循環(huán)懸浮床反應器可將高溫位反應產(chǎn)物循環(huán)至反應器進料位置，能夠降低進料加熱爐出口溫度，防止結焦。因此，使用鼓泡床反應器和強制循環(huán)反應器相結合的反應裝置，能有效減少氣相產(chǎn)率，增加油品收率，降低進料加熱爐的熱負荷。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種煤和煤焦油混合加氫工藝，所述工藝包括如下步驟：(1)將煤焦油進行減壓分餾，得到第一輕組分、供氫溶劑前液和第一重組分；其中，所述供氫溶劑前液是沸點為200-450℃的煤焦油餾分，如220℃、230℃、250℃、270℃、290℃、300℃、310℃、340℃、360℃、380℃、400℃、410℃或440℃等，優(yōu)選為330-420℃；第一輕組分的沸點小于供氫溶劑前液沸點的最小值，第一重組分的沸點大于供氫溶劑前液沸點的最大值，如所述第一輕組分是沸點小于200℃的煤焦油餾分，如沸點為195℃、180℃、185℃、175℃、170℃、165℃、155℃、140℃、130℃、120℃、100℃或50℃等的餾分；所述第一重組分是沸點大于450℃的煤焦油餾分，如460℃、480℃、500℃、520℃、530℃、550℃、570℃、600℃、620℃或650℃等；(2)將供氫溶劑前液進行催化加氫反應，將反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到沸點為200-450℃的餾分，如220℃、230℃、250℃、270℃、290℃、300℃、310℃、340℃、360℃、380℃、400℃、410℃或440℃等，優(yōu)選為330-420℃，即為供氫溶劑；(3)將供氫溶劑、煤、第一重組分和加氫催化劑混合，得到油煤漿；(4)將油煤漿與氫氣在懸浮床加氫反應器上進行催化加氫反應，得到煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物。所述煤和煤焦油混合加氫反應產(chǎn)物還進行如下處理得到輕質油產(chǎn)品：(5)將煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物進行分離，得到氣相、第二輕組分和第二重組分；(6)第二輕組分經(jīng)常壓分餾，得到第三輕組分，第二重組分經(jīng)減壓分餾得到第四輕組分；(7)將所述第一輕組分、第三輕組分和第四輕組分混合，進行催化加氫反應，將得到的反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到輕質油產(chǎn)品。上述工藝中的分離、分餾、常壓分餾、減壓分餾操作均是本領域常規(guī)的操作，本領域技術人員可輕易實現(xiàn)。步驟(1)所述減壓分餾為本領域常規(guī)的操作，其工藝條件，本領域技術人員可根據(jù)實際情況進行選擇，只要能夠得到將煤焦油分割為第一輕組分、沸點為200-450℃的供氫溶劑前液和第一重組分即可，其中，第一輕組分的沸點小于供氫溶劑前液的沸點，第一重組分的沸點大于供氫溶劑前液的沸點。優(yōu)選地，步驟(2)所述供氫溶劑前液在固定床反應器上進行催化加氫。優(yōu)選地，步驟(2)所述供氫溶劑前液進行催化加氫的溫度為300-360℃，如310℃、320℃、330℃、340℃、350℃或355℃等，壓力(表壓)為12-14MPa，如12.2MPa、12.5MPa、12.8MPa、13.2MPa、13.5MPa或13.8MPa等。優(yōu)選地，步驟(2)所述分餾的溫度為200-450℃，如220℃、250℃、280℃、300℃、310℃、350℃、380℃、400℃或420℃等。優(yōu)選地，步驟(3)所述供氫溶劑、煤、第一重組分和加氫催化劑的質量比為(2-10)：(1-5)：(1-5)：(0.02-0.5)，如3:2:2:0.03、4:3:3:0.03、5:4:4:0.04、6:2:3:0.03、8:4:3:0.03等。優(yōu)選地，步驟(3)所述煤與步驟(1)所述煤焦油的質量比為0.1:1-1:1，如0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1等。優(yōu)選地，步驟(3)所述煤的粒徑大小為200μm以下，如180μm、170μm、160μm、150μm、130μm、120μm、110μm、105μm、90μm、80μm、70μm、60μm、55μm、40μm、30μm、20μm或5μm等，優(yōu)選為50-100μm。優(yōu)選地，步驟(3)所述催化劑的加入量為煤的質量的0.5％-6％，如0.8％、1.0％、1.5％、1.8％、2.1％、2.5％、2.8％、3.1％、3.5％、4.2％、4.8％、5.3％或5.8％等，優(yōu)優(yōu)選為1％-4％。優(yōu)選地，步驟(3)所述催化劑為鐵基催化劑。所述鐵基催化劑為本領域常用的加氫催化劑，其可為CN104918698A中公開的鐵基加氫催化劑，其他的鐵基加氫催化劑也可使用。優(yōu)選地，步驟(3)所述催化劑的顆粒直徑為10-100μm，如20μm、30μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm等，優(yōu)選為20-50μm。優(yōu)選地，步驟(3)所述混合的方式為混捏。優(yōu)選地，步驟(3)所述混合在混捏機上進行。優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應的溫度為340-500℃，如360℃、380℃、400℃、420℃、450℃、480℃或490℃等；優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應的壓力為10-30MPa，如12MPa、15MPa、18MPa、20MPa、23MPa、25MPa或28MPa等；優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應的氫油體積比為300-1200，如350、400、450、500、600、700、800、900、1000或1100等；優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應的體積空速為0.2-2.0h-1，如0.3h-1、0.5h-1、0.8h-1、1.0h-1、1.2h-1、1.5h-1、1.7h-1或1.9h-1等。優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應具體為：先進行變溫加氫反應，再進行恒溫加氫反應；變溫加氫反應的溫度為340-480℃，如分別在340-380℃、380-400℃和400-480℃條件下變溫加氫反應，進行恒溫加氫反應的溫度450℃-500℃，如455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃或495℃等。優(yōu)選地，步驟(4)所述催化加氫反應在懸浮床加氫反應器上進行；優(yōu)選地，所述懸浮床加氫反應器包括至少一個鼓泡床反應器和至少一個強制循環(huán)懸浮床反應器。鼓泡床反應器結構簡單，節(jié)省投資，可通過冷氫控制反應溫度，從而達到控制反應深度的目的，減少氣體產(chǎn)率，強制循環(huán)懸浮床反應器可將高溫位反應產(chǎn)物循環(huán)至反應器進料位置，能夠降低進料加熱爐出口溫度，防止結焦。因此，使用鼓泡床反應器和強制循環(huán)反應器相結合的反應裝置，能有效減少氣相產(chǎn)率，增加油品收率，降低進料加熱爐的熱負荷。步驟(5)所述氣相經(jīng)提純后得到循環(huán)氫，所述循環(huán)氫用于步驟(4)中油煤漿的催化加氫反應，以節(jié)約氫氣的使用量。優(yōu)選地，步驟(6)中的部分第四輕組分返回步驟(2)與供氫溶劑前液混合，用于催化加氫制備供氫溶劑，以確保供氫溶劑與煤、第二重組分的質量比。優(yōu)選地，步驟(6)所述第二重組分經(jīng)減壓分餾得到的含固尾油用于瀝青成型得到瀝青產(chǎn)品，所述含固尾油的餾程大于450℃，如460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、550℃或580℃等，所述含固尾油的固含量為50-80wt％，如55wt％、57wt％、59wt％、60wt％、62wt％、65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％或78wt％等。優(yōu)選地，步驟(7)所述催化加氫反應在固定床反應器上進行。優(yōu)選地，步驟(7)分離出的氫氣混合升壓后用于步驟(7)所述的催化加氫反應和/或步驟(2)所述的催化加氫反應，以循環(huán)利用氫氣，節(jié)約氫氣的使用量。優(yōu)選地，步驟(2)分離出的氫氣用于步驟(7)所述的催化加氫反應和/或步驟(2)所述的催化加氫反應，以循環(huán)利用氫氣，節(jié)約氫氣的使用量。步驟(2)和步驟(7)分離出的氫氣可共用一個循環(huán)氫系統(tǒng)進行循環(huán)利用。作為優(yōu)選的技術方案，所述工藝包括如下步驟：(1)將煤焦油進行減壓分餾，得到第一輕組分、供氫溶劑前液和第一重組分；其中，所述第一輕組分是沸點小于200℃的煤焦油餾分，供氫溶劑前液是沸點為200-450℃的煤焦油餾分，所述第一重組分是沸點大于450℃的煤焦油餾分；(2)將供氫溶劑前液在固定床反應器上進行催化加氫反應，進行催化加氫的溫度為300-360℃，壓力為12-14MPa，將反應產(chǎn)物分離出氫氣后在溫度為200-450℃的條件下分餾，得到沸點為200-450℃的餾分，即為供氫溶劑；(3)按質量比為(2-10)：(1-5)：(1-5)：(0.02-0.5)將供氫溶劑、粒徑為200μm以下的煤、第一重組分和鐵基催化劑混合，得到油煤漿，其中，所述煤與步驟(1)中煤焦油的質量比為0.1:1-1:1，所述鐵基催化劑的加入量為煤的質量的0.5％-6％，所述鐵基催化劑的顆粒直徑為10-100μm；(4)將油煤漿與氫氣進行催化加氫反應，得到煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物；其中，所述催化加氫反應為先進行變溫催化加氫反應，再進行恒溫催化加氫反應，變溫催化加氫反應的溫度為340-480℃，恒溫催化加氫反應的溫度450℃-500℃，所述催化加氫反應在懸浮床反應器上進行；所述催化加氫反應的壓力為10-30MPa，氫油體積比為300-1200，體積空速為0.2-1.0h-1；(5)將煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物分離，得到氣相、第二輕組分和第二重組分；(6)第二輕組分經(jīng)常壓分餾，得到第三輕組分，第二重組分經(jīng)減壓分餾得到第四輕組分；(7)將所述第一輕組分、第三輕組分和第四輕組分混合，進行催化加氫反應，將得到的反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到輕質油產(chǎn)品。本發(fā)明提供的煤和煤焦油混合加氫工藝對煤焦油進行分割，分離出特定沸點范圍的輕組分、供氫溶劑前液及重組分，供氫溶劑前液加氫后得到的供氫溶劑與重組分、催化劑、煤粉經(jīng)混捏裝置制備油煤漿；以煤粉作為載體，攜有催化劑的油煤漿從反應器底部進入懸浮床反應器；反應產(chǎn)物經(jīng)分離系統(tǒng)分離出氣、液、含固尾油，富氫氣體提純升壓后返回反應器循環(huán)使用，液相產(chǎn)物經(jīng)固定床加氫得到合格產(chǎn)品油，含固重油進瀝青成型單元得到瀝青產(chǎn)品；富氫氣體中氫氣濃度較低達不到要求，使用膜分離裝置提純后循環(huán)使用。本發(fā)明提供的煤和煤焦油混合加氫方法利用油煤漿中固體雜質作為結焦中心，能夠實現(xiàn)煤和煤焦油的混合加氫生產(chǎn)輕質油，并能夠有效避免壁相生焦，降低生焦總量，增加液化油收率，實現(xiàn)懸浮床加氫反應器長期穩(wěn)定運行。懸浮床反應器采用鼓泡床反應器和強制循環(huán)懸浮床反應器相結合的工藝，能有效減少氣相產(chǎn)率，增加油品收率，降低進料加熱爐熱負荷。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)及工藝能夠顯著提高加氫深度，增加液化油產(chǎn)率，并能夠有效避免壁相生焦，降低生焦總量20％-50％，實現(xiàn)裝置長期穩(wěn)定運行。本發(fā)明提供的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)及工藝由于其懸浮床反應器采用鼓泡床反應器和強制循環(huán)懸浮床反應器相結合，能夠減少20％-50％的氣相產(chǎn)率，增加油品收率(輕質油品收率可達75％)，降低進料加熱爐負荷，加熱爐出口溫度可降低30-70℃。附圖說明圖1為實施例1提供的處理煤和煤焦油混合懸浮床加氫的工藝方法流程圖。其中：1，第一減壓分餾裝置；2，第一催化加氫反應裝置；3，第一分離裝置；4，第一分餾裝置；5，懸浮床加氫反應器；6，第二分離裝置；7，常壓分餾裝置；8，第二減壓分餾裝置；9，第三催化加氫反應裝置；10，第三分離裝置；11，第三分餾裝置；12，磨煤系統(tǒng)；13，混捏機；14，膜分離裝置。具體實施方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。實施例1一種煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：氫氣供給單元，用于供給氫氣，包括氫氣供給裝置；煤供給單元，用于供給原料煤，包括煤供給裝置；催化劑供給單元，用于供給加氫催化劑，包括催化劑供給裝置；煤焦油分割單元，用于將煤焦油分割為第一輕組分、供氫溶劑前液和第一重組分；所述第一輕組分的沸點小于200℃，供氫溶劑前液的沸點為200-450℃，第一重組分的沸點大于450℃；包括煤焦油供給裝置和第一減壓分餾裝置1，第一減壓分餾裝置1設置進料口、第一輕組分出口、供氫溶劑前液出口和第一重組分出口，煤焦油供給裝置的出料口與第一減壓分餾裝置1的進料口相連；供氫溶劑制備單元，用于將供氫溶劑前液進行催化加氫反應得到沸點為200-450℃的供氫溶劑；包括第一催化加氫反應裝置2、第一分離裝置3和第一分餾裝置4，所述第一催化加氫反應裝置2的進料口分別與氫氣供給裝置和煤焦油分割單元的供氫溶劑前液出口相連，第一催化加氫反應裝置2的反應產(chǎn)物出口與第一分離裝置3的進料口相連，第一分離裝置3設置氫氣出口和液體出口，液體出口與第一分餾裝置4的進料口相連，第一分餾裝置4設置供氫溶劑出口；所述第一催化加氫反應裝置2包括固定床加氫反應器；油煤漿制備單元，用于將第一重組分、供氫溶劑、催化劑和煤混合，得到油煤漿；包括混捏機13，所述混捏機13的進料口分別與第一重組分出口、供氫溶劑出口、催化劑供給裝置的出口和煤供給裝置的出料口相連；催化加氫反應單元，用于油煤漿與氫氣的催化加氫反應，得到煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物；包括懸浮床加氫反應器5，所述混捏機13的出料口與懸浮床催化加氫反應器的底部相連；所述懸浮床加氫反應器5包括至少一個鼓泡床反應器和至少一個強制循環(huán)懸浮床反應器；所述煤供給裝置與混捏機13之間還設置磨煤系統(tǒng)12。利用煤和煤焦油混合加氫的工藝包括如下步驟：(1)將煤焦油進行減壓分餾，得到第一輕組分、供氫溶劑前液和第一重組分；其中，所述第一輕組分是沸點小于200℃的煤焦油餾分，供氫溶劑前液是沸點為200-450℃的煤焦油餾分，所述第一重組分是沸點大于450℃的煤焦油餾分；(2)將供氫溶劑前液在固定床反應器上進行催化加氫反應，將反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到沸點為200-450℃的餾分，即為供氫溶劑；(3)按質量比為(2-10)：(1-5)：(1-5)：(0.02-0.5)將供氫溶劑、粒徑為200μm以下的煤、第一重組分和鐵基催化劑混合，得到油煤漿，其中，所述煤與步驟(1)中煤焦油的質量比為0.1:1-1:1，所述鐵基催化劑的加入量為煤的質量的0.5％-6％，所述鐵基催化劑的顆粒直徑為10-100μm；(4)將油煤漿與氫氣進行催化加氫反應，得到煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物；其中，所述催化加氫反應為先進行變溫催化加氫反應，再進行恒溫催化加氫反應，變溫催化加氫反應的溫度為340-480℃，恒溫催化加氫反應的溫度450℃-500℃，所述催化加氫反應在懸浮床反應器上進行；所述催化加氫反應的壓力為10-30MPa，氫油體積比為300-1200，體積空速為0.2-1.0h-1。進一步地，為了利用煤和煤焦油制備輕質油產(chǎn)品，所述煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)還包括后處理單元，用于將煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物進行后處理，得到輕質油產(chǎn)品；所述后處理單元包括第二分離裝置6、常壓分餾裝置7、第二減壓分餾裝置8、第三催化加氫反應裝置9、第三分離裝置10和第三分餾裝置11；第二分離裝置6設置進料口、氣體出口、第二輕組分出口和第二重組分出口，進料口與催化加氫單元的反應產(chǎn)物出口相連，第二輕組分出口與常壓分餾裝置7的進料口相連；第二重組分出口與第二減壓分餾裝置8的進料口相連；常壓分餾裝置7的第三輕組分出口、第二減壓分餾裝置8的第四輕組分出口以及煤焦油分割單元的第一輕組分出口分別與第三催化加氫反應裝置9的進料口相連，氫氣供給裝置的出氣口與第三催化加氫反應裝置9的進氣口相連；第三分離裝置10設置進料口、氫氣出口和液體出口，第三催化加氫反應裝置9的反應產(chǎn)物出口與第三分離裝置10的進料口相連；第三分離裝置10的液體出口與第三分餾裝置11的進料口相連，第三分餾裝置11設置輕質油產(chǎn)品出口；所述第一分離裝置3的氫氣出口與第一催化加氫反應裝置2和/或第三催化加氫反應裝置9的氣體進口相連；所述第二分離裝置6的氣體出口經(jīng)膜分離裝置14與催化加氫反應單元的進氣口相連；所述第三催化加氫反應裝置9包括固定床加氫反應器；所述第三分離裝置10的氫氣出口與第三催化加氫反應裝置9的進氣口和/或第一催化加氫反應裝置2的進氣口相連。所述第二減壓分餾裝置的第四輕組分出口還與供氫溶劑制備單元的進料口相連。利用上述系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品的工藝，包括如下步驟：(5)將煤和煤焦油混合加氫產(chǎn)物分離，得到氣相、第二輕組分和第二重組分；(6)第二輕組分經(jīng)常壓分餾，得到第三輕組分，第二重組分經(jīng)減壓分餾得到第四輕組分；(7)將所述第一輕組分、第三輕組分和第四輕組分混合，進行催化加氫反應，將得到的反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到輕質油產(chǎn)品。步驟(6)中的部分第四輕組分還可返回步驟(2)與供氫溶劑前液混合，用于催化加氫制備供氫溶劑，以確保供氫溶劑與煤、第二重組分的質量比。步驟(5)中的氣相經(jīng)提純后得到純凈的氫氣重新用于催化加氫反應，步驟(7)中分離出的氫氣也可再用于催化加氫反應，以減少氫氣的消耗，節(jié)約成本。實施例2利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤的性質如表1所示。表1原料煤性質使用的原料煤焦油的性質如表2所示。表2原料煤焦油的性質煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表3所示：表3工藝條件項目數(shù)值煤:煤焦油(質量比)0.5:1反應溫度，℃450-460反應壓力，MPa22空速，h-10.35氫油比，v/v1000催化劑使用量，占煤粉的質量wt％4供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于200μm，催化劑直徑為10-50μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為75％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例3利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表4所示：表4工藝條件其中，煤粉的粒度小于100μm，催化劑直徑為50-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為65％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例4利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表5所示：表5工藝條件項目數(shù)值煤:煤焦油(質量比)1:1反應溫度，℃450-500反應壓力，MPa10空速，h-11.0氫油比，v/v300催化劑使用量，占煤粉的質量wt％6供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于150μm，催化劑直徑為80-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為60％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例5利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表6所示：表6工藝條件項目數(shù)值煤:煤焦油(質量比)0.4:1變溫反應溫度，℃340-480恒溫反應溫度，℃450-460反應壓力，MPa20空速，h-11.0氫油比，v/v300催化劑使用量，占煤粉的質量wt％6供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于200μm，催化劑直徑為10-30μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為70％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例6利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表7所示：表7工藝條件項目數(shù)值煤:煤焦油(質量比)0.6:1變溫反應溫度，℃400-480恒溫反應溫度，℃470-480反應壓力，MPa15空速，h-10.5氫油比，v/v800催化劑使用量，占煤粉的質量wt％5供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于50μm，催化劑直徑為80-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為68％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例2-6中步驟(1)-步驟(6)中得到的產(chǎn)物全部進行后續(xù)的反應。實施例7利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表8所示：表8工藝條件項目數(shù)值供氫溶劑、煤、第一重組分和鐵基催化劑的質量比為2：5：1：0.5變溫反應溫度，℃400-480恒溫反應溫度，℃470-480反應壓力，MPa22空速，h-10.5氫油比，v/v800供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于50μm，催化劑直徑為80-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為60％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例8利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表9所示：表9工藝條件項目數(shù)值供氫溶劑、煤、第一重組分和鐵基催化劑的質量比為10：1：5：0.02變溫反應溫度，℃400-480恒溫反應溫度，℃470-480反應壓力，MPa22空速，h-10.5氫油比，v/v800供氫溶劑切割溫度，℃330-420第一輕組分切割溫度，℃＜330℃第一重組分切割溫度，℃＞420℃其中，煤粉的粒度小于50μm，催化劑直徑為80-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為78％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。實施例9利用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫系統(tǒng)制備輕質油產(chǎn)品，并使用實施例1所述的煤和煤焦油混合加氫工藝處理煤和煤焦油。所述原料煤和原料煤焦油的性質如實施例2中原料煤和原料煤焦油的性質相同。煤和煤焦油混合加氫工藝使用的工藝條件如表10所示：表10工藝條件其中，煤粉的粒度小于50μm，催化劑直徑為80-100μm。反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為68％，說明本發(fā)明能夠有效的進行煤和煤焦油混合加氫制取輕質油品，工藝過程簡單可行，裝置高效穩(wěn)定。以上實施例中供氫溶劑通過如下方法制備得到：將供氫溶劑前液在固定床反應器上進行催化加氫反應，進行催化加氫的溫度為300-360℃，如320℃、330℃、340℃、350℃等，壓力為12-14MPa，如12.5MPa、13MPa、13.5MPa等，將反應產(chǎn)物分離出氫氣后分餾，得到沸點為200-450℃的餾分。對比例1除不使用供氫溶劑外，其余與實施例2相同。結果為：反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為45％。對比例2除不對供氫溶劑前液進行催化加氫外，其余與實施例2相同。結果為：反應持續(xù)穩(wěn)定進行720h，分析測定輕質油品收率為52％。調整實施例3-9的工藝條件：不使用供氫溶劑或不對供氫溶劑前液進行催化加氫，得到的輕質油產(chǎn)品的收率均比相應實施例得到的輕質油產(chǎn)品的收率低，其輕質油產(chǎn)品的收率為42-52％。申請人聲明，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，任何屬于本
技術領域：
的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3