一种轻质煤焦油制备车用燃料的方法与流程

本公开涉及煤化工领域，具体地，涉及一种轻质煤焦油制备车用燃料的方法。

背景技术：

车用用燃料主要包括车用汽油、车用柴油、车用替代燃料(如甲醇、乙醇、乳化燃料、天然气、石油气、氢气)等。车用燃料的使用性能对汽车的动力性、排放性有直接影响。车用燃料的消耗费用约占汽车运输成本的1/3左右，直接影响汽车使用的经济性。

车用燃料主要包括车用汽油、车用柴油、车用替代燃料(如甲醇、乙醇、乳化燃料、天然气、石油气、氢气)等。车用燃料的使用性能对汽车的动力性、排放性有直接影响。车用燃料的消耗费用约占汽车运输成本的1/3左右，直接影响汽车使用的经济性。

辛烷值(octanenumber)是交通工具所使用的燃料(汽油)抵抗震爆的指标。汽油内有多种碳氢化合物，其中正庚烷在高温和高压下较容易引发自燃，造成震爆现象，减低引擎效率，更可能引致汽缸壁过热甚至活塞损裂。因此正庚烷的辛烷值定为零，而异辛烷其震爆现象很小，其辛烷值定为100。其他的碳氢化合物也有不同的辛烷值，有可能小于0(如正辛烷)，也有可能大于100(如甲苯)。因此，汽油中的辛烷值则直接取决于汽油内各种碳氢化合物的成分比例。

许多国家能源资源的特点决定了在未来很长一段时间内，煤炭仍是许多国家能源消费结构的主要形式和国民经济发展的主要推动力。煤炭若达不到清洁利用，将直接导致硫化物、氮氧化物、二氧化碳等有害气体的增加，同时增加悬浮颗粒物的含量。而煤的清洁高效利用路线中，煤热解是龙头，煤焦油加氢是关键。煤焦油在组成和性质上与原油很相似，在一定的条件下催化加氢可以制取热值高、热稳定性好、燃烧性能良好的轻质燃料，经分馏工序后可以得到汽油、柴油等车用燃料，既提高了产品附加值和利用率，又缓减了我国石油的供需矛盾，具有重要的战略意义。

但是，目前利用煤炭资源生产车用燃料，存在收率低且辛烷值低的缺陷。

技术实现要素：

本公开为了克服目前利用煤炭资源生产车用燃料，存在收率低且辛烷值低的缺陷，提供了一种轻质煤焦油制备车用燃料的方法。

本公开的发明人出乎意料地发现，如果将轻质煤焦油在一定条件下分馏得到的轻馏分、中间馏分和重馏分分别进行加氢异构化及芳构化处理，可以大大提高该轻馏分、中间馏分和重馏分的加氢异构化效率，并且将三者加氢异构化之后的液相产品混合，能够以较高收率得到高辛烷值的车用燃料，由此得到了本发明。

为了实现上述目的，本公开提供了一种轻质煤焦油制备车用燃料的方法，所述方法包括：(1)将轻质煤焦油进行第一分馏，得到第一轻馏分、第一中间馏分、第一重馏分和煤油产品馏分；(2)将所述第一轻馏分进行临氢异构，得到第一轻馏分异构化产物；(3)将所述第一轻馏分异构化产物进行第二分馏，得到第二轻馏分和第二重馏分；(4)将所述第一中间馏分进行临氢芳构，得到第一中间馏分芳构化产物；(5)将所述第一重馏分进行非临氢异构，得到第一重馏分异构化产物；(6)将所述第一重馏分异构化产物进行第三分馏，得到第三轻馏分和第三重馏分；(7)将所述第一中间馏分芳构化产物进行第四分馏，得到第四轻馏分和第四重馏分；(8)将所述第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分进行混合。

可选地，步骤(1)中，所述第一轻馏分的切割点为80～95℃之间的任意温度；所述第一中间馏分的切割点为115～130℃之间的任意温度；所述第一重馏分的切割点为155～170℃之间的任意温度。

可选地，步骤(2)中，所述临氢异构的条件包括：压力1.35～1.45mpa、体积空速0.95～1.10h^-1、温度255～270℃、氢油比210～225:1；

步骤(4)中，所述临氢芳构的条件包括：压力1.8～2.5mpa、体积空速1.0～1.8h^-1、温度465～475℃、氢油比950～1150:1；

步骤(5)中，所述非临氢异构的条件包括：压力1.4～1.8mpa、体积空速1.1～1.5h^-1、温度285～300℃、氢油比850～950:1。

可选地，步骤(3)还包括：使所述第二重馏分返回至进行所述临氢异构的反应器中；

所述第二轻馏分为异构化物，所述第二重馏分为非异构化物；所述第二重馏分占所述第一轻馏分重量的10～30％。

可选地，步骤(3)中，所述第二分馏的切割点为75～79℃之间的任意温度；

步骤(6)中，所述第三分馏的切割点为90～93℃之间的任意温度；

步骤(7)中，所述第四分馏的切割点为200～220℃之间的任意温度。

可选地，所述方法还包括：将进行所述第二分馏的装置中的气体作为第一燃料气引出系统；将所述第三轻馏分作为第二燃料气引出系统。

可选地，所述第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分混合时，所述第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分的重量比为1∶1.5～1.6∶1.3～1.4。

可选地，所述方法还包括：将分馏出的所述第四轻馏分在冷凝罐中进行冷凝回流，得到液化石油气产品和富氢气体；将所述富氢气体进行变压吸附分离，得到氢气产品和第三燃料气，将所述第三燃料气引出系统；

所述冷凝罐的冷凝温度为30～40℃。

可选地，该方法还包括：将煤焦油进行加氢轻质化处理，得到加氢轻质化产品，并从所述加氢轻质化产品中分离得到轻质煤焦油；所述加氢轻质化处理的条件包括：温度为180～380℃，压力为8.0～16.0mpa，重时空速为2.0～3.0h^-1，氢油比为1200～1400：1。

可选地，所述轻质煤焦油的初馏点为35～45℃之间的任意温度，所述轻质煤焦油的终馏点为165～185℃之间的任意温度；所述轻质煤焦油的密度为0.72～0.775g/ml，碳氢比为0.3～0.4：1。

本公开将轻质煤焦油进行分馏，并针对不同的分馏产物采用不同的加氢异构处理工艺，得到了具有高辛烷值的车用燃料，实现了煤焦油资源的充分利用，具有产品纯度高、收率高，工艺简单，适用范围广的优势。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例的加氢流程示意图；

图2是本公开对比例的加氢流程示意图。

附图标记说明

1.切割塔2.反应器一3.反应器二

4.反应器三5.分馏塔一6.分馏塔二

7.稳定塔8.回流罐9.变压吸附塔

10.烷基化反应器11.产物分离塔12.气液分离罐

13.脱水塔

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

如图1所示，本公开提供一种轻质煤焦油制备车用燃料的方法，所述方法包括：(1)将轻质煤焦油进行第一分馏，得到第一轻馏分、第一中间馏分、第一重馏分和煤油产品馏分；(2)将所述第一轻馏分进行临氢异构，得到第一轻馏分异构化产物；(3)将所述第一轻馏分异构化产物进行第二分馏，得到第二轻馏分和第二重馏分；(4)将所述第一中间馏分进行临氢芳构，得到第一中间馏分芳构化产物；(5)将所述第一重馏分进行非临氢异构，得到第一重馏分异构化产物；(6)将所述第一重馏分异构化产物进行第三分馏，得到第三轻馏分和第三重馏分；(7)将所述第一中间馏分芳构化产物进行第四分馏，得到第四轻馏分和第四重馏分；(8)将所述第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分进行混合。

本公开将轻质煤焦油进行分馏，并针对不同的分馏产物采用不同的异构化处理工艺，得到了具有高辛烷值的车用燃料，实现了煤焦油资源的充分利用，具有产品纯度高、收率高，工艺简单，适用范围广的优势。

根据本公开，为了将轻质煤焦油中的不同组分分割开，并针对不同的组分进行不同异构化处理，以制备得到合格的车用燃料，一种实施方式中，如图1所示，可以采用切割塔1将轻质煤焦油原料进行组分切割，具体地可以分为第一轻馏分、第一中间馏分、第一重馏分和塔底产出的煤油产品馏分四种切割产物；进一步地一种实施方式中，第一轻馏分的切割点可以为80～95℃之间的任意温度，优选地可以为82～93℃之间的任意温度；所述第一中间馏分的切割点可以为115～130℃之间的任意温度，优选地可以为120～125℃之间的任意温度；所述第一重馏分的切割点可以为155～170℃之间的任意温度，优选地可以为160～170℃之间的任意温度。本公开对于进行第一分馏的切割塔1的具体种类没有限制，可以为本领域的常规选择，例如，可以为分馏塔或精馏塔。

本公开对于轻质煤焦油第一分馏得到的各组分的含量没有限制，一种实施方式中，以进入分馏塔的轻质煤焦油原料的总重量为基准，第一轻馏分的含量可以为20～30重量％，第一中间馏分的含量可以为30～40重量％，第一重馏分的含量可以为5～15重量％，煤油馏分可以为5～15重量％；进一步地一种实施方式中，第一轻馏分的组成为c4～c6的有机物，第一中间馏分的组成为c7-c8的有机物，第一重馏分的组成c8-c9的有机物。

根据本公开，为了对步骤(1)中第一分馏得到的不同组分进行不同条件的异构化处理，一种具体实施方式中，步骤(2)中，所述临氢异构的条件可以包括：压力1.35～1.45mpa、体积空速0.95～1.10h^-1、温度255～270℃、氢油比210～225:1，优选地，第一加氢异构的条件可以包括：压力1.40～1.45mpa、体积空速1.00～1.08h^-1、温度260～265℃、氢油比215～220:1；步骤(4)中，临氢芳构的条件包括：压力1.8～2.5mpa、体积空速1.0～1.8h^-1、温度465～475℃、氢油比950～1150:1，优选地，所述第二加氢异构的条件包括：压力2.0～2.5mpa、体积空速1.2～1.6h^-1、温度468～472℃、氢油比360～1100:1；步骤(5)中，所述非临氢异构的条件包括：压力1.4～1.8mpa、体积空速1.1～1.5h^-1、温度285～300℃、氢油比850～950:1，优选地，第三加氢异构的条件包括：压力1.2～1.4mpa、体积空速1.2～1.4h^-1、温度860～930℃、氢油比880～920:1。

根据本公开，为了最大限度提高临氢异构产物的辛烷值，如图1所示，步骤(3)还可以包括使第二重馏分全部返回至进行临氢异构的反应器中，进行二次临氢异构处理；其中，第二轻馏分为异构化物，第二重馏分为非异构化物；一种实施方式中，第二重馏分占第一轻馏分重量的10～30％，优选地，第二重馏分占第一轻馏分重量的10～20％。

根据本公开，为了将第一轻馏分异构化产物中的异构化物和非异构化物分割开，一种具体实施方式中，步骤(3)中，所述第二分馏的切割点可以为75～79℃之间的任意温度，优选地，可以为76～78℃之间的任意温度；步骤(6)中，所述第三分馏的切割点可以为90～93℃之间的任意温度，优选地，可以为91～92℃之间的任意温度；步骤(7)中，所述第四分馏的切割点可以为200～220℃之间的任意温度，优选地，可以为205～215℃之间的任意温度。

根据本公开，所述方法还包括：将进行所述第二分馏的装置中的气体作为第一燃料气引出系统；将所述第三轻馏分作为第二燃料气引出系统。

本公开对于上述临氢异构、临氢芳构和非临氢异构所用催化剂的种类没有限制，一种实施方式中，临氢异构、临氢芳构和非临氢异构所用催化剂可以各自独立地为铝基改性分子筛负载活性组分，优选地，所用分子筛催化剂可以含有钯、铂、铼和稀土元素中的一种或几种。

根据本公开，为了得到高辛烷值的车用燃料产品，一种实施方式中，可以将第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分进行混合，例如，第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分进行混合时的重量比可以为1∶1.5～1.6∶1.3～1.4，优选地可以为1∶1.52～1.57∶1.32～1.36。

根据本公开，所述方法还包括：如图1所示，将分馏出的所述第四轻馏分在冷凝罐中进行冷凝回流，得到液化石油气产品和富氢气体；将所述富氢气体进行变压吸附分离，得到氢气产品和第三燃料气，将所述第三燃料气引出系统；所述冷凝罐的冷凝温度为30～40℃，优选地可以为33～38℃。

本公开对于轻质煤焦油的来源没有限制，可以为本领域的常规选择，一种实施方式中，其来源可以为：将煤焦油进行加氢轻质化处理，得到加氢轻质化产品，并从所述加氢轻质化产品中分离得到轻质煤焦油；进一步地一种实施方式中，所述加氢轻质化处理的条件可以包括：温度为180～380℃，压力为8.0～16.0mpa，重时空速为2.0～3.0h^-1，氢油比为1200～1400：1，优选地，温度为220～300℃，压力为10.0～13.0mpa，重时空速为2.2～3.7h^-1，氢油比为1250～1350：1。

在本公开的轻质煤焦油来自煤焦油加氢轻质化处理的实施方式中，得到的轻质煤焦油的初馏点可以为35～45℃之间的任意温度，优选地可以为38～42℃之间的任意温度，终馏点可以为165～185℃之间的任意温度，优选地可以为168～180℃之间的任意温度；轻质煤焦油的密度可以为0.72～0.775g/ml，优选地可以为0.73～0.76g/ml，碳氢比可以为0.3～0.4：1，优选地可以为0.33～0.38：1。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

实施例

将煤焦油进行加氢轻质化处理，具体处理的条件为：温度220℃，压力11.0mpa，重时空速2.4h^-1，氢油比1300：1；对加氢产物进行分馏得到轻质煤焦油，该轻质煤焦油的初馏点为40℃，终馏点为175℃，0.73g/ml，碳氢比为0.35：1。

采用如图1所示的车用燃料制备流程进行轻质煤焦油的异构改制：

对上述轻质煤焦油经分割塔1(常压分馏塔)切割成四个馏分：第一轻馏分25％、第一中间馏分38％、第一重馏分27％和煤油产品馏分10％；第一轻馏分的切割点为85℃；第一中间馏分的切割点为122℃；第一重馏分的切割点为163℃；煤油产品馏分不做进一步处理，直接作为产品引出系统；

在反应器一2中对第一轻馏分进行临氢异构处理，反应条件为：压力1.42mpa、体积空速1.05h^-1、温度265℃、氢油比220:1；得到第一轻馏分异构化产物的收率为98％，辛烷值(ron)为88；将第一轻馏分异构化产物在分馏塔一5中进行第二分馏，该第二分馏的切割点为76℃，得到第二重馏分(非异构化产物)和第二轻馏分(异构化产物)，并将第二重馏分全部返回至反应器一2进行二次异构处理，同时将分馏塔一5中得到的气体作为第一燃料气引出系统；

在反应器二3中对第一中间馏分进行临氢芳构，反应条件为：压力为2.0mpa、体积空速为1.5h^-1、温度为470℃、氢油比为1100：1；第一中间馏分异构化产物的收率为90％，辛烷值(ron)为104；

在反应器三4中对第一重馏分进行第三加氢异构(临氢异构)，反应条件为：压力为1.6mpa、体积空速为1.3h^-1、温度为290℃、氢油比为900：1；第一重馏分异构化产物的收率为80％，辛烷值(ron)为82；将第一重馏分异构化产物在分馏塔二6中进行第三分馏，该第三分馏的切割点为92℃，得到第三重馏分和第三轻馏分，将第三轻馏分作为第二燃料气引出系统；

将上述第一中间馏分异构化产物在稳定塔7中进行第四分馏，该第四分馏的切割点为210℃，得到第四重馏分和第四轻馏分；将上述过程得到的第二轻馏分、第三重馏分和第四重馏分混合得到车用燃料，其混合重量比为1∶1.5∶1.1；

将第四轻馏分在回流罐8中进行冷凝回流，该冷凝回流的温度为36℃，得到液化石油气产品和富氢气体，将该液化石油气lpg作为产品引出系统；将富氢气体引入变压吸附塔9分离得到第三燃料气和氢气。

上述过程得到的车用燃料(辛烷值ron＝92.17、芳烃＝39.6％、苯＝0.21％)收率80.43％、煤油收率10.18％、液化石油气lpg收率3.43％、燃料气总收率3.58％和氢气收率2.38％。

对比例

采用如图2所示的轻质煤焦油与甲醇反应的烷基化改质流程提高产物辛烷值，具体地：

将轻质煤焦油和甲醇按重量比68:32加入烷基化反应器10中，反应条件为：压力0.40mpa、温度40℃；将烷基化反应产物引入产物分离塔11，分离后得到塔顶轻组分产物和塔底加氢产物；将塔顶轻组分产物引入气液分离罐12中进行气液分离，得到燃料气和液体中间产物，然后将该液体中间产物引入脱水塔13进行分离，塔顶得到液化石油气lpg、塔底为水(cod较高)。

塔底加氢产物(辛烷值ron＝85、芳烃＝24.33％、苯＝0.59％)收率62.2％、燃料气和lpg总收率21.1％、水收率16.7％。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。