全氢型煤焦油制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基基础油的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤焦油加氢领域，具体涉及到全馏分中低温煤焦油、部分中低温煤焦 油馏分油、510°C之前的高温煤焦油馏分油或蒽油加氢制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基基 础油的工艺系统、催化剂级配方案及加工方法。
【背景技术】
[0002] 煤焦油是煤热解的液体产物，含有大量的氧、氮、硫、金属等多环、杂环芳烃物，且 胶质、沥青质占50 %以上，氮的含量超过1.2 %，氧超过6 %，分子结构、组成复杂，金属离子 特别是铁、钙、镁离子含量高，煤焦油加氢技术是通过加氢反应脱除煤焦油中金属、硫、氮等 对环境产生污染的组分，生产环境友好的清洁燃料和化工原料。煤焦油加氢技术目前主要 包括全馏分加氢技术、宽馏分加氢技术、延迟焦化加氢裂化技术、减压蒸馏加氢技术、悬浮 床加氢技术等。特别是"中低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油成套工业化技术FTH"的 突破，将煤焦油中难以转化的胶质、沥青质转化为油品，将液体收率提升到98. 3 %，标志着 这项技术日趋成熟。
[0003] 煤焦油加氛精制后的生成油，进一步深度精制后可完全脱除氧、氣、硫等杂质、饱 和芳烃并将少部分开环形成的直链烃异构降凝可制取低凝点的航煤、低凝点柴油、环烷基 基础油。
[0004] 环烷基基础油是一种特殊性能的基础油，中尚馈分环烷基基础油具有尚洛解性、 低温性能优异、橡胶相容性好，高氧化安定性，无毒、无害的特性，可作为高级橡胶填充油和 工业级、化装级白油，优异的低温性能可作为冷冻机油，还可生产粘度指数高的II类环烷 基润滑油基础油，中间馏分的馏分油具有高的氧化安定性、极高的电器性能和优良的传热 介质特性可作为优质变压器油；中低馏分环烷基馏分油冰点极低可做为环烷基航空煤油； 低馏分环烷基馏分油可脱氢制芳烃，经抽提制高辛烷值汽油。
[0005] 专利201210433517. 0中低温煤焦油加氢生产变压器基础油的方法，专利 201310532441. 1中低温煤焦油生产环保型橡胶填充油的方法，201210433553. 7中低温煤 焦油加氢生产冷冻机油基础油的方法，专利201310532426. 7 -种中低温煤焦油生产橡胶 填充油的方法，以上四个专利都是利用中低温煤焦油生产环烷基基础油，采用将中低温煤 焦油切割为轻馏分段和重馏分段，只将轻馏分段进行加氢处理，再进行加氢改质，各馏分段 都是单独加氢处理，加氢过程中馏分段叠加，产品收率低，运行成本高。
[0006] 专利201310419392. 0 -种煤焦油生产环烷基变压器基础油的方法，专利 2013104119444. 4 -种煤焦油制备环烷基冷冻机油的方法，是将煤焦油全馏分进行加氢精 制，然后将馏分段再改质，最后用糠醛白土精制，虽然收率较上面四个专利有所提高，但采 用糠醛白土精制工艺复杂，且后续环保处理难度大。
[0007] 专利201410783515. 3全氢型煤焦油制环烷基基础油和低凝柴油的系统及方法。 原料扩大到中低温煤焦油全馏分段、510°C之前的高温煤焦油馏分油和蒽油，采用全氢型一 次性通过，收率高，经济效益显著。但加氢精制过程虽然通过催化剂的级配和过程控制有效 的延长了运行周期，但由于煤焦油的结焦前驱物复杂，焦油精制第一反应器床层压力上升 较快影响了运行周期，加氢深度精制和加氢异构、后精制分为两段，增加循环氢压缩机、加 热炉、尚/低分、尚压进料栗等尚压设备，造成投资过大，运彳丁费用尚的缺点。同时加氛精制 后的切割180~280°C作为柴油，凝点降低，但十六烷值较低，达不到国五柴油标准。
[0008] 专利201310103189. 2全馏分煤焦油加氢制燃料油和润滑油基础油的方法，生产 燃料油的同时，可以生产粘度指数较高的环烷基润滑油基础油，但产品方案局限性，不可以 根据市场和本身的特点物尽其用。
[0009] 专利201310390312. 3 -种煤焦油制取芳烃的方法，将煤焦油加氢生产的石脑油 进行重整，生产芳烃。煤焦油加氢后的石脑油芳潜含量高达85 %以上，环烷烃和芳烃占 80%以上，绝大部分是环烷烃，在煤焦油加氢精制过程中生成的石脑油的硫、氮含量极低， 采用简单的固定床脱氢和芳烃抽提就可生产高辛烷值的汽油，无需重整。
[0010] 本发明意在开发一种全氢型的全馏分中低温煤焦油、部分中低温煤焦油馏分油、 510°C之前的高温煤焦油馏分油或蒽油一次通过加氢制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基基 础油的工艺系统及加工方法。市场前景更广和经济效益更好，且运行成本更低。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种全氢型的全馏分中低温煤焦油、部分中低温煤焦油馏分 油、510 °C之前的高温煤焦油馏分油或蒽油一次通过加氢制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基 基础油的系统。
[0012] 本发明的另一目的是提供一种全氢型的全馏分中低温煤焦油、部分中低温煤焦油 馏分油、510°C之前的高温煤焦油馏分油或蒽油一次通过加氢制备高辛烷值汽油、航煤和环 烷基基础油的加工方法。
[0013] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0014] 该全氢型煤焦油制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基基础油的系统，包括煤焦油精 制装置，该煤焦油精制装置的生成油输出口与馏分油深度精制、异构降凝和后精制装置的 输入口相连通，煤焦油精制装置的石脑油出口和馏分油深度精制、异构降凝和后精制装置 的石脑油出口分别与石脑油脱氢和芳烃抽提装置入口相连通，馏分油深度精制、异构降凝 和后精制装置的循环氢管线和石脑油脱氢和芳烃抽提装置的循环氢管线分别与煤焦油精 制装置的循环氢管线连通；
[0015] 所述煤焦油精制装置由焦油加热炉、两个并列的焦油一级反应器、焦油换热器、焦 油二级反应器、焦油三级反应器、生成油高压分离器、生成油常压分馏塔、生成油减压分馏 塔连接构成；煤焦油管线和新氢管线分别与焦油加热炉的输入口连通，焦油加热炉的输出 口通过管道与氢气管道连通，并通过连接接头分别与两个焦油一级反应器上端输入口相连 通，两个焦油一级反应器的下端输出口通过安装在管道上的焦油换热器与焦油二级反应器 上端的输入口相连通，两个焦油一级反应器上部均装填有保护催化剂，下部装填脱金属催 化剂；焦油二级反应器下端的输出口通过管道与焦油三级反应器上端的输入口相连通，焦 油二级反应器和焦油三级反应器的上端的输入口分别通过管道与氢气管道连通，焦油二级 反应器上部装填脱沥青催化剂，下部装填预精制催化剂，焦油三级反应器内装填精制催化 剂，焦油三级反应器下端的输出口通过安装在管道上的生成油高压分离器分别与循环氢管 道、生成油常压分馏塔的输入口相连通，生成油常压分馏塔的顶部安装有驰放气输出管道、 上部安装有小于180°C石脑油输出管道、中部连接180~365°C的馏分油输出管道、底部安 装有余油输出管道，余油输出管道与生成油减压分馏塔入口相联通，生成油减压分馏塔的 上部连接有365~510°C的馏分油输出管道，生成油常压分馏塔中部180~365°C的馏分油 管道与生成油减压分馏塔的上部365~510°C的馏分油管道均与馏分油深度精制、异构降 凝和后精制装置入口相连通；
[0016] 所述馏分油深度精制、异构降凝和后精制装置由深度精制加热炉、深度精制反应 器、热高压汽提塔、冷高压分离器、异构降凝反应器、馏分油换热器、后精制反应器、馏分油 高压分离器、馏分油常压分馏塔、馏分油减压分馏塔连接构成；深度精制加热炉的输入口与 煤焦油精制装置的生成油常压分馏塔中部180~365Γ的馏分油管道和生成油减压分馏 塔的上部365~510°C的馏分油管道相连通，深度精制加热炉的出口与深度精制反应器上 端的入口相连通，深度精制加热炉的输入口和深度精制反应器上端的入口分别通过管道与 氢气管道相连通；深度精制反应器内装填深度精制催化剂，深度精制反应器下端的出口与 热高压汽提塔上部入口连通，热高压汽提塔顶部出口通过管道与冷高压分离器中部入口连 通，热高压汽提塔的汽提气入口与氢气管道连通，热高压汽提塔的底部出口和氢气管道均 与异构降凝反应器上部的入口连通，异构降凝反应器内装填异构降凝催化剂，冷高压分离 器底部出口与小于180°C石脑油出口管道连通、顶部循环氢出口与氢气管道相连通，异构降 凝反应器底部出口通过管道与馏分油换热器连通，馏分油换热器出口、氢气管道均与后精 制反应器顶部入口连通，后精制反应器内装填后精制催化剂，后精制反应器底部出口通过 安装在管道上的馏分油高压分离器与馏分油常压分馏塔入口连通，馏分油高压分离器顶部 循环氢出口与氢气管道连通、馏分油高压分离器底部出口与馏分油常压分馏塔中部入口连 通，馏分油常压分馏塔顶部出口与驰放气出口管道连通、底部出口通过管道与馏分油减压 分馏塔下部入口连通，馏分油常压分馏塔中部出口分别与小于180°C石脑油、180~280°C 的航煤馏分油、280~320°C变压器油、320~365°C冷冻机油输出管道连通，馏分油减压分 馏塔上部出口与365~420°C的馏分油管道连通、底部出口与420~510°C的馏分油管道连 通；
[0017] 石脑油脱氢和芳烃抽提装置由石脑油加热炉、一级脱氢反应器、二级脱氢反应器、 石脑油分离器、稳定塔以及三苯抽提塔构成，石脑油加热炉一段入口通过管道与生成油常 压分馏塔和冷高压分离器的石脑油输出管道以及氢气管道连通，石脑油加热炉一段出口管 道与一级脱氢反应器上部入口管道连通，一级脱氢反应器出口管道、氢气管道与石脑油加 热炉二段加热管道入口连通，石脑油加热炉二段出口管道与二级脱氢反应器的上部入口管 道连通，二级脱氢反应器的出口管道通过管道上的石脑油分离器与稳定塔中部连通，石脑 油分离器的顶部出口与氢气管道连通，稳定塔顶部与塔顶馏分管道连通，稳定塔的底部出 口通过管道与三苯抽提塔下部入口连通，三苯抽提塔的上部出口分别与侧线苯、甲苯、二甲 苯管道连通、底部出口与高辛烷值汽油管道连通。
[0018] 上述系统还包括有中低温馏分油中间罐和高温馏分油中间罐，中低温馏分油中间 罐的入口通过管道与生成油常压分馏塔中部的180~365°C的馏分油输出管道连通、出口 通过管道与深度精制加热炉的入口连通，高温馏分油中间罐的入口通过管道与生成油减压 分馏塔上部的365~510°C的馏分油输出管道连通、出口通过管道与深度精制加热炉的入 口连通。
[0019] -种使用上述系统实现全氢型煤焦油制备高辛烷值汽油、航煤和环烷基基础油的 方法由下列步骤组成：
[0020] (1)煤焦油精制
[0021] 经脱渣、脱水、脱盐预处理后的全馏分中低温煤焦油或部分中低温煤焦油的馏 分油或减压蒸馏切割510°C之前的高温煤焦油馏分油或蒽油混氢后经焦油加热炉加热到 220~260°C，依次进入焦油一级反应器、焦油换热器、焦油二级反应器、焦油三级反应器、 生成油高压分离器、生成油常压分馏塔（1-7)、生成油减压分馏塔；焦油一级反应器并列安 装，两个焦油一级反应器均是填装保护催化剂和脱金属催化剂，进行烯烃饱和脱金属反应， 反应平均温度220~280°C，反应的压力12~16MPa，氢油比1500~2300:1，焦油一级反应 器的流出物与焦油换热器进行换热升温到280~310°C，进入焦油二级反应器，焦油二级反 应器内装填脱沥青催化剂和预精制催化剂，反应平均温度为280~350°C，进行脱沥青、残 炭、脱氧、脱硫、脱氮，反应的压力12~16MPa，氢油比1500~2300:1，流出物进入焦油三级 反应器，焦油三级反应器装填精制催化剂，进行进一步脱硫、脱氮、芳烃饱和，焦油三级反应 器反应平均温度为330~390°C，反应的压力12~16MPa，氢油比1500~2300:1，总液体体 积空速为〇. 15~0. 5h\焦油三级反应器的生成油经生成油高压分离器分离氢气后进入生 成油常压分馏塔，经生成油常压分馏塔分馏为塔顶驰放气、侧线小于180°C石脑油、180~ 365°C的馏分油和塔底馏分油；塔底馏分油进入生成油减压分馏塔，经生成油减压分馏塔分 馏为365~510°C的高温馏分油和塔底为大于510°C的馏分油，将所有分馏油混合直接进入 馏分油深度精制、异构降凝和后精制装置中；
[0022] (2)馏分油深度精制、异构降凝和后精制
[0023] 煤焦油精制装置分馏出来的180~365°C的馏分油和365~510°C的馏分油混合 后，在管道中混氢，进入深度精制加热炉升温到340~380°C进入深度精制反应器进一步 加氢脱硫、脱氮、芳烃饱和，精制剂反应平均温度为340~380°C，液体体积空速为0. 25~ 0. 7h\压力14~21MPa，氢油比800~1200:1，反应产物通过热高压汽提塔，经新氢汽提， 将小于180°C的石脑油、氨氮、硫化氢分离，再经冷高压分离器分离小于180°C石脑油和氢 气，将热高压汽提塔塔底馏分油的硫控制在2PPm以下，氮控制在2PPm以下，塔底馏分油 混氢后调整温度320~350°C进入异构降凝反应器，该反应器装填异构降凝催化剂，反应 平均温度为320~350°C，液体体积空速为0· 6~2. 2h\压力14~21MPa，氢油比500~ 1000:1 ;经换热后温度降为220~260°C，进入后精制反应器，后精制反应器内装填后精制 催化剂，反应平均温度为220~260 °C，液体体积空速为0. 6~2. 6h\压力14~2IMPa，氢 油比500~1000:1 ;反应产物经高压分离器分离后，进入常压分馏塔和减压分馏塔切割为 小于180°C石脑油、180~365°C冷冻机油、365~420°C的化装级白油10#以及420~510°C 的化装级白油15# ;或者反应产物切割为小于180°C石脑油馏分油、180~365°C的低凝柴 油、大于365°C的的润滑油基础油；
[0024] (3)石脑油脱氢、芳烃抽提
[0025] 将步骤（1)和步骤（2)分馏所得小于180°C的石脑油混合，经石脑油加热炉加热进 入一级脱氢反应器，反应产物再加热进入二级脱氢反应器，经石脑油脱氢催化剂催化脱氢， 反应平均温度420~450°C，液体体积空速为2. 0~6.Oh\压力1. 0~3. 5MPa，反应产物经 常规芳烃抽提后作为高辛烷值汽油，产生的氢气作为煤焦油精制装置的补充氢，循环利用。
[0026] 上述步骤（1)中将生成油常压分馏塔分馏出的180~365°C的中低温馏分油储存 于中低温馏分油中间罐中，将生成油减压分馏塔中分馏的365~510°C的高温馏分油储存 于高温馏分油中间罐。
[0027] 步骤（2)具体是：将从中低温馏分油中间罐输出的180~365°C的馏分油混氢后 经深度精制加热炉升温到330~370°C进入深度精制反应器，该反应器装填深度精制催化 剂，在深度精制反应器内进一步加氢脱硫、脱氮、芳烃饱和，反应平均温度为330~370°C， 液体体积空速为0. 4~0. 8h\压力14~21MPa，氢油比800~1200:1，反应产物通过热 高压汽提塔经新氢汽提，将小于180°C的石脑油馏分、氨氮、硫化氢分离，再经冷高压分离器 分离小于180°C石脑油和氢气，将热高压汽提塔塔底馏分油的硫控制在2PPm以下，氮控制 在2PPm以下，馏分油混氢后调整温度至310~340°C进入异构降凝反应器，该反应器装填 异构降凝催化剂，反应入口温度为310~340°C，液体体积空速为0. 8~2. 6h\压力14~ 21MPa，氢油比500~1000:1 ;反应后