1.一种煤和煤焦油混合加氢系统,其特征在于,所述系统包括:
氢气供给单元,用于供给氢气;
煤供给单元,用于供给原料煤;
催化剂供给单元,用于供给加氢催化剂,包括催化剂供给装置;
煤焦油分割单元,用于将煤焦油分割为第一轻组分、供氢溶剂前液和第一重组分;所述供氢溶剂前液的沸点为200-450℃,第一轻组分的沸点小于供氢溶剂前液的沸点,第一重组分的沸点大于供氢溶剂前液的沸点;
供氢溶剂制备单元,与煤焦油分割单元和氢气供给单元分别相连,用于将供氢溶剂前液进行催化加氢反应得到沸点为200-450℃的供氢溶剂;
油煤浆制备单元,与煤焦油分割单元、供氢溶剂制备单元、催化剂供给单元和煤供给单元分别相连,用于将第一重组分、供氢溶剂和煤混合,得到油煤浆;
催化加氢反应单元,包括悬浮床加氢反应器,与油煤浆制备单元和氢气供给单元相连,用于油煤浆与氢气的催化加氢反应,得到煤和煤焦油混合加氢产物。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括后处理单元,用于将煤和煤焦油混合加氢产物进行后处理,得到轻质油产品;
优选地,所述后处理单元包括第二分离装置、常压分馏装置、第二减压分馏装置、第三催化加氢反应装置、第三分离装置和第三分馏装置;第二分离装置设置进料口、气体出口、第二轻组分出口和第二重组分出口,进料口与催化加氢单元的反应产物出口相连,第二轻组分出口与常压分馏装置的进料口相连;第二重组分出口与第二减压分馏装置的进料口相连;常压分馏装置的第三轻组分出口、第二减压分馏装置的第四轻组分出口以及煤焦油分割单元的第一轻组分出口分别与第三催化加氢反应装置的进料口相连,氢气供给装置的出气口与第三催化加氢反应装置的进气口相连;第三分离装置设置进料口、氢气出口和液体出口,第三催化加氢反应装置的反应产物出口与第三分离装置的进料口相连;第三分离装置的液体出口与第三分馏装置的进料口相连,第三分馏装置设置轻质油产品出口;
优选地,所述第二分离装置的气体出口经膜分离装置与催化加氢反应单元的进气口相连;
优选地,所述第三催化加氢反应装置包括固定床加氢反应器;
优选地,所述第三分离装置的氢气出口与第三催化加氢反应装置的进气口和/或供氢溶剂制备单元相连;
优选地,所述油煤浆制备单元与煤供给单元之间还设置磨煤系统;
优选地,所述第二减压分馏装置的第四轻组分出口还与供氢溶剂制备单元的进料口相连。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述煤焦油分割单元包括煤焦油供给装置和第一减压分馏装置,第一减压分馏装置设置进料口、第一轻组分出口、供氢溶剂前液出口和第一重组分出口,煤焦油供给装置的出料口与第一减压分馏装置的进料口相连;
优选地,所述供氢溶剂制备单元包括第一催化加氢反应装置、第一分离装置和第一分馏装置,所述第一催化加氢反应装置的进料口分别与煤焦油分割单元和供氢溶剂前液出口相连,第一催化加氢反应装置的反应产物出口与第一分离装置的进料口相连,第一分离装置设置氢气出口和液体出口,液体出口与第一分馏装置的进料口相连,第一分馏装置设置供氢溶剂出口;
优选地,所述第一催化加氢反应装置包括固定床加氢反应器;
优选地,所述第一分离装置的氢气出口与第一催化加氢反应装置和/或第三催化加氢反应装置的气体进口相连。
4.根据权利要求1-3之一所述的系统,其特征在于,所述油煤浆制备单元包括混捏机;
优选地,所述油煤浆制备单元连接于催化加氢反应单元的底部;
优选地,所述悬浮床加氢反应器包括至少一个鼓泡床反应器和至少一个强制循环悬浮床反应器。
5.一种煤和煤焦油混合加氢工艺,其特征在于,所述工艺包括如下步骤:
(1)将煤焦油进行减压分馏,得到第一轻组分、供氢溶剂前液和第一重组分;其中,所述供氢溶剂前液的沸点为200-450℃,第一轻组分的沸点小于供氢溶剂前液的沸点,第一重组分的沸点大于供氢溶剂前液的沸点;
(2)将供氢溶剂前液进行催化加氢反应,将反应产物分离出氢气后分馏,得到沸点为200-450℃的馏分,即为供氢溶剂;
(3)将供氢溶剂、煤、第一重组分和加氢催化剂混合,得到油煤浆;
(4)将油煤浆与氢气在悬浮床加氢反应器上进行催化加氢反应,得到煤和煤焦油混合加氢产物。
6.根据权利要求5所述工艺,其特征在于,所述反应产物还进行如下处理得到轻质油产品:
(5)将煤和煤焦油混合加氢产物进行分离,得到气相、第二轻组分和第二重组分;
(6)第二轻组分经常压分馏,得到第三轻组分,第二重组分经减压分馏得到第四轻组分;
(7)将所述第一轻组分、第三轻组分和第四轻组分混合,进行催化加氢反应,将得到的反应产物分离出氢气后分馏,得到轻质油产品。
7.根据权利要求5或6所述的工艺,其特征在于,步骤(1)所述供氢溶剂前液是沸点为330-420℃的煤焦油馏分;
优选地,步骤(2)所述供氢溶剂前液在固定床反应器上进行催化加氢;
优选地,步骤(2)所述供氢溶剂前液进行催化加氢的温度为300-360℃,压力为12-14MPa;
优选地,步骤(2)所述分馏的温度为200-450℃。
8.根据权利要求5-7之一所述的工艺,其特征在于,步骤(3)所述供氢溶剂、煤、第一重组分和加氢催化剂的质量比为(2-10):(1-5):(1-5):(0.02-0.5);
优选地,步骤(3)所述煤与步骤(1)所述煤焦油的质量比为0.1:1-1:1;
优选地,步骤(3)所述煤的粒径大小为200μm以下,优选为50-100μm;
优选地,步骤(3)所述催化剂的加入量为煤的质量的0.5%-6%,优选为1%-4%;
优选地,步骤(3)所述催化剂为铁基催化剂;
优选地,步骤(3)所述催化剂的颗粒直径为10-100um,优选为20-50um;
优选地,步骤(3)所述混合的方式为混捏;
优选地,步骤(3)所述混合在混捏机上进行;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应的温度为340-500℃;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应的压力为10-30MPa;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应的氢油体积比为300-1200;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应的体积空速为0.2-1.0h-1;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应具体为:先进行变温加氢反应,再进行恒温加氢反应;变温加氢反应的温度为340-480℃,恒温加氢反应的温度450℃-500℃;
优选地,步骤(4)所述催化加氢反应在悬浮床加氢反应器上进行;
优选地,所述悬浮床加氢反应器包括至少一个鼓泡床反应器和至少一个强制循环悬浮床反应器。
9.根据权利要求6-8之一所述的工艺,其特征在于,步骤(5)所述气相经提纯后得到循环氢,所述循环氢用于步骤(4)中油煤浆的催化加氢反应;
优选地,步骤(6)中的部分第四轻组分返回步骤(2)与供氢溶剂前液混合,用于催化加氢制备供氢溶剂;
优选地,步骤(6)所述第二重组分经减压分馏得到的含固尾油用于沥青成型得到沥青产品,所述含固尾油的馏程大于450℃,所述含固尾油的固含量为50-80wt%;
优选地,步骤(7)所述催化加氢反应在固定床反应器上进行;
优选地,步骤(7)分离出的氢气混合升压后用于步骤(7)所述的催化加氢反应和/或步骤(2)所述的催化加氢反应;
优选地,步骤(2)分离出的氢气用于步骤(7)所述的催化加氢反应和/或步骤(2)所述的催化加氢反应。
10.根据权利要求5-9之一所述的工艺,其特征在于,所述工艺包括如下步骤:
(1)将煤焦油进行减压分馏,得到第一轻组分、供氢溶剂前液和第一重组分;其中,所述第一轻组分是沸点小于200℃的煤焦油馏分,供氢溶剂前液是沸点为200-450℃的煤焦油馏分,所述第一重组分是沸点大于450℃的煤焦油馏分;
(2)将供氢溶剂前液在固定床反应器上进行催化加氢反应,进行催化加氢的温度为300-360℃,压力为12-14MPa,将反应产物分离出氢气后在温度为200-450℃的条件下分馏,得到沸点为200-450℃的馏分,即为供氢溶剂;
(3)按质量比为(2-10):(1-5):(1-5):(0.02-0.5)将供氢溶剂、粒径为200μm以下的煤、第一重组分和铁基催化剂混合,得到油煤浆,其中,所述煤与步骤(1)中煤焦油的质量比为0.1:1-1:1,所述铁基催化剂的加入量为煤的质量的0.5%-6%,所述铁基催化剂的颗粒直径为10-100μm;
(4)将油煤浆与氢气进行催化加氢反应,得到煤和煤焦油混合加氢产物;其中,所述催化加氢反应为先进行变温催化加氢反应,再进行恒温催化加氢反应,变温催化加氢反应的温度为340-480℃,恒温催化加氢反应的温度450℃-500℃,所述催化加氢反应在悬浮床反应器上进行;所述催化加氢反应的温度为340-500℃,压力为10-30MPa,氢油体积比为300-1200,体积空速为0.2-1.0h-1;
(5)将煤和煤焦油混合加氢产物分离,得到气相、第二轻组分和第二重组分;
(6)第二轻组分经常压分馏,得到第三轻组分,第二重组分经减压分馏得到第四轻组分;
(7)将所述第一轻组分、第三轻组分和第四轻组分混合,进行催化加氢反应,将得到的反应产物分离出氢气后分馏,得到轻质油产品。