一种热解焦油预处理系统及其处理方法与流程

本发明属于能源化工领域中热解焦油的加工领域，具体涉及一种热解焦油预处理系统及其处理方法。

背景技术：

目前，煤的热解是煤炭分质利用的重要路径之一。煤热解是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，在不同温度下发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。低温条件下，煤热解出来的有煤气、热解焦油以及半焦。热解煤焦油经过预处理分离，轻质煤焦油直接进入固定床煤焦油加氢装置，重质煤焦油多采用悬浮床加氢技术进行轻质化。而热解焦油在热解反应中会携带少量粉焦(粒径＜100μm)，热解焦油在预处理后的轻质煤焦油若还携带粉焦进入固定床加氢反应器，会堵塞床层，造成固定床反应器压降较大，影响装置的长周期稳定运行，而且会对催化剂的活性和选择性造成不可逆的影响。

目前，针对热解焦油预处理过程中固体物质清除的研究还较少。CN 105233602 A公开了一种用于粉煤低温干馏中高温焦油气与细粉尘颗粒分离的系统。该方案公开的系统包括旋风分离器(1)、颗粒床拦截器、液滴捕获器(4)和冷凝器(5)；其中，旋风分离器(1)入口与粉煤热解炉出口相连，旋风分离器(1)出口与颗粒床拦截器入口相连，颗粒床拦截器出口与液滴捕获器(4)入口相连，液滴捕获器出口(4)与冷凝器(5)入口相连，冷凝器(5)出口与焦油储罐相连。该方案设备复杂，能耗巨大，难以产业化。

因此，开发一种热解焦油预处理系统，使之能够有效控制轻质煤焦油中的固含量，对于本领域具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种热解焦油预处理系统及其处理方法。本发明提供的热解焦油预处理系统通过多股采出油回流保证洗涤量的方式，有效控制了采出的轻质煤焦油中的含固量。本发明提供的处理方法操作简单，易于进行工业生产。

本发明中，所述轻质煤焦油是指馏程范围在60～500℃的煤焦油，即脱重后的煤焦油，可以直接进入固定床煤焦油加氢装置加工。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种热解焦油预处理系统，所述热解焦油中含有固体物质，所述热解焦油预处理系统包括预分离塔和分离罐；所述预分离塔的中段以下设有洗涤段，所述预分离塔的侧线设置物料进口和回流入口，预分离塔的塔顶气出口与分离罐的物料进口相连。

所述预分离塔的中段设置轻质煤焦油采出口采出轻质煤焦油，采出的轻质煤焦油分为三部分，第一部分轻质煤焦油返回预分离塔中轻质煤焦油采出口上方塔体，第二部分轻质煤焦油采出，第三部分轻质煤焦油返回预分离塔中轻质煤焦油采出口下方塔体。

所述洗涤段设置侧线采出口采出油相，采出油相分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分返回预分离塔的物料进口，第三部分采出。

所述分离罐设有煤焦油出口，煤焦油出口采出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流至预分离塔塔顶，第二部分采出。

本发明中，从预分离塔中段采出的轻质煤焦油的下回流(第三部分)、从洗涤段设置侧线采出口采出的油相的回流(第一部分和第二部分)保证了塔内的洗涤量，使得热解焦油中的固体物质(例如粉焦)尽可能地通过侧线采出口采出的油相中的第三部分和预分离塔的塔底采出的重质煤焦油被带出预处理系统。本发明中，所述重质煤焦油是指馏程范围大于500℃的煤焦油，即在预处理塔底采出的煤焦油。

本发明除了通过油相回流进行洗涤之外，还将部分轻质煤焦油(分离罐煤焦油出口采出的轻质煤焦油的第一部分和从预分离塔中段采出的轻质煤焦油的第一部分)回流，两者共同作用保证分离罐煤焦油出口采出的轻质煤焦油的第二部分以及从预分离塔中段采出的轻质煤焦油的第二部分这两股采出的轻质煤焦油固含量足够低。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述热解焦油预处理系统还包括热解焦油前处理系统，所述前处理系统包括脱水罐、加热器和加热炉，脱水罐的进料口连接热解焦油进料管路；脱水罐底部出料口与加热炉的物料进口相连，所述加热炉的物料出口与预分离塔侧线洗涤段的物料进口相连；脱水罐的顶部出料口与预分离塔侧线洗涤段上方的物料进口相连，预分离塔的所述洗涤段设置侧线采出口采出的油相中第二部分返回进入加热炉的物料进口。

本发明中，热解焦油前处理系统可以使得进入预分离塔的热解焦油分为气相和液相两部分，相比于直接把热解焦油通入预分离塔，可以明显减少能耗。

作为本发明优选地技术方案，预分离塔中段设置的轻质煤焦油采出口中采出的轻质煤焦油的第一部分返回预分离塔中轻质煤焦油采出口上方塔体的管路上设有取热器。

优选地，所述热解焦油进料管路上设有加热器。

优选地，所述分离罐还设有不凝气出口和水相出口。

优选地，所述预分离塔的塔顶气出口与分离罐的物料进口之间的管路上设有冷却器。

优选地，脱水罐的底部出料口和加热炉之间的管路上设有进料泵。

作为本发明优选的技术方案，所述预分离塔的中段设置轻质煤焦油采出口采出轻质煤焦油的第三部分分两路返回预分离塔中轻质煤焦油采出口下方塔体的上下两个回流口。通过分两路回流进入一上一下两个回流口，可以更好的对洗涤段的物料进行洗涤，提高分离热解焦油中固体物质的效果。

第二方面，本发明提供了第一方面所述系统的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将热解焦油从预分离塔侧面的物料进口加入进行预分离；

(2)预分离塔采出的塔顶气进入分离罐，在分离罐中分离出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流进入预分离塔，第二部分采出进行后续处理；

(3)预分离塔中段采出轻质煤焦油，分为三部分，第一部分向上返回预分离塔中轻质煤焦油采出口上方塔体，第二部分采出进行后续处理，第三部分返回预分离塔中轻质煤焦油采出口下方塔体；

(4)预分离塔洗涤段采出油相，分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分返回预分离塔的物料进口，第三部分采出进入下游装置；

(5)预分离塔的塔底油进入下游装置。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，对所述热解焦油进行如下处理后进入预分离塔：

将热解焦油加热后进行脱水处理，得到气相和底油，其中气相进入预分离塔侧线洗涤段上方的物料进口，底油经加热后进入预分离塔侧线洗涤段的物料进口。

优选地，所述热解焦油的温度为80℃～150℃，例如80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，将所述热解焦油加热至150℃～220℃，例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃或220℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，将所述底油加热至350℃～420℃，例如350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃或420℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，塔顶气进入分离罐前，先冷却至40℃～60℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃或60℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选的，步骤(2)中，塔顶气中的不凝气和水相分别从分离罐排出。

优选地，步骤(2)中，所述后续处理为进入固定床加氢装置进行处理。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述轻质煤焦油的第一部分经取热后再向上返回侧线采出口上方塔体。

优选地，步骤(3)中，所述后续处理为进入固定床加氢装置进行处理。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)中，所述油相的第二部分先加热至350℃～420℃再返回预分离塔侧线洗涤段的物料进口。

优选地，步骤(4)中，所述下游装置为悬浮床加氢装置。

优选地，步骤(5)中，所述下游装置为悬浮床加氢装置。

作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将80℃～150℃的热解焦油加热至150℃～220℃后进行脱水处理，得到气相和底油，其中气相进入预分离塔侧线洗涤段上方的物料进口，底油加热至350℃～420℃后进入预分离塔侧线洗涤段的物料进口进行预分离；

(2)预分离塔采出的塔顶气冷却至40℃～60℃后进入分离罐，在分离罐中分离出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流进入预分离塔，第二部分进入固定床加氢装置进行处理；

(3)预分离塔中段采出轻质煤焦油，分为三部分，第一部分经取热后向上返回预分离塔中轻质煤焦油采出口上方塔体，第二部分采出进入固定床加氢装置进行处理，第三部分返回预分离塔中轻质煤焦油采出口下方塔体；

(4)预分离塔洗涤段采出油相，分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分加热至350℃～420℃返回预分离塔侧线洗涤段的物料进口，第三部分采出进入悬浮床加氢装置；

(5)预分离塔的塔底油进入悬浮床加氢装置。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供的热解焦油预处理系统装置简单，通过对预分离塔和分离罐中的采出油的回流设计，保证了采出用于进行后续处理的轻质煤焦油的固含量在很低范围内，进而保证了下游固定床加氢装置能够长周期运行。

(2)本发明提供的处理方法操作简单，易于进行工业生产。

附图说明

图1为本发明实施例1所述热解焦油预处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2所述热解焦油预处理系统的结构示意图；

其中，1-预分离塔，2-分离罐，3-脱水罐，4-加热器，5-加热炉，6-取热器，7-冷却器，8-进料泵。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1

本实施例提供一种热解焦油预处理系统及其处理方法，如图1所示，所述系统包括预分离塔1、分离罐2、加热炉5、取热器6和冷却器7。

其中，所述预分离塔1的中段以下设有洗涤段，所述预分离塔1的侧线设置物料进口和回流入口，预分离塔1的塔顶气出口与分离罐2的物料进口用管路相连，该管路上设有冷却器7。

所述预分离塔1的中段设置轻质煤焦油采出口采出轻质煤焦油，采出的轻质煤焦油分为三部分，第一部分轻质煤焦油通过管路返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口上方塔体，该管路上设有取热器6，第二部分轻质煤焦油采出，第三部分轻质煤焦油分两路返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口下方塔体的上下两个回流口。

所述洗涤段设置侧线采出口采出油相，采出油相分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分进入加热炉5的物料进口并经过加热炉5加热后返回预分离塔1的物料进口，第三部分采出。

所述分离罐2设有煤焦油出口，煤焦油出口采出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流至预分离塔1塔顶，第二部分采出。所述分离罐2还设有不凝气出口和水相出口。

热解焦油进料管路与预分离塔1的侧线物料进口相连，热解焦油进料管路上设有加热炉5。

采用上述系统进行处理的方法包括以下步骤：

(1)将100℃的热解焦油用加热炉5加热至400℃后从预分离塔1侧面的物料进口加入进行预分离；

(2)预分离塔1采出的塔顶气经冷却器7冷却至50℃后进入分离罐2，在分离罐2中分离出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流进入预分离塔1，第二部分进入固定床加氢装置进行处理；分离罐2还分别从不凝气出口和水相出口排出不凝气和水相。

(3)预分离塔1中段采出轻质煤焦油，分为三部分，第一部分经取热器6取热后向上返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口上方塔体，第二部分采出进入固定床加氢装置进行处理，第三部分返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口下方塔体；

(4)预分离塔1洗涤段采出油相，分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分进入加热炉5加热至400℃返回预分离塔1侧线洗涤段的物料进口，第三部分采出进入悬浮床加氢装置；

(5)预分离塔1的塔底油进入悬浮床加氢装置。

固体物质含量为8wt％的热解焦油经本实施例所述系统和处理方法处理后，其采出的轻质煤焦油(预分离塔(1)中段采出轻质煤焦油的第二部分和分离罐(2)分离出的轻质煤焦油的第二部分)的固体物质含量为小于100ppm。

实施例2

本实施例提供一种热解焦油预处理系统及其处理方法，如图2所述，所述系统包括预分离塔1、分离罐2、脱水罐3、加热器4、加热炉5、取热器6、冷却器7和进料泵8。

其中，所述预分离塔1的中段以下设有洗涤段，所述预分离塔1的侧线设置物料进口和回流入口，预分离塔1的塔顶气出口与分离罐2的物料进口用管路相连，该管路上设有冷却器7。

所述预分离塔1的中段设置轻质煤焦油采出口采出轻质煤焦油，采出的轻质煤焦油分为三部分，第一部分轻质煤焦油通过管路返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口上方塔体，该管路上设有取热器6，第二部分轻质煤焦油采出，第三部分轻质煤焦油分两路返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口下方塔体的上下两个回流口。

所述洗涤段设置侧线采出口采出油相，采出油相分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分进入加热炉5的物料进口并经过加热炉5加热后返回预分离塔1的物料进口，第三部分采出。

所述分离罐2设有煤焦油出口，煤焦油出口采出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流至预分离塔1塔顶，第二部分采出。所述分离罐2还设有不凝气出口和水相出口。

脱水罐3的进料口连接热解焦油进料管路，热解焦油进料管路上设有加热器4，脱水罐3底部出料口与加热炉5的物料进口用管路相连，该管路上设有进料泵8，所述加热炉5的物料出口与预分离塔1侧线洗涤段的物料进口相连；脱水罐3的顶部出料口与预分离塔1侧线洗涤段上方的物料进口相连，预分离塔1的所述洗涤段设置侧线采出口采出的油相中第二部分返回进入加热炉5的物料进口。

采用上述系统进行处理的方法包括以下步骤：

(1)将80℃的热解焦油用加热器4加热至150℃后进入脱水罐3进行脱水处理，得到气相和底油，其中气相进入预分离塔1侧线洗涤段上方的物料进口，底油用进料泵8升压后进入加热炉5，加热至350℃后进入预分离塔1侧线洗涤段的物料进口进行预分离；

(2)预分离塔1采出的塔顶气经冷却器7冷却至40℃后进入分离罐2，在分离罐2中分离出的轻质煤焦油分为两部分，第一部分回流进入预分离塔1，第二部分进入固定床加氢装置进行处理；分离罐2还分别从不凝气出口和水相出口排出不凝气和水相。

(3)预分离塔1中段采出轻质煤焦油，分为三部分，第一部分经取热器6取热后向上返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口上方塔体，第二部分采出进入固定床加氢装置进行处理，第三部分返回预分离塔1中轻质煤焦油采出口下方塔体；

(4)预分离塔1洗涤段采出油相，分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分进入加热炉5加热至350℃返回预分离塔1侧线洗涤段的物料进口，第三部分采出进入悬浮床加氢装置；

(5)预分离塔1的塔底油进入悬浮床加氢装置。

固体物质含量为5wt％的热解焦油经本实施例所述系统和处理方法处理后，其采出的轻质煤焦油(预分离塔(1)中段采出轻质煤焦油的第二部分和分离罐(2)分离出的轻质煤焦油的第二部分)的固体物质含量为小于100ppm。此外该实施例因为采用了脱水罐3，加热器4，加热炉5以及进料泵8组成的热解焦油前处理系统，将热解焦油分成气相和底油两个流股进入预分离塔1，因而相比于实施例1，能耗更低。

实施例3

本实施例提供一种热解焦油预处理系统及其处理方法，其预处理系统及其处理方法参照实施例2，区别在于：

处理方法的步骤(1)中，将150℃的热解焦油用加热器4加热至220℃后进入脱水罐3进行脱水处理，得到气相和底油，其中气相进入预分离塔1侧线洗涤段上方的物料进口，底油用进料泵8泵入加热炉5，加热至420℃后进入预分离塔1侧线洗涤段的物料进口进行预分离；

处理方法的步骤(2)中，预分离塔1采出的塔顶气经冷却器7冷却至60℃后进入分离罐2。

处理方法的步骤(4)中，预分离塔1洗涤段采出油相，分为三部分，第一部分向上返回侧线采出口上方塔体，第二部分进入加热炉5加热至420℃返回预分离塔1侧线洗涤段的物料进口，第三部分采出进入悬浮床加氢装置。

固体物质含量为10wt％的热解焦油经本实施例所述系统和处理方法处理后，其采出的轻质煤焦油(预分离塔(1)中段采出轻质煤焦油的第二部分和分离罐(2)分离出的轻质煤焦油的第二部分)的固体物质含量为小于120ppm。此外该实施例因为采用了脱水罐3，加热器4，加热炉5以及进料泵8组成的热解焦油前处理系统，将热解焦油分成气相和底油两个流股进入预分离塔1，因而相比于实施例1，能耗更低。

对比例1

本对比例的预处理系统及其处理方法参照实施例2，区别在于：

本对比例的预处理系统中，取消了预分离塔1的中段轻质煤焦油采出口采出的轻质煤焦油中的第一部分和第三部分的回流，改为全部采出。

取消了预分离塔1洗涤段侧线采出口采出的油相中第一部分和第二部分的回流，改为全部采出。

取消了分离罐2煤焦油出口采出的轻质煤焦油中第一部分的回流，改为全部采出。

相应的，本对比例所述系统的处理方法中也取消了所有的回流操作。

固体物质含量为5wt％的热解焦油经本对比例所述系统和处理方法处理后，其采出的轻质煤焦油(预分离塔(1)中段采出轻质煤焦油和分离罐(2)分离出的轻质煤焦油)的固体物质含量为500ppm～1000ppm。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明提供的热解焦油预处理系统通过对预分离塔和分离罐中的采出油的回流设计，保证了采出用于进行后续处理的轻质煤焦油的固含量在很低范围内，进而保证了下游固定床加氢装置能够长周期运行。对比例没有采用本发明的方案，因而无法取得本发明的效果。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。