用于生产针状焦的原料的预处理方法与装置与流程

1.本发明属于化工原料提纯技术领域。具体地，本发明涉及一种用于生产针状焦的原料的预处理方法与装置。


背景技术：

2.针状焦具有热膨胀系数低、结晶程度高、导电率高等优点，焦块内的孔隙是均匀定向的，呈细长椭圆形。针状焦是生产超高功率和高功率石墨电极的重要原料。
3.根据针状焦的成焦机理，从分子结构而言，催化裂化油浆是生产针状焦的良好原料，但是在用于制备针状焦之前，必须除去固体颗粒、硫、氮以及其它不稳定的组分。
4.现有许多专利申请公开了用于生产针状焦的原料的预处理方法。
5.cn1382761a公开了一种催化裂化澄清油生产针状焦的方法，其中先通过萃取方法除去催化裂化澄清油中的催化剂粉末，然后经延迟焦化生产针状焦。然而这种方法主要用于除去催化剂粉末，无法去除催化裂化油浆中的碳质颗粒、硫、氮以及其它不稳定的组分，并且需要特殊的设备来处理原料，生产过程复杂且耗时，生产成本高。
6.cn106147835a公开了一种用于生产针状焦的原料的预处理方法，其中原料油先与作为萃取溶剂的c3-c5轻烃馏分接触以对催化裂化油浆进行亚临界或超临界萃取，对得到的萃取油相经超临界回收溶剂制成萃取组分，将萃取组分作为制备针状焦的原料，通过热缩聚反应制备中间相沥青，再将中间相沥青经延迟焦化反应制备得到高品质的油系针状焦。然而，此方法不能去除催化裂化油浆中的碳质颗粒、硫、氮以及其它不稳定的组分。
7.cn104927899a公开了一种用于生产针状焦的原料的处理方法，其中原料油先与氢气、加氢催化剂床层接触，加氢产物经分离得到生产针状焦的原料，其中所用原料油可为催化裂化油浆或澄清油。然而，在这种方法中固定床加氢催化剂床层容易被油浆中的固体颗粒堵塞进而导致装置频繁停车以更换新的催化剂，这会费时并且增加成本。
8.cn1872963a公开了一种用于生产针状焦的原料的预处理方法，其中原料油先经减压蒸馏脱出其中非理想组分，剩余的理想组分与氢气、加氢催化剂床接触，加氢产物经分离得到生产针状焦的原料，其中所用原料油可为催化裂化油浆或澄清油。该方法通过两种工艺的组合，能够脱出原料油中的轻、重非理想组分，最大限度地保留理想组分，处理后的原料油满足生产针状焦原料的要求。然而，这种方法中固定床加氢催化剂床层容易被油浆中残余的的固体颗粒堵塞进而导致装置频繁停车以更换新的催化剂，这会费时并且增加成本。
9.因此，本领域中仍需要对用于生产针状焦的原料进行预处理的方法，以克服上述现有技术的缺点。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是提供一种对用于生产针状焦的原料进行预处理的方法，其能有效地除去原料中的杂质如催化剂颗粒、碳质颗粒、硫、氮等杂原子，并保留生产
针状焦的理想组分，使得后续获得的针状焦的品质好并且生产成本低、速度快。
11.因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于生产针状焦的原料的预处理方法，其包括：
12.将含有加氢催化剂的原料油经浆态床加氢处理以除去硫、氮等杂原子，得到加氢产物，和
13.从所述加氢产物中除去非理想组分，得到用于生产针状焦的原料。
14.根据本发明的第二方面，提供一种用于生产针状焦的原料的预处理装置，其包括：
15.混合设备，用于将加氢催化剂均匀混合于原料油中，以得到含有加氢催化剂的原料油，
16.在混合设备下游的浆态床加氢处理设备，用于除去含有加氢催化剂的原料油中的硫、氮等杂原子，以得到加氢产物，和
17.在浆态床加氢处理设备下游的分离设备，用于除去加氢产物中的非理想组分，以得到用于生产针状焦的原料。
18.根据本发明的预处理方法通过两种工艺的组合，能够有效地除去原料油中的轻、重非理想组分并最大限度地保留理想组分，处理后的原料油满足用于生产针状焦的原料的要求。根据本发明的预处理装置可用于有效地实施本发明的预处理方法。
附图说明
19.下面结合附图对本发明的用于生产针状焦的原料的预处理方法和装置进行说明，其中：
20.图1示意性地显示根据本发明的一个方面的生产针状焦的原料的预处理装置，其中，1：混合设备；2：浆态床加氢处理设备；3：分离设备。
具体实施方案
21.下面对本发明技术方案进行更详细描述。
22.根据本发明的第一方面，提供一种用于生产针状焦的原料的预处理方法，其包括：
23.将含有加氢催化剂的原料油经浆态床加氢处理以除去硫、氮等杂原子，以得到加氢产物，和
24.将所述加氢产物中除去非理想组分，以得到用于生产针状焦的原料。
25.在一些实施方案中，所述原料油可为催化裂化油浆或澄清油。
26.在一些实施方案中，所述方法还包括将加氢催化剂加入原料油中以得到含有加氢催化剂的原料油。
27.所述加氢催化剂可为浆态床加氢领域中常用的各种具有加氢催化作用的催化剂，选自油溶性加氢催化剂、水溶性加氢催化剂及其组合。
28.优选地，所述加氢催化剂为金属硫化物，所述金属选自ni、mo、fe、co、w及其组合。更优选地，优选所述加氢催化剂为硫化钼和硫化镍的组合，还更优选地，其中硫化钼和硫化镍的比例为1∶1，按照金属原子的重量计。
29.所述加氢催化剂为非负载型。
30.优选地，加氢催化剂与原料油的质量比在1-2000μg/g之间，更优选在50-1000μg/g
之间，其中加氢催化剂以金属原子的重量计。
31.优选地，氢气与原料油的体积比在100-2000之间，更优选在200-1000之间。
32.优选地，加氢处理在350-500℃的温度、3-12mpa的压力下进行，更优选在390-460℃的温度、5-10mpa的压力下进行。
33.在一些实施方案中，通过减压蒸馏从所述加氢产物中除去非理想组分。
34.所述减压蒸馏可以为一级或多级蒸馏。
35.优选地，减压蒸馏在0.1-6kpa的绝对压力和320-380℃的温度下进行，更优选在0.2-5kpa的绝对压力和330-370℃的温度下进行。
36.优选地，原料油的lhsv(液时空速)在0.1-5hr-1
之间，更优选在0.2-4hr-1
之间。
37.在浆态床加氢处理过程中，由于催化剂已经分散于原料油中，不需要固定的催化剂床层。
38.在浆态床加氢处理过程中，硫、氮等杂原子被除去而对于获得针状焦必需的芳香结构没有被破坏，原料油的粘度降低且稳定性提高，同时原料油的粘度下降使得能够有效地除去催化剂颗粒。
39.将加氢产物经减压蒸馏分离以除去非理想组分后，剩下理想组分，其蒸馏范围在340-460℃之间，可用作生产针状焦的原料。
40.非理想组分包括沥青质、胶质及灰分等重质非理想组分和柴油馏分等轻质非理想组分。其中轻质非理想组分作为常压瓦斯油从塔顶分离，重质非理想组分作为塔底油(包括减压渣油及固体颗粒和杂原子)从塔底分离，该塔底油(可不经任何后处理)可与未经过加氢处理的含有加氢催化剂的原料油混合后进行加氢处理。
41.通过本发明的方法，廉价的原料油(重油)可转变为具有更高价值的产品，即用于生产针状焦的原料。
42.根据本发明的第二方面，提供一种用于生产针状焦的原料的预处理装置，其包括：
43.混合设备，用于将加氢催化剂均匀混合于原料油中，以得到含有加氢催化剂的原料油，
44.在混合设备下游的浆态床加氢处理设备，用于除去含有加氢催化剂的原料油中的硫、氮等杂原子，以得到加氢产物，和
45.在浆态床加氢处理设备下游的分离设备，用于除去加氢产物中的非理想组分，以得到用于生产针状焦的原料。
46.针对所述混合设备、浆态床加氢处理设备和分离设备没有特别要求，只要它们能分别实施根据本发明的预处理方法中的各步骤即可。
47.可用于实施本发明的方法的浆态床加氢处理设备的结构比较简单，例如可以为具有简单的内构件(如导流筒或者分布器，起到改善物流分布的作用)的空筒反应器，催化剂均匀分散在原料油中一次通过反应器，不存在固定床加氢反应器中经常出现的床层堵塞现象。
48.例如，所述分离设备可以为蒸馏设备。
49.图1中示例性地显示了根据本发明的一个实施方案的用于生产针状焦的原料的预处理装置，其包括：
50.混合设备1，用于将加氢催化剂均匀混合于原料油中，以得到含有加氢催化剂的原
料油，
51.在混合设备1下游的浆态床加氢处理设备2，用于除去原料油中的硫、氮等杂原子，以得到加氢产物，和
52.在浆态床加氢处理设备2下游的分离设备3，用于除去加氢产物中的非理想组分，以得到用于生产针状焦的原料。
53.混合设备1与浆态床加氢处理设备2流体连通，并且浆态床加氢处理设备2与分离设备3流体连通。
54.混合设备1具有原料油入口11、催化剂入口12和原料油出口13，
55.浆态床加氢处理设备2具有原料油入口21、氢气入口22和加氢产物出口23。
56.分离设备3具有加氢产物入口31、常压瓦斯油出口32、塔底油出口33和针状焦原料出口34。
57.分离设备3可以为本领域中常用的一级或多级减压蒸馏塔。
58.混合设备1的原料油出口13与浆态床加氢处理设备2的原料油入口21流体相通。
59.浆态床加氢处理设备2的加氢产物出口23与分离设备3的加氢产物入口31流体相通。
60.塔底油出口34可以与浆态床加氢处理设备2的原料油入口21流体连通以将来自塔底油出口33的塔底油输送至与含有加氢催化剂的原料油汇合后进入浆态床加氢处理设备2的原料油入口21。
61.因此，在一些实施方案中，所述分离设备3的塔底油出口33与所述浆态床加氢处理设备2的原料油入口21流体连通。
62.继续参考图1，在原料油的预处理过程中，将原料油和加氢催化剂分别经混合设备1的原料油入口11和催化剂入口12输送至混合设备1中，在混合设备1中将加氢催化剂与原料油均匀混合以得到含有加氢催化剂的原料油。
63.接着经混合设备1的原料油出口13和浆态床加氢处理设备2的原料油入口21将含有加氢催化剂的原料油从混合设备1输送至浆态床加氢处理设备2中，使氢气从浆态床加氢处理设备2的氢气入口22进入浆态床加氢处理设备2中，在浆态床加氢处理设备2中进行浆态床加氢处理以除去硫、氮等杂原子，得到加氢产物。
64.然后经浆态床加氢处理设备2的加氢产物出口23和分离设备3的加氢产物入口31将加氢产物从浆态床加氢处理设备2输送至分离设备3中，在分离设备3(例如蒸馏设备)除去非理想组分，剩下理想组分，经常压瓦斯油出口32、塔底油出口33和针状焦原料出口34分别将常压瓦斯油、塔底油和针状焦原料排出。
65.可以将来自塔底油出口33的塔底油输送至与含有加氢催化剂的原料油汇合后经浆态床加氢处理设备2的原料油入口21输送至浆态床加氢处理设备2中。
66.在本申请说明书和权利要求书中，在提及某术语时，可以理解该术语具有本申请说明书中对该术语所给出的任何定义，除非该定义明显与该术语的上下文相矛盾。
67.除非另外限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域技术人员通常理解的相同意义。当本说明书中术语的定义与本发明所属领域技术人员通常理解的意义有矛盾时，以本文中所述的定义为准。
68.除了在操作实施例或另有指明外，在本申请说明书和权利要求书中，表示数量、百
分比等的所有的数字被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。
69.本申请说明书中所述的“包含”和“包括”涵盖还包含或包括未明确提及的其它要素的情形以及由所提及的要素组成的情形。
70.以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，以使本领域技术人员能够充分地了解本发明的目的、特征和效果。
71.实施例
72.以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，以使得本领域技术人员能够充分地了解本发明的目的、特征和效果。本领域技术人员不难理解，此处的实施例仅仅用于示例目的，本发明的范围并不局限于此。
73.实施例1
74.参考图1，将原料油(催化裂化油浆，其各项性能参数列于表1中)先输送至混合设备1中，在混合设备1中将加氢催化剂(硫化钼和硫化镍，比例为1∶1，以金属原子的重量计)加入原料油中以得到含有加氢催化剂的原料油。
75.接着将含有加氢催化剂的原料油输送至浆态床加氢处理设备2中，在浆态床加氢处理设备2中进行浆态床加氢处理以除去硫、氮等杂原子，得到加氢产物。
76.然后将加氢产物输送至蒸馏设备3中，在蒸馏设备3进行减压蒸馏以除去非理想组分，剩下理想组分，其馏程在340-460℃之间。
77.其中：
78.氢气与原料油的体积比为1000；
79.加氢催化剂与原料油的质量比为400μg/g；
80.加氢处理的温度为400℃；
81.加氢处理的压力为8mpa；
82.减压蒸馏时的真空度为3kpa；
83.减压蒸馏温度为350℃；
84.原料油的lhsv(液时空速)为1hr-1
。
85.将所得的用于生产针状焦的原料的各项性质汇总于表1中。
86.对比实施例1
87.将与实施例1中相同的原料油输送至蒸馏设备中，在蒸馏设备中按照以下条件进行减压蒸馏。
88.其中：
89.减压蒸馏时的真空度为3kpa；
90.减压蒸馏温度为350℃；
91.原料油的lhsv(液时空速)为1hr-1
。
92.经处理的原料油的各项性质汇总于表1中。
93.表1：对比实施例1中得到的经减压蒸馏的原料油和实施例1中得到的经加氢处理和减压蒸馏的原料油的性质比较
94.项目原料油实施例1对比实施例1密度(20℃)，g/cm31.11841.09641.1007粘度(50℃)，mm2/s1714.0587.62155.43
分子量(vpo法)296205230灰分，μg/g330089.1675.6饱和烃，m％8.269.588.61芳烃，m％70.2390.1988.43沥青质，m％5.090.021.13胶质，m％16.420.211.83硫含量，m％1.210.450.99碳含量，m％90.1590.4590.11氢含量，m％7.808.497.99n含量，m％0.930.590.88
95.从表1中的结果可以看出，根据本发明的预处理方法通过两种工艺的组合，能够有效地除去原料油中的轻、重非理想组分并最大限度地保留理想组分。
96.通过与下表2的用于针状焦的原料的指标要求比较可以看出，经根据本发明的预处理方法处理后的原料油满足用于生产针状焦的原料的要求，可作为用于生产针状焦的原料。
97.表2：用于生产针状焦的原料的要求
98.项目指标密度(20℃)，g/cm3大于1.03灰分，ppm小于100芳烃，m％大于45沥青质，m％小于1硫含量，m％小于0.5
99.虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到，可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。