本發(fā)明屬于煤化工技術領域，涉及一種煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)，特別涉及一種能充分利用系統(tǒng)余熱的煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)；本發(fā)明還提供一種用該系統(tǒng)高效利用余熱的方法。

背景技術：

隨著我國煤炭熱解行業(yè)的快速發(fā)展，煤焦油產(chǎn)量不斷上升。作為熱解過程中所得到的主要液體產(chǎn)品，煤焦油主要由烷烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青等有機物組成。另外，隨著石油資源的日益匱乏及煤焦油加氫技術的逐步完善，目前國內(nèi)開發(fā)了多種煤焦油加氫技術，這對緩解我國石油資源匱乏具有重要意義。

從原料利用來看，目前具有代表性的煤焦油加氫技術主要有輕餾分油加氫精制技術、寬餾分油加氫裂化技術與煤焦油全餾分加氫技術。

專利《一種煤焦油加氫生產(chǎn)柴油的方法》（專利號ZL00123146.4，公開號CN1351130A，公開日2002.05.29）公開的方法將煤焦油分離成小于370℃的餾出油和渣油，該餾出油在加氫精制裝置中進行加氫。反應產(chǎn)物經(jīng)高分、汽提塔得到汽油、柴油。該方法雖然將煤焦油轉化為汽柴油，但是由于切掉的渣油比例較大，成品油產(chǎn)量較低。專利《煤焦油加氫裂化方法》（專利號ZL200610028263.9，公開號CN1876767A，公開日2006.12.13）公開的方法首先切取<450℃的餾分油，之后與氫氣混合進入加氫預處理反應器，得到的油進入熱高壓分離器，上部物流進一步分離得到的輕質(zhì)油品和水出系統(tǒng)，得到的氫氣循環(huán)使用，下部物流繼續(xù)與氫氣混合進入加氫裂化反應器，加氫裂化生成物進入高壓分離器，分離得到的氫氣循環(huán)使用，得到的液體在分餾塔中得到氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)油品和尾油，尾油可以循環(huán)回加氫裂化反應區(qū)，也可以出系統(tǒng)。該方法油品產(chǎn)量得以提高且投資適中。

無論是何種煤焦油加氫工藝技術，其加氫精制與加氫裂化的反應產(chǎn)物在經(jīng)過一系列換熱及熱高分后，大部分處在200℃左右，一般采用空冷+水冷的方式將其冷卻到50℃左右，再進入冷高分進行H₂回收；此外對于產(chǎn)品最終分餾裝置，在塔頂石腦油餾分冷卻回流及采出過程中、塔中段采出柴油餾分過程中，餾分油均在150℃以上且流量較大，通常的處理方法也是空冷+水冷，冷卻到40℃左右后去成品油罐區(qū)。對于這些溫度高于150℃的大流量熱源，現(xiàn)有的處理手段造成了大量熱能損失。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以長周期運轉、熱量充分利用的余熱高效利用的煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個目的充分利用上述系統(tǒng)所產(chǎn)生熱量的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是；一種高效利用余熱的煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)，包括依次相連接的減壓蒸餾裝置、加氫精制系統(tǒng)、熱高壓分離器、第一余熱發(fā)電裝置、冷高壓分離器、產(chǎn)品分餾塔、加氫裂化系統(tǒng)、裂化熱高壓分離器、第四余熱發(fā)電裝置和裂化冷高壓分離器；裂化冷高壓分離器分別與產(chǎn)品分餾塔和裂化循環(huán)氫壓縮機相連，裂化循環(huán)氫壓縮機與加氫裂化系統(tǒng)相連；產(chǎn)品分餾塔還分別與第二余熱發(fā)電裝置和第三余熱發(fā)電裝置相連；加氫精制系統(tǒng)與精制循環(huán)氫壓縮機相連，精制循環(huán)氫壓縮機與冷高壓分離器相連。

本發(fā)明所采用的另一個技術方案是：一種上述煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)利用余熱的方法，具體按以下步驟進行：

步驟1：煤焦油處理后，送入減壓蒸餾裝置進行減壓蒸餾，得餾分油和煤焦油瀝青，煤焦油瀝青排出減壓蒸餾裝置；

步驟2：餾分油送入加氫精制系統(tǒng)，在壓力16.0～17.0MPa、溫度225～350℃的條件下進行精制反應，生成加氫精制產(chǎn)物；

步驟3：加氫精制產(chǎn)物送入熱高壓分離器，在熱高壓分離器內(nèi)分成液相部分和氣相部分，該液相部分從熱高壓分離器底部排出，送入熱低分裝置，熱低分裝置對熱高分油進行二次分離，回收氫氣，并將熱油送入產(chǎn)品分餾塔；該氣相部分從熱高壓分離器排出，換熱后形成溫度180～200℃的低溫氣相；該低溫氣相送入第一余熱發(fā)電裝置，第一余熱發(fā)電裝置利用低溫氣相中所含的熱能進行發(fā)電，低溫氣相經(jīng)過第一余熱發(fā)電裝置后，形成溫度45～50℃的低溫產(chǎn)物；

步驟4：低溫產(chǎn)物送入冷高壓分離器進行分離，生成液相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物；該氣相產(chǎn)物從冷高壓分離器排出，經(jīng)精制循環(huán)氫壓縮機壓縮后送入加氫精制系統(tǒng)；該液相產(chǎn)物經(jīng)冷低分裝置二次分離后送入產(chǎn)品分餾塔；

步驟5：送入產(chǎn)品分餾塔的物料被分餾后，產(chǎn)品分餾塔頂部形成的氣相送入第二余熱發(fā)電裝置，經(jīng)第二余熱發(fā)電裝置冷凝后，一部分經(jīng)回流罐返回產(chǎn)品分餾塔，另一部分經(jīng)吸附脫吸及穩(wěn)定后采出；產(chǎn)品分餾塔中段生成的油經(jīng)過汽提、換熱后送入第三余熱發(fā)電裝置，經(jīng)第三余熱發(fā)電裝置冷凝后，作為柴油餾分采出；產(chǎn)品分餾塔塔底生成的尾油，一部分作為外甩尾油出系統(tǒng)；

步驟6：產(chǎn)品分餾塔塔底的另一部分尾油送入加氫裂化系統(tǒng)，在溫度380～430℃、壓力15.8～16.5MPa及催化劑存在的條件下進行加氫裂化反應；反應產(chǎn)物送入裂化熱高壓分離器，經(jīng)過熱高分及換熱后該反應產(chǎn)物的溫度降至180～200℃，經(jīng)第四余熱發(fā)電裝置冷卻后，進入裂化冷高壓分離器回收氫氣，回收的氫氣經(jīng)裂化循環(huán)氫壓縮機送入加氫裂化系統(tǒng)；

步驟7：裂化冷高壓分離器內(nèi)的液相物質(zhì)經(jīng)過硫化氫汽提脫硫后進入產(chǎn)品分餾塔，與精制產(chǎn)物合并進行產(chǎn)品分餾。

本發(fā)明煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1）流程簡單、轉化率高、產(chǎn)品質(zhì)量好；

2）由于在預分餾階段切掉了部分重質(zhì)煤瀝青，大大的減少了系統(tǒng)結焦的機會，可以保證裝置的長周期運轉；

3）以余熱發(fā)電裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空冷+水冷，以適宜的有機介質(zhì)通過換熱器實現(xiàn)物流冷卻，同時將熱量轉化為有機介質(zhì)的壓力動力，并通過透平進行發(fā)電，使系統(tǒng)熱量得到了充分利用；

4）余熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以供給加氫裝置的機泵、超級離心機以及公用照明等設備使用，減少系統(tǒng)電耗，具有較好的經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本發(fā)明煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)中余熱發(fā)電裝置的示意圖。

圖中：1.減壓蒸餾裝置，2.加氫精制系統(tǒng)，3.熱高壓分離器，4.精制循環(huán)氫壓縮機，5.第一余熱發(fā)電裝置，6.冷高壓分離器，7.產(chǎn)品分餾塔，8.第二余熱發(fā)電裝置，9.第三余熱發(fā)電裝置，10.裂化循環(huán)氫壓縮機，11.裂化冷高壓分離器，12.第四余熱發(fā)電裝置，13.裂化高壓分離器，14.加氫裂化系統(tǒng)，15.換熱蒸發(fā)系統(tǒng)，16.有機工質(zhì)膨脹機，17.透平發(fā)電機，18.有機工質(zhì)冷凝系統(tǒng)，19.工質(zhì)泵。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)，包括依次相連接的減壓蒸餾裝置1、加氫精制系統(tǒng)2、熱高壓分離器3、第一余熱發(fā)電裝置5、冷高壓分離器6、產(chǎn)品分餾塔7、加氫裂化系統(tǒng)14、裂化熱高壓分離器13、第四余熱發(fā)電裝置12和裂化冷高壓分離器11；裂化冷高壓分離器11分別與產(chǎn)品分餾塔7和裂化循環(huán)氫壓縮機10相連，裂化循環(huán)氫壓縮機10與加氫裂化系統(tǒng)14相連；產(chǎn)品分餾塔7還分別與第二余熱發(fā)電裝置8和第三余熱發(fā)電裝置9相連；加氫精制系統(tǒng)2與精制循環(huán)氫壓縮機4相連，精制循環(huán)氫壓縮機4與冷高壓分離器6相連。

第一余熱發(fā)電裝置5、第二余熱發(fā)電裝置8、第三余熱發(fā)電裝置9和第四余熱發(fā)電裝置12的結構相同。本發(fā)明煤焦油輕質(zhì)化系統(tǒng)中的余熱發(fā)電裝置，如圖2所示，包括依次相連接的有機工質(zhì)膨脹機16、有機工質(zhì)冷凝系統(tǒng)18、工質(zhì)泵19和換熱蒸發(fā)系統(tǒng)15，有機工質(zhì)膨脹機16還分別與換熱蒸發(fā)系統(tǒng)15和透平發(fā)電機17相連。

本發(fā)明還提供了一種充分利用上述系統(tǒng)中物質(zhì)所含熱量的方法，具體按以下步驟進行：

步驟1：將原料煤焦油經(jīng)過脫水、脫機械雜質(zhì)及過濾后，送入減壓蒸餾裝置1進行減壓蒸餾，將蒸餾溫度大于460℃的煤焦油瀝青從原料煤焦油中脫除，得到餾分油和煤焦油瀝青，煤焦油瀝青排出減壓蒸餾裝置1；

原料煤焦油通過三相分離及過濾除掉其中的氨水、機械雜質(zhì)及粒徑20μm以上的固體顆粒等。

步驟2：餾分油送入加氫精制系統(tǒng)2，在壓力16.0～17.0MPa、溫度225～350℃的條件下進行精制反應，生成加氫精制產(chǎn)物；

加氫精制系統(tǒng)2由加氫保護反應器、加氫脫金屬反應器、加氫脫硫反應器、加氫脫氮反應器及主加氫反應器構成，加氫精制催化劑的有效成分為鈷、鉬、鎳的組合，加氫精制催化劑在使用前要經(jīng)硫化激活。反應溫度由循環(huán)冷氫來控制。

步驟3：加氫精制產(chǎn)物送入熱高壓分離器3，在熱高壓分離器3內(nèi)分成液相部分和氣相部分，該液相部分從熱高壓分離器3底部排出，送入熱低分裝置，熱低分裝置將熱高分油進行二次分離，進一步回收氫氣，并將熱油作為分餾系統(tǒng)的熱進料送入產(chǎn)品分餾塔7；該氣相部分從熱高壓分離器3排出，換熱后形成溫度180～200℃的低溫氣相；該低溫氣相送入第一余熱發(fā)電裝置5，第一余熱發(fā)電裝置5利用低溫氣相中所含的熱能進行發(fā)電，低溫氣相經(jīng)過第一余熱發(fā)電裝置5后，形成溫度45～50℃低溫產(chǎn)物；

步驟4：低溫產(chǎn)物送入冷高壓分離器6，冷高壓分離器6對送入的低溫產(chǎn)物進行分離，生成液相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物；該氣相產(chǎn)物從冷高壓分離器6排出，經(jīng)精制循環(huán)氫壓縮機4壓縮后送入加氫精制系統(tǒng)2；該液相產(chǎn)物經(jīng)冷低分裝置將冷高分油進行二次分離后送入產(chǎn)品分餾塔7；

步驟5：送入產(chǎn)品分餾塔7的物料被分餾后，在產(chǎn)品分餾塔7頂部形成的氣相送入第二余熱發(fā)電裝置8，經(jīng)第二余熱發(fā)電裝置8冷凝后，一部分經(jīng)回流罐返回產(chǎn)品分餾塔7，另一部分作為石腦油餾分經(jīng)吸附脫吸及穩(wěn)定后采出；產(chǎn)品分餾塔7中段生成的油經(jīng)過汽提、換熱后送入第三余熱發(fā)電裝置9，經(jīng)第三余熱發(fā)電裝置9冷凝后，作為柴油餾分采出；產(chǎn)品分餾塔7塔底生成的尾油，一部分（少量）作為外甩尾油出系統(tǒng)；

步驟6：產(chǎn)品分餾塔7塔底的另一部分尾油送入加氫裂化系統(tǒng)14，在溫度380～430℃、壓力15.8～16.5MPa及催化劑存在的條件下進行加氫裂化反應，加氫裂化催化劑的有效成分為鈷和鎢，反應器的溫度由循環(huán)冷氫來控制；反應產(chǎn)物送入裂化熱高壓分離器13，經(jīng)過熱高分及一系列換熱后該反應產(chǎn)物的溫度降至180～200℃左右，降溫后的反應產(chǎn)物經(jīng)過第四余熱發(fā)電裝置12得到冷卻，并進入裂化冷高壓分離器11回收氫氣，回收的氫氣經(jīng)裂化循環(huán)氫壓縮機10送入加氫裂化系統(tǒng)14；

步驟7：裂化冷高壓分離器11內(nèi)的液相物質(zhì)經(jīng)過硫化氫汽提脫硫后進入產(chǎn)品分餾塔7，與精制產(chǎn)物合并進行產(chǎn)品分餾。

本發(fā)明系統(tǒng)中的余熱發(fā)電裝置主要由換熱蒸發(fā)系統(tǒng)15、透平發(fā)電機17、有機工質(zhì)冷凝系統(tǒng)18及相關泵閥組成。其中的換熱蒸發(fā)系統(tǒng)15利用余熱直接蒸發(fā)有機介質(zhì)，產(chǎn)生有機介質(zhì)蒸汽，之后高壓有機工質(zhì)蒸汽進入有機工質(zhì)膨脹機16，驅動有機工質(zhì)膨脹機16做功，實現(xiàn)熱能到機械能的轉化，并帶動透平發(fā)電機17運作，產(chǎn)生電能。有機工質(zhì)膨脹機16出口乏汽進入有機工質(zhì)冷凝系統(tǒng)18進行冷凝，冷凝降溫后的液相有機工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)泵19泵再返回換熱蒸發(fā)系統(tǒng)進行循環(huán)工作。

案例1

所用煤焦油的性質(zhì)見表1。

表1煤焦油全餾分性質(zhì)

表2輕質(zhì)化煤焦油性質(zhì)

表3系統(tǒng)余熱發(fā)電情況表（假設以某15萬t/a焦油輕質(zhì)化項目為例）

每年以8000小時計，且假設余熱透平發(fā)電效率為10%，則該15萬t/a煤焦油輕質(zhì)化項目全年可完成發(fā)電281萬 kW·h，一度電以0.60元計，則其帶來的經(jīng)濟效益在186.6萬元。

案例2

所用煤焦油的性質(zhì)，見表4

表4煤焦油主要性質(zhì)

表5輕質(zhì)化煤焦油性質(zhì)

表6余熱發(fā)電情況（假設以某50萬t/a焦油輕質(zhì)化項目為例）

每年以8000小時計，且假設余熱透平發(fā)電效率為10%，則該50萬t/a煤焦油輕質(zhì)化項目全年可完成發(fā)電1973萬 kW﹒h，一度電以0.60元計，則其帶來的經(jīng)濟效益在1183.8萬元。