本發(fā)明屬于石油化工，特別是涉及一種生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、催化油漿、乙烯焦油中富含三環(huán)、四環(huán)芳烴的餾分是生產(chǎn)針狀焦的優(yōu)質(zhì)原料，而重餾分中含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，需要預(yù)處理去除。負(fù)極材料領(lǐng)域使用的包覆瀝青具有軟化點(diǎn)高、喹啉不溶物少的特點(diǎn)，通常以催化油漿、乙烯焦油等為原料，對(duì)餾分限定并不嚴(yán)格。

2、cn110511785a公開(kāi)了一種催化油漿制備針狀焦原料的方法，具體步驟為首先向油漿中加入低分子量的正構(gòu)烷烴，進(jìn)行脫瀝青質(zhì)后得到上層液，上層液先后經(jīng)過(guò)萃取、脫固后得到富芳烴油，富芳烴油進(jìn)行加氫脫硫處理，即得到針狀焦的原料。該方法采用萃取-加氫組合工藝對(duì)催化油漿進(jìn)行脫固、脫硫處理，使其滿足作為針狀焦原料的要求。

3、cn115093872a公開(kāi)了一種包覆瀝青的制備方法，具體步驟為將乙烯焦油與催化油漿依次混合、沉降、加熱，然后依次進(jìn)行氧化交聯(lián)催化反應(yīng)和縮聚催化反應(yīng)，得到粗制瀝青，再將粗制瀝青進(jìn)行萃取，得到軟化點(diǎn)為240-265℃、喹啉不溶物含量為0.4wt％-1wt％的包覆瀝青。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中針狀焦產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足使用要求以及乙烯焦油難以高效利用等不足，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法和系統(tǒng)，可以得到高質(zhì)量針狀焦產(chǎn)品，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)乙烯焦油全餾分高附加值利用。

2、本發(fā)明第一方面公開(kāi)了一種生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法，所述方法包括如下步驟：

3、(1)催化油漿、乙烯焦油進(jìn)入加氫反應(yīng)單元，在氫氣和加氫催化劑存在下發(fā)生加氫反應(yīng)；

4、(2)步驟(1)中加氫反應(yīng)得到的液相料流與萃取劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，得到萃余相和萃取相，其中萃取相進(jìn)入溶劑回收單元分離得到再生的萃取劑和富芳餾分；

5、(3)步驟(2)得到的富芳餾分切割分離后得到輕餾分和重餾分，其中重餾分進(jìn)入延遲焦化單元用于生產(chǎn)針狀焦；

6、(4)步驟(3)得到的輕餾分進(jìn)入一級(jí)聚合反應(yīng)單元，反應(yīng)得到的一級(jí)聚合產(chǎn)物與步驟(2)得到的萃余相混合進(jìn)入二級(jí)聚合反應(yīng)單元，反應(yīng)得到的二級(jí)聚合產(chǎn)物進(jìn)入氧化反應(yīng)單元用于生產(chǎn)包覆瀝青。

7、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中的催化油漿的灰分含量不高于0.01wt％，優(yōu)選灰分含量不高于0.005wt％，硫含量高于0.5wt％，優(yōu)選0.8wt％-1.5wt％。

8、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中的催化油漿可以根據(jù)情況選擇進(jìn)行脫固處理，脫固處理可以采用過(guò)濾、離心沉降、絮凝沉降、靜電吸附等方式中的一種或者幾種組合，優(yōu)選采用過(guò)濾方式。

9、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中的催化油漿與乙烯焦油的質(zhì)量比為1：1～1：0.001，優(yōu)選1：0.5～1：0.01。

10、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中加氫反應(yīng)單元設(shè)置至少一臺(tái)加氫反應(yīng)器，加氫反應(yīng)器可以是固定床反應(yīng)器、懸浮床反應(yīng)器、沸騰床反應(yīng)器中的一種或者幾種組合，優(yōu)選為固定床反應(yīng)器。

11、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中的加氫催化劑包括載體和負(fù)載于載體上的活性金屬組分，其中載體一般可以為氧化鋁等無(wú)機(jī)耐熔氧化物，活性金屬一般可以選自于第ⅵb族和/或第ⅷ族金屬，具體可以如mo、w、co、ni等金屬中的一種或者幾種組合；活性金屬以氧化物形式存在。所述的加氫催化劑可以采用本領(lǐng)域現(xiàn)有方法進(jìn)行制備，或者采用現(xiàn)有商品具有加氫脫硫功能的催化劑，如中石化(大連)石油化工研究院有限公司開(kāi)發(fā)的fzc和/或fh系列加氫催化劑。

12、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中的加氫反應(yīng)單元的操作條件為：反應(yīng)溫度為310℃～450℃，優(yōu)選為340℃～390℃，反應(yīng)壓力為2mpa～20mpa，優(yōu)選為4mpa～8mpa，氫油體積比為100～2500，優(yōu)選為800～1800，液時(shí)體積空速為0.1h-1～2.0h-1，優(yōu)選為0.6h-1～1.2h-1。

13、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中加氫反應(yīng)得到的液相料流的硫含量不高于0.5wt％，優(yōu)選不高于0.4wt％。

14、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(2)中的萃取單元包括至少一個(gè)萃取塔。萃取單元操作溫度為30℃～110℃，優(yōu)選為40℃～80℃。優(yōu)選步驟(1)中加氫反應(yīng)得到的液相料流與萃取劑采用逆流接觸方式進(jìn)行傳質(zhì)。

15、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(2)中的萃取劑選自c3-c12鏈烷烴、c3-c12環(huán)烷烴中的一種或幾種，優(yōu)選為c5-c12正構(gòu)烷烴、c5-c12異構(gòu)烷烴中的一種或幾種；具體的萃取劑可以為正丙烷、異丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、正庚烷中的一種或幾種。

16、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(1)中加氫反應(yīng)得到的液相料流與萃取劑的質(zhì)量比為1：0.5～1：5，優(yōu)選1：1～1：2。

17、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(2)中得到的再生的萃取劑返回重復(fù)利用。

18、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(2)中的富芳餾分的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量之和不高于15wt％，優(yōu)選不高于5wt％。

19、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(2)中重餾分的5％餾出溫度不小于340℃，優(yōu)選為370℃～420℃。

20、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(3)中的延遲焦化單元至少包括一個(gè)加熱爐、兩個(gè)焦炭塔和一個(gè)焦化分餾塔。焦炭塔始終保持至少一個(gè)處于反應(yīng)階段，至少一個(gè)處于吹掃和除焦階段。

21、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(3)中的重餾分進(jìn)入延遲焦化單元發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)得到的焦化油氣進(jìn)入焦化分離單元，經(jīng)分離后得到焦化氣、焦化輕油和焦化蠟油，焦化蠟油作為循環(huán)油返回延遲焦化單元使用。

22、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，所述延遲焦化單元生產(chǎn)針狀焦的操作條件如下：加熱爐出口溫度為420℃～560℃，優(yōu)選440℃～530℃，升溫速率為0.5℃/h～30℃/h。焦炭塔塔頂壓力為0.01mpa～2.5mpa，優(yōu)選為0.2mpa～1.3mpa?？梢院銐翰僮?，或者也可以變壓操作，如果采用變壓操作，變壓速率為0.1mpa/h～5mpa/h。反應(yīng)周期一般為10h～72h，優(yōu)選32h～54h。

23、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(4)中一級(jí)聚合反應(yīng)單元操作條件包括：反應(yīng)溫度為360℃～470℃，優(yōu)選400℃～460℃，反應(yīng)壓力為0.1mpa～5mpa，優(yōu)選0.5mpa～2.0mpa，停留時(shí)間為3h～30h，優(yōu)選5h～20h。

24、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，一級(jí)聚合產(chǎn)物的軟化點(diǎn)不高于120℃，優(yōu)選不高于60℃，甲苯不溶物含量不大于3wt％，優(yōu)選不大于0.5wt％，喹啉不溶物含量不大于1wt％，優(yōu)選不大于0.2wt％。

25、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，一級(jí)聚合產(chǎn)物與萃余相的質(zhì)量比為1：0.1～1：3，優(yōu)選為1：0.3～1：1.5。

26、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，步驟(4)中的二級(jí)聚合反應(yīng)單元操作條件包括：反應(yīng)溫度為360℃～470℃，優(yōu)選380℃～440℃，反應(yīng)壓力為0.1mpa～5mpa，優(yōu)選0.5mpa～1.5mpa，停留時(shí)間為3h～30h，優(yōu)選5h～15h，二級(jí)聚合反應(yīng)優(yōu)選在攪拌條件下進(jìn)行，進(jìn)一步優(yōu)選的攪拌速率為10r/min～500r/min，優(yōu)選100r/min～250r/min。

27、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，二級(jí)聚合產(chǎn)物的軟化點(diǎn)為70℃～180℃，優(yōu)選80℃～120℃，喹啉不溶物含量不大于2wt％，優(yōu)選不大于0.8wt％。

28、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，氧化單元包含至少一個(gè)氧化反應(yīng)器，還可以包括氧化輕油收集系統(tǒng)。二級(jí)聚合產(chǎn)物與萃余相的混合物料在氧化反應(yīng)器內(nèi)與含氧氣體接觸發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)生成的氧化輕油從氧化反應(yīng)器頂端排出至氧化輕油收集系統(tǒng)，待反應(yīng)結(jié)束后，從氧化反應(yīng)器底部收集得到包覆瀝青。

29、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，氧化單元的操作條件包括：反應(yīng)溫度為240℃～350℃，優(yōu)選270℃～335℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5h～10h，優(yōu)選為1.5h～6h，含氧氣體流量為0.01m3/(h·kg)～1.5m3/(h·kg)，優(yōu)選0.2m3/(h·kg)～0.7m3/(h·kg)。

30、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，所述含氧氣體是氧氣與與其惰性氣氛的混合氣體，惰性氣氛可以是氮?dú)?、氦氣、氬氣等中的一種或者幾種混合物。含氧氣體中，氧氣體積含量為5％～80％，優(yōu)選20％～50％，具體的含氧氣體可以為空氣。

31、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，所述氧化反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)氧化反應(yīng)器抽真空操作，絕對(duì)壓力為0～80kpa，優(yōu)選0～30kpa，抽真空時(shí)間為1～120min，優(yōu)選5～30min。

32、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法中，所述焦化輕油可以返回一級(jí)聚合反應(yīng)單元。

33、本發(fā)明第二方面提供一種生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括

34、加氫反應(yīng)單元，其用于接收催化油漿和乙烯焦油，在氫氣和加氫催化劑作用發(fā)生加氫反應(yīng)；

35、萃取單元，其用于接收步驟(1)中加氫反應(yīng)得到的液相料流和萃取劑，物料接觸反應(yīng)后得到萃余相和萃取相；

36、萃取劑回收單元，其用于接收來(lái)自萃取單元的萃取相，分離后得到再生的萃取劑和富芳餾分；

37、加氫分離單元，其用于接收來(lái)自萃取劑回收單元得到的富芳餾分，經(jīng)分離后得到輕餾分和重餾分；

38、延遲焦化單元，其用于接收重餾分生產(chǎn)針狀焦，反應(yīng)生成的焦化油氣進(jìn)入焦化分離單元，經(jīng)分離后得到焦化氣、焦化輕油和焦化蠟油；

39、一級(jí)聚合反應(yīng)單元，其用于接收輕餾分，反應(yīng)后得到一級(jí)聚合產(chǎn)物；

40、二級(jí)聚合反應(yīng)單元，其用于接收一級(jí)聚合產(chǎn)物和萃余相，反應(yīng)后得到二級(jí)聚合產(chǎn)物；

41、氧化單元，其用于接收來(lái)自二級(jí)聚合反應(yīng)單元的二級(jí)聚合產(chǎn)物，發(fā)生氧化反應(yīng)生產(chǎn)高軟化點(diǎn)瀝青，反應(yīng)生成的氧化輕油從氧化反應(yīng)器頂端排出至氧化輕油收集系統(tǒng)。

42、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的系統(tǒng)中，加氫反應(yīng)單元設(shè)置至少一臺(tái)加氫反應(yīng)器，加氫反應(yīng)器可以是固定床反應(yīng)器、懸浮床反應(yīng)器、沸騰床反應(yīng)器中的一種或者幾種組合，優(yōu)選為固定床反應(yīng)器。

43、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的系統(tǒng)中，延遲焦化單元至少包括一個(gè)加熱爐、兩個(gè)焦炭塔和一個(gè)焦化分餾塔。焦炭塔始終保持至少一個(gè)處于反應(yīng)階段，至少一個(gè)處于吹掃和除焦階段。

44、進(jìn)一步的，上述生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的系統(tǒng)中，萃取單元設(shè)置至少一個(gè)萃取塔。

45、本發(fā)明提供的生產(chǎn)針狀焦和包覆瀝青的方法和系統(tǒng)的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

46、(1)根據(jù)本發(fā)明，催化油漿和乙烯焦油混合進(jìn)入加氫反應(yīng)單元，由于乙烯焦油中含有大量芳烯烴，烯烴的碳碳雙鍵比芳環(huán)的碳碳雙鍵容易加氫，因此，在加氫反應(yīng)單元，優(yōu)先發(fā)生的是乙烯焦油的芳烯烴中烯雙鍵飽和反應(yīng)，其次發(fā)生催化油漿加氫脫硫反應(yīng)，最后才發(fā)生芳烴的碳碳雙鍵飽和反應(yīng)，由于競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的存在，可以有效降低催化油漿芳環(huán)飽和率，避免生成過(guò)多的帶有大量烷基側(cè)鏈或者環(huán)烷基側(cè)鏈的芳烴，造成芳烴環(huán)數(shù)下降，影響針狀焦的機(jī)械性能。

47、(2)根據(jù)本發(fā)明，乙烯焦油經(jīng)過(guò)加氫處理后，其中的膠質(zhì)/瀝青質(zhì)含量大幅降低，熱穩(wěn)定性顯著提高，可以降低后續(xù)延遲焦化系統(tǒng)爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。

48、(3)根據(jù)本發(fā)明，加氫產(chǎn)物經(jīng)過(guò)萃取單元后得到富芳餾分，富芳餾分的性質(zhì)滿足生產(chǎn)高品質(zhì)針狀焦的要求，萃余相中膠質(zhì)/瀝青質(zhì)含量較高，用于生產(chǎn)包覆瀝青，可以實(shí)現(xiàn)催化油漿和乙烯焦油利用價(jià)值最大化。

49、(4)根據(jù)本發(fā)明，輕餾分先后進(jìn)入一級(jí)聚合反應(yīng)單元和二級(jí)聚合反應(yīng)單元，使得組分逐級(jí)變重，而組分相對(duì)較重的萃余相則直接進(jìn)入二級(jí)聚合反應(yīng)單元，通過(guò)反應(yīng)深度控制二級(jí)聚合產(chǎn)物的軟化點(diǎn)，最后再將二級(jí)聚合產(chǎn)物送至氧化反應(yīng)單元進(jìn)一步提高軟化點(diǎn)，并抑制喹啉不溶物生成，通過(guò)對(duì)原料中的組分分級(jí)利用，大幅提高了催化油漿和乙烯焦油的有效利用率，有效提高整體工藝流程的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。