【正文】 專 業(yè) ： 過(guò)程裝備與控制工程 年 級(jí) ： 2007級(jí) 教務(wù)處制 ３０ / 34摘 要針對(duì)我省陜北地區(qū)“富煤 缺油 少氣”的真實(shí)現(xiàn)狀，本文通過(guò)對(duì)煤焦油加工國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景的調(diào)研，同時(shí)借助于現(xiàn)代加氫技術(shù)及其工藝條件使用，采用合理的研究思路，科學(xué)合理的尋找及制定合理的工藝條件，通過(guò)催化加氫技術(shù)制取汽柴油。，如何保證整套裝置的安全運(yùn)行一直是從事化工設(shè)備行業(yè)的重要課題，本文通過(guò)對(duì)工藝條件的研究及設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證實(shí)驗(yàn)正常運(yùn)行以及其工藝的經(jīng)濟(jì)型。它的合理與否直接影響原油加氫性能及最終影響到其收率。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。 v 但是與此同時(shí)，我國(guó)對(duì)煤焦油，尤其是中低溫煤焦油的加工利用主要還停留在初級(jí)加工或直接外售階段。 煤焦油加工的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外煤焦油生產(chǎn)加工現(xiàn)狀(l)國(guó)外煤焦油一般是大型化深加工國(guó)外像歐、美國(guó)家規(guī)模較大，單套規(guī)模最大達(dá)90萬(wàn)t/a，而德國(guó)的Rutgers公司，煤焦油加工能力110萬(wàn)t，日本煤焦油加工能力180萬(wàn)t等，單套加工能力都在30～60萬(wàn)t之間；他們把煤焦油集中起來(lái)進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)取得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品品種多、運(yùn)行成本低等規(guī)?；?yīng)。(3) 國(guó)外煤焦油深加工工藝能耗低充分進(jìn)行熱量循環(huán)利用，對(duì)煤焦油進(jìn)行預(yù)熱、采用熱導(dǎo)油等方式對(duì)蒸餾塔進(jìn)行加熱，大大減少了煤焦油加工的能量消耗。 由表可知，以煤熱解耦合煤焦油加氫生產(chǎn)汽柴油技術(shù)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展騰飛時(shí)期。中國(guó)因煤焦油出口量增加，加工量也呈下降趨勢(shì)，煤焦油加工將更趨集中；煤焦油餾分的集中加工將普遍實(shí)現(xiàn)；煤焦油大宗產(chǎn)品的二次加工、深度加工、將大量轉(zhuǎn)入煤焦油加工企業(yè)內(nèi)。產(chǎn)品品種多、質(zhì)量有保障，便于資源合理利用；有利于降低能耗。(2) 品種增加、關(guān)鍵組分收率和質(zhì)量提高 煤焦油加工品種增加包括：從焦油原料中分離出新產(chǎn)品及新產(chǎn)品的再加工產(chǎn)品、己有產(chǎn)品不斷增加新等級(jí)、煤焦油加工產(chǎn)品與其他有機(jī)合成產(chǎn)品經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或配制形成的新產(chǎn)品。像蔥油加工產(chǎn)品，特別是瀝青加工產(chǎn)品因受到普遍重視，發(fā)展會(huì)更加迅速。關(guān)鍵組分在相應(yīng)餾分中的集中度和含量將會(huì)明顯提高。生產(chǎn)環(huán)境改善集中在廢物排放量將嚴(yán)格控制，其處理的程序?qū)②呌诟叨燃小?5) 提高程控水平和化驗(yàn)分析水平程控水平主要指計(jì)算機(jī)控制，國(guó)內(nèi)己有一些單位用于生產(chǎn)管理:化驗(yàn)分析周期長(zhǎng)對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)不利，這方面德國(guó)卡斯特羅普廠作了不少努力，其在線分析已在生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用。近30年來(lái)，由于受到來(lái)石油化工的激烈競(jìng)爭(zhēng)，以及鋼鐵工業(yè)的制約，其發(fā)展比較緩慢且不均衡。煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。(2) 科研與人才優(yōu)勢(shì) 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)煤焦油加工工業(yè)己形成一支具有較大國(guó)內(nèi)外影響的科研(如中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院、水煤漿氣化及學(xué)煤化工國(guó)家工程研究中心等)、設(shè)計(jì)(如原化工部第二設(shè)計(jì)院等)、教學(xué)(如華東理工大學(xué)、天津大學(xué)等)、經(jīng)濟(jì)研究(如山西省社會(huì)科學(xué)院能源經(jīng)濟(jì)研究所等)及企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理隊(duì)伍。特別是深加工產(chǎn)品清潔燃料(如甲醇、二甲醚)和鏗離子電池(如用于手機(jī)、筆記本電腦和未來(lái)汽車)等，在能源替代轉(zhuǎn)換中更具有重要的戰(zhàn)略地位。綜上所述，我國(guó)是一個(gè)以煤為主要能源的大國(guó)，通過(guò)焦油加工可以提高煤的利用率，是能源綜合利用的重要途徑。 煤焦油深加工的發(fā)展現(xiàn)狀煤焦油加工工藝通常是六種基本化工操作的有機(jī)組合，即蒸餾、結(jié)晶、萃取、催化聚合、熱縮聚和焦化。煤焦油蒸餾的各段餾分再用物理和化學(xué)力法處理，可提取各種化工產(chǎn)品?；谒嵯捶ǖ闹T多缺點(diǎn)，世界上許多}_業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼研究出多種加氫精制的力法，適合粗苯加氫的工藝主要是Litol法和低溫加氫濟(jì)劑法，加氫法具有產(chǎn)品質(zhì)量高、收率高、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)竟?fàn)幜?qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。(3)萘油加工現(xiàn)有采用二甘醉進(jìn)行共沸蒸餾分離甲基萘的力法，產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)成本低。另外將萘和甲基萘的烷基化，為制取2, 6一萘二甲酸提供原料，2, 6一萘一甲酸是一種新的高分子單體，用途廣‘泛，日前主要用于生產(chǎn)比對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)性能史好的2, 6一萘二甲酸乙二醇酯(PEN) [6]。(5)蒽油加工 I蒽油、II—蒽油除生產(chǎn)粗蒽外，主要用做炭黑原料油燃料油和瀝青調(diào)合油。煤焦油瀝青是十分復(fù)雜的多相體系，含碳92%——940%含氫僅為4%——5%，所以它是制取各種炭索材料小可替代的原料。針狀焦和碳纖維等高技術(shù)產(chǎn)品，產(chǎn)量不大，但附加值很高:其他如防水防腐涂料和筑路材料等。氮含量為124μg/g，極大地改善了油品的性質(zhì)綜上所述，煤焦油加氫極大地改善了油品的性質(zhì)通過(guò)加氫轉(zhuǎn)化脫除了煤焦油中的硫、氮和金屬化合物，減少了對(duì)環(huán)境的污染，且生成了具有高附加值的燃料，有很好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保效益，具有很好的開發(fā)前景[3]。2酸洗、水洗、蒸餾、調(diào)配燃 料 油方法簡(jiǎn)單、投資少、煤焦油利用率僅為40％、排放大量廢液、嚴(yán)重污染環(huán)境。4粉煤熱解煤焦油全餾分加氫汽油、柴油生產(chǎn)技術(shù)合理、可行、投資較大，煤焦油收率90%，無(wú)三廢污染，經(jīng)濟(jì)效益顯著。5塊煤熱解煤焦油延遲焦化加氫汽油、柴油、蠟油生產(chǎn)技術(shù)角合理、可行、投資較小，無(wú)三廢污染，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 由表3可知，方法1和方法2為傳統(tǒng)的加工方法，方法3和方法4為目前正在推廣和開發(fā)的方法。中低溫煤焦油加氫改質(zhì)的目的是加氫脫除硫、氮、氧和金屬雜質(zhì)，加氫飽和烯烴，使黑色中低溫煤焦油變?yōu)闇\色的加氫產(chǎn)品，提高產(chǎn)品安定性，加氫飽和芳烴并使環(huán)烷烴開環(huán)大幅度降低加氫產(chǎn)品的密度，提高H/C比和柴油產(chǎn)品的十六烷值，部分加氫裂化大分子烴類，使中低溫煤焦油輕質(zhì)化多產(chǎn)柴油餾分[4]。（3）在加氫過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)全餾分加氫，汽柴油收率高。預(yù)處理預(yù)分餾塔低溫煤焦油預(yù)加氫反應(yīng)器加氫改質(zhì)反應(yīng)器氫氣瀝青360℃餾分加氫改質(zhì)反應(yīng)器產(chǎn)物分餾塔C1C4汽油柴油360℃餾分尾油煤氣化 焦油寬餾分加氫工藝路線尾油循環(huán)柴油汽油氫氣預(yù)處理煤焦油預(yù)加氫反應(yīng)器加氫精制反應(yīng)器加氫裂化反應(yīng)器產(chǎn)物分餾塔 中低溫煤焦油全餾分加氫生產(chǎn)燃料油工藝流程示意圖C1C4由于此工藝路線主要采用煤氣化的副產(chǎn)物煤焦油為原料，因此該技術(shù)核心為焦油加氫生產(chǎn)汽柴油部分，如圖：由圖可知，該技術(shù)與固體熱載體熱解全餾分加氫工藝路線的最大差別在于將360℃餾分沒有進(jìn)一步加氫，因此造成汽柴油的收率較低。 塊煤干餾延遲焦化焦油加氫技術(shù)路線此技術(shù)主要不同點(diǎn)在于：（1）采用直徑為3080mm的塊煤為原料，通過(guò)傳統(tǒng)的內(nèi)熱式直立炭化爐進(jìn)行熱解。（3）在產(chǎn)品中輕質(zhì)化煤焦油外，還生產(chǎn)蠟油。 加氫技術(shù)對(duì)比表4 加氫技術(shù)技術(shù)對(duì)比技 術(shù) 持 有 單 位加 氫 特 點(diǎn)汽柴油收率神木富油能源科技有限公司煤焦油全餾分加氫90%神木錦界天元化工有限公司煤焦油延遲焦化加氫15%湖南長(zhǎng)嶺石化科技開發(fā)公司煤焦油寬餾分加氫%（重油13%）注：湖南長(zhǎng)嶺石化科技開發(fā)公司產(chǎn)品收率是按照脫水、脫酚后進(jìn)行計(jì)算。 選題的目的和研究?jī)?nèi)容 選題目的我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的大國(guó)，通過(guò)煤焦油的深加工提高煤的利用率已經(jīng)是能源綜合利用的重要途徑。中試試驗(yàn)是科技成果向產(chǎn)業(yè)大型化轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而“中試空白”現(xiàn)象在我國(guó)比較嚴(yán)重，本裝置中試試驗(yàn)的目的就是通過(guò)裝置的安全運(yùn)行，對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題都已經(jīng)提出應(yīng)的處理和改進(jìn)措施。 選題內(nèi)容本研究主要分為四個(gè)部分，其內(nèi)容如下： 第一部分通過(guò)文獻(xiàn)綜述介紹煤焦油及加氫技術(shù)的基本知識(shí)。其中絕大部分的硫以五員環(huán)的噬吩及其衍生物的形式存在。在氫氣存在和催化劑的作用下，通過(guò)加氫脫硫反應(yīng)，使有機(jī)硫化合物的CS鍵斷裂，將其轉(zhuǎn)化為烴類和硫化氫，烴類保留在產(chǎn)品中，HzS可在反應(yīng)物的分離過(guò)程中被分離脫除。在以加氫脫硫?yàn)槟康牡拿航褂图託涮幚磉^(guò)程中，加氫脫硫的反應(yīng)熱，在加氫處理的總反應(yīng)熱中所占比例最大。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中的氮化合物多以雜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式存在。 通常，雜環(huán)氮化合物的加氫脫氮，首先要進(jìn)行芳烴和雜環(huán)的加氫飽和，然后將其環(huán)上的CN鍵斷裂(氫解)。 煤焦油加氫脫氮也是強(qiáng)放熱反應(yīng)，其每立方米耗氫的反應(yīng)熱約650kcal:在煤焦油加氫處理過(guò)程中，進(jìn)料中的氮含量及其脫除率要遠(yuǎn)低于硫含量及其脫除率。 煤焦油的加氫脫金屬反應(yīng) 煤焦油中金屬(主要是Ni, V等)含量雖然很少，只有百萬(wàn)分?jǐn)?shù)量級(jí)，但卻很容易使HDS, HDN和FCC催化劑永久性中毒失活。 煤焦油加氫脫金屬反應(yīng)也是煤焦油加氫處理過(guò)程中所發(fā)生的重要化學(xué)反應(yīng)之一，