50万吨年煤焦油加氢

新疆奎山宝塔石化有限公司

50万吨/年煤焦油加氢

技术交流报告

宁夏宝塔联合化工有限公司

新疆奎山宝塔石化有限公司煤化工项目部

2012.3.6

新疆奎山宝塔石化有限公司50万吨/年焦油加氢技术交流报告考察单位：

1.北京华福工程有限公司

2.青岛华东设计院

3.上海华西化工科技有限公司

4.陕煤集团上海胜帮

5.辽宁圜球石油化工工程技术有限公司

1、工艺方案

1.1项目来源

新疆奎山宝塔石化有限公司240万吨/年兰炭项目配套50万吨/年焦油加氢项目。

1.2工艺方案研究的依据

1）120万吨/年半焦（兰炭）多联产焦油加氢项目；

2）半焦尾气分析数据；

3）按照水上焦油约8万吨/年自产，48万吨外购高，中焦油；

4）本次规划界区内不包含公用工程部分，所有公用工程按照有依托考虑；

5）加氢装置所用的氢气由半焦尾气提取，纯度99.9%(wt)；

6）原料油按照水上油、水下油两种直接管道供应到拟建项目界区考虑；

7) 界区内包括规划的工艺装置、辅助设施；

8）界区内不设控制室，只设远传控制站。

1.3工艺技术方案考虑的原则

1）其所得的产品的质量达到可能的最高标准。

2）优化工艺流程，使其达到最少的投资，最低的能耗。

3）满足国家对环保、安全卫生的要求标准。

4）以最低的投资达到最大的效益。

5）连续运转1.5年。（12000小时）

1.4工艺方案考察论证对比

目前建成的焦油加氢装置大致分为两类: 第一类是加氢精制流程,如云南开远1万吨/年；哈气化4万吨/年。第二类是加氢裂化流程，如宝泰隆10万吨/年高温焦油。

正在建设或正在规划的大唐30万吨/年，乌兰20万吨/年，陕西神木县锦丰源洁净煤科技有限公司10万吨/年,鄂尔多斯50万吨/年，庆华集团公司乌苏图10万吨/年。

第一类加氢精制流程技术优缺点:

该类焦油加氢工艺的优点: 工艺流程简单，反应压力较低，投资低，可操作性好，连续运行周期长，氢气耗量低。

该类焦油加氢工艺的缺点：由于加氢原料没有预处理（固体杂质未脱除）催化剂床层容易赌塞，对加氢原料煤焦油稳定性要求高。即原料范围比较窄。

第二类加氢裂化流程技术优缺点:

该类焦油加氢工艺的优点:加氢进料范围宽，蒽油也可以进行裂化（但不能全部轻质化，其仅仅最高达到50%以下）。汽油馏分产率略高。

该类焦油加氢工艺的缺点：工艺流程复杂，反应压力较高，投资高，可

操作性较差，连续运行周期短，裂化段容易飞温（煤焦油芳烃含量高的特点决定），氢气耗量高。汽柴油组分同样不能达到国家汽柴油标准。

煤焦油具有以下突出的特点：

1）密度大、芳烃含量高、烯烃含量高、胶质含量高、氧含量高、氮含量高。加热特别容易结焦，可裂解性能差，且容易氧化变质。储运过程需要氮气保护。

2）金属盐含量高，容易乳化。

3）机械杂质含量高，溶解水含量高，采用离心分离方法分离机械杂质和溶解水比较适宜。

4）粘度高，腐蚀性强，对设备材料等级要求高。

根据煤焦油的特点，其工艺技术方案为：水下焦油经溶剂萃取后,萃余油和水上焦油混合进入提酚单元,切出酚油馏分后提取工业酚。从提酚单元分馏塔来的塔底油和提酚后的脱酚油混合进入50万吨/年煤焦油加氢装置。水下油溶剂萃余油作为重质燃料油产品销售或自用燃料油。

汽柴油加氢装置所需氢气采用半焦尾气经过脱氧、变换、PSA制取，其工流程说明见2.3。

主要产品：优质芳烃-1组分，10.62万吨/年，作为汽油调和组分或溶剂萃取后分别出售环烷基溶剂油和芳香基溶剂油，最好作为重整原料出售。

优质芳烃-2组分， 21.61万吨/年，作为柴油调和组分或优质低硫燃料油出售，或调和为合格柴油出售。

副产品：燃料气，0.93万吨/年，界区内自用燃料，剩余部分作为制氢原料或自用燃料。

燃料油，9.65万吨/年，工艺装置自用或作燃料油出售。

工业酚，2.99万吨/年，进一步精制后可以生产精酚。

1.5项目组成

50万吨/年溶剂萃取装置（中科院专利技术），溶剂消耗约0.5%

50万吨/年汽柴油加氢装置（需要氢气1.86万吨/年，约8000标立方/时） 8000Nm3/h （1.86万吨/年）煤气制氢装置

配套公用工程及辅助生产设施(原料罐区、产成品罐区、消防、安全设施、中控室、分析化验，水、电、汽、风配套等)。

2、加工方案研究

2．1第一工艺方案（推荐方案）

2.1.1 编制依据

拟建项目的原料为煤低温干馏得到的水上焦油约11.28万吨/年，水下焦油约38.66万吨/年。

2.1.2 总工艺流程简要说明

水上油和水下油混合进入常减压蒸馏装置，该装置分离出的<350℃馏分作为50万吨/年汽柴油加氢装置进料；分离出的>350℃馏分作为50万吨/年延迟焦化装置进料。由于水下焦油盐含量高，其电脱盐的可行性需要试验考察。延迟焦化和汽柴油加氢装置所产的燃料气（C1-C4轻烃）送入脱硫装置入口进行脱硫，作为制氢原料或燃料。由于缺少煤焦油详细分析数据，延迟焦化装置产出的焦炭硫含量无法确定，若硫含量较高，销售价格低于普通低硫焦，建议作为CFB锅炉燃料使用；若硫含量较低，可作为产品出售。本方案的主要优点：

1）延迟焦化装置不设蒸馏系统可以节省投资。

2）焦化生成油直接进常减压蒸馏装置，可以避免其接触空气氧化。（焦

化生成油被氧化产物主要是胶状物对加氢装置十分不利。）

3）常减压、焦化、加氢三套装置热联合运行，减少投资，提高全厂热量利用率，大幅降低油品氧化造成的加氢难度增加，可以适当降低氢耗，延长加氢操作周期。

加工方案总流程见附图1。

2.1.3 全厂物料平衡

该技术方案的物料平衡见表2.1-1。

表2.1-1 全厂物料平衡

序号名称产率，% 数量，万吨/年备注

一原料

1 水上焦油21.67% 11.28 界区外管道送来

2 水下焦油74.20% 38.66 界区外管道送来

3 氢气 4.14% 2.16 界区外供给

入方总计100.00 52.11

二产品

1 芳烃-1组分28.40% 14.78 成品销售

2 芳烃-1组分56.45% 29.40 成品销售

3 焦炭11.05% 5.76

4 自用燃料及其它 3.44 1.79

5 损失0.6

6 0.33

出方合计100.00 50.98

三加工指标

1 轻油收率84.85

2 综合商品量49.98

3 综合商品率95.90

2.1.4 产品产量及用途

2.1.4.1 主要产品：

1）优质芳烃-1组分，14.78万吨/年，作为汽油调和组分或溶剂萃取后分别出售环烷基溶剂油和芳香基溶剂油，最好作为重整原料出售。

2）优质芳烃-2组分，29.40万吨/年，作为柴油调和组分或优质低硫燃料油出售，或调和为合格柴油出售。

2.1.4.2 副产品：

1）燃料气，1.79万吨/年，作为制氢原料或自用燃料。

2）焦炭（延迟生焦），5.76万吨/年，作为低硫焦销售或作为自用燃料。

2.2第二工艺方案（参考方案）

2.2.1 总工艺流程简要说明

水下焦油进入50万吨/年溶剂萃取装置，分离出的萃取油和水上焦油混合作为提酚单元进料，经蒸馏切取酚油馏分经过酸碱洗涤提出工业酚，脱酚酚油和提酚单元分馏塔底油混合作为50万吨/年加氢装置进料；分离出萃余油作为燃料油出售。原料经过加氢后，得到芳烃-1组分（精制汽）、芳烃-2组分（精制柴油），加氢分馏塔底剩余一部分350℃-400℃馏分，可作为农用柴油。或根据季节调整生产方案，夏秋季节将350℃-400℃馏分调入柴油组分，冬春季节将其作为农用柴油或优质燃料油销售。

煤焦油溶剂萃取技术属于中国科学院工程热物理研究所的专利技术，第一套工业装置已经成功运行3年。采用溶剂萃取技术可以降低建设投资，可以改变溶剂比获得不同的萃取油收率，萃余油流动性好可以作燃料油销售。但萃余油热值稍低，硫含量、灰分含量高，可以适量调和其他油品满足市场需要的热值。

汽柴油加氢装置所需氢气采用半焦煤气经过脱氧、变换、PSA制取，其工流程说明见2.3。

加工方案总流程见附图2。

2.2.2 全厂物料平衡

该技术方案的物料平衡见表2.2-1。

2.2.3 产品产量及用途

2.2.

3.1 主要产品：

1）优质芳烃-1组分，10.62万吨/年，作为汽油调和组分或溶剂萃取后分别出售环烷基溶剂油和芳香基溶剂油，最好作为重整原料出售。

2）优质芳烃-1组分，21.61万吨/年，作为柴油调和组分或优质低硫燃料油出售，或调和为合格柴油出售。

3）重柴油组分，5.99万吨/年，可作为农用柴油出售，根据季节，夏天不出，冬春季出。

2.2.

3.2 副产品：

1）燃料气，0.93万吨/年，作为制氢原料或自用燃料。

2）燃料油，9.65万吨/年，工艺装置自用或作燃料油出售。

3）工业酚，2.99万吨/年，进一步精制后可以生产精酚。

表2.2-1 全厂物料平衡

序号名称产率，% 数量，万吨/年备注

一原料

1 水上焦油21.79% 11.28 界区外管道送来

2 水下焦油74.61% 38.66 界区外管道送来

3 氢气 3.60% 1.86 界区外供给

入方总计100.00% 51.81

二产品

1 芳烃-1组分20.52% 10.6

2 成品销售

2 芳烃-1组分41.72% 21.61 成品销售

3 重柴油11.58% 5.99 成品销售

4 自用燃料及其它 1.78% 0.93 制氢或自用

5 燃料油18.65% 9.65 自用或出售

6 工业酚 5.75% 2.99

出方合计100.00% 51.81

三加工指标

1 轻油收率62.24

2 综合商品量 50.91

3 综合商品率98.23

上述两个工艺方案对比:

1) 参考方案轻油收率高,但焦炭价格低造成整体收益少于推荐方案。焦炭价格800元/吨，而燃料油价格2800元/吨左右。简单从总收益看，方案

一略差。

2）方案二每年消耗溶剂1665吨左右，总生产成本略高于放案一，但方案一中延迟焦化装置投资高于放案二中的溶剂萃取装置。

3）方案二的加氢进料经过溶剂萃取后可以有效延长加氢装置生产周期。因为胶质、沥青质被萃取到萃余油中。

4）建议以后对水下油先进行离心脱水、脱渣将会效果更好。

2.3制氢方案

2.3.1 编制依据【参照新疆兰炭焦油平均技术数据】

原料种类、数量和主要性质，其主要性质见表2.3-1。

表2.3-1 半焦尾气主要性质

序号化学名称分子式含量%（V/V）

1 氢气H230.73

2 甲烷CH47.06

3 一氧化碳CO 10.18

4 烃类CmHn 0.64

5 二氧化碳CO210.63

6 氮气N238.69

7 氧气O2 0.2

8 其他 1.87

100.00 设计规模

装置公称产氢能力： 8000Nm3/h （6.19万吨/年）

装置操作弹性： 30～120%

装置连续运行时间： > 8000 h

2.3.2 工艺流程简要说明

由于煤气组成没有硫含量，无法确定煤气是否含硫，若煤气含硫，需进行脱硫，本方案按煤气已经过脱硫考虑。煤气经过脱氧后送入变换装置，

在气固相催化剂作用下将CO和蒸汽变换成H2和CO2。变换气经过两段式PSA，分别脱除H20、S、CO2和N2、CH4、CO，氢气等作为最终产品从塔顶流出，纯度大于99.9%，产品氢经压力调节系统稳压后出界区，去加氢工段作为加氢原料。

加工流程示意流程简图见附图3。

2.3.3 产品规格

2.3.3.1 产品氢气

流量： 8000Nm3/h

纯度： H2≥99.8％

CH4+N2≤2000ppm

O2≤30ppm

CO≤5ppm

CO2≤10ppm

S≤0.1ppm

出界区压力： 0.8MPa(表压)

出口温度： 40℃

2.3.3.2 副产提氢解吸气

流量：约15000Nm3/h

出口压力：≥0.03MPa(G)

出口温度： 40℃

2.3.4主要原材料消耗指标

序号项目规格要求单位消耗指标使用情况备注

1 半焦煤气按照原料条件要求NM3/h 79920 连续主要原料

2 蒸汽按照原料条件要求T/h 14.98 连续

3进度计划

可行性研究：需要3个月

基础设计：需要时间 5-6个月

详细设计：需要时间 5-7个月

施工建设：需要1.5年

4考察结论

经和五家设计单位技术交流后，基本上工艺一致。五家实际情况综上述，现以优劣顺序排名如下：

1. 北京华福工程有限公司

2.上海华西化工上海科技有限公司

3.陕煤集团上海胜帮

4.青岛华东设计院

5.辽宁圜球石油化工工程技术有限公司

全装置公用工程消耗汇总表*

序号项目消耗量备注

正常最大

1 循环冷却水t/h 2500 3000

2 除盐水t/h 8 10

3 电力kw?h 12000 14000 不含照明等辅助用电

4 4.0MPa蒸汽t/h 24 28

1.0MPa蒸汽t/h 13 16 不含伴热等辅助用量

5 仪表风Nm3/h 560 700

6 氮气Nm3/h 480 1200

7 燃料气kg/h 1600 1800 低热值为8000kcal/kg

附图1 推荐工艺方案总工艺流程图

水上油水下油常

减

压

蒸

馏

汽油馏分

柴油馏分

>350℃馏分

汽

柴

油

加

氢

氢气

气体

汽油组分

柴油组分

延

迟

焦

化

富气

焦化生成油

焦炭

煤气

PSA

焦化生成油

附图2 参考方案工艺流程示意图

溶剂萃取蒸

馏

酚

提

取

附图3 煤气PSA制氢工艺流程示意图

14

1、投资估算范围

50万吨/年煤焦油加氢改质项目单元表

序号单元名称单元内容

备注

1 焦油预处理

1.1 离心分离及溶剂萃取中科院专利

1.2 酚油分离蒸馏

2 加氢改质装置

2.1 加氢改质含酸性水汽提2.2 中央控制室含DCS,SIS系统2.3 PSA提氢12000标方/时

2.4 催化剂及化学药剂

3 酚油脱酚

4 辅助工程

4.1 原料罐区、计量及卸车系统2*3000，1*1000

4.2 中间产品罐区2*500，2*1000

4.3 产品罐区及装车、计量2*2000，2*3000，

2*500

4.4 气柜20000方

5 火炬系统

按照上述单元表进行估算。其它工程内容等待基础设计阶段进一步和业主协商确定。假定水、电、汽、风供应全厂已经统一规划，本项目界区内需要的公用工程按全部有依托考虑。

2、投资估算

50万吨/年煤焦油加氢改质项目投资估算

序号工程项目或费用名称

规模

合计万吨/年

总投资

一建设投资85767.48 （一）固定资产投资80755.83

1 工程费73479.78 （1）焦油预处理

1.1 离心分离及溶剂萃取11105.55 1.2 酚油分离2664 （2）加氢改质装置

2.1 加氢改质45254.7 2.2 中央控制室1665

2.3 PSA提氢40000方/时11098.89 2.4 催化剂及化学药剂1108.89 （3）酚油脱酚2217.78 （4）辅助工程

4.1 原料罐区、计量及卸车系统2x3000,1x1000 3769.56 4.2 中间产品罐区2x500,2x1000 2217.78 4.3 产品罐区及装车、计量2x2000,2x3000,2x500 5164.83 4.4 气柜20000 11931.39 （5）火炬系统5321.34 （6）工器具及生产用具购置费109.89

2 固定资产其他费23120.19 2.1 工程建设管理费3889.44 2.2 临时设施费609.39 2.

3 前期准备费329.67 2.

4 环境影响咨询费166.

5 2.5 劳动安全卫生评价费166.5 2.

6 可行性研究报告编制费276.39 2.

7 工程设计费109

8 2.8 工程建设监理费217 2.

9 进口设备材料国内检验费20 2.10 特种设备安全监督检验费10 2.11 超限设备运输特殊措施费50 2.12 设备采购技术服务费33 2.13 工程保险费66 2.14 联合试运转费100

（二）无形资产投资100

1 土地使用权出让金及契税

2 特许权使用费100

（三）其他资产投资147

1 生产人员准备费122

（四）预备费1458 基本预备费1458

二建设期借款利息

三铺底流动资金

3、效益估算

加氢改质装置经济指标：

总投资：8.59亿人民币

投资回收期（含建设期）：

静态23.87

动态39.22

内部收益率：

税前69.13

税后53.38

初步估算：50万吨焦油加工年收入（毛利润）3.996亿左右

以上的装置是按50万吨的能力估算的，如果达到50万吨的能力，投资达到10.3亿元，以上投资估算只是装置界区内的投资。没有包含制氢装置，投资约2.331亿元，物料的仓储约2.664亿元，半焦装置装置投资8.658亿元。以上装置投资合计：23.976亿元。