煤焦油制芳烃技术研究160924

2016年09月23日

2016年第三届加工暨焦炉煤气制LNG技术交流会21煤焦油性质及传统煤焦油加工2煤焦油悬浮床加氢技术3芳烃联合装置及轻烃芳构化技术状况4一套200万吨/年煤焦油制芳烃项目技术经济方案5存在问题和建议目录31.煤焦油性质及传统煤焦油加工41.常规煤焦油加工煤焦油加工业现状分析:作为炼焦过程中一个重要的回收付产品，煤焦油是一个组分多达上万种的复杂混合物，目前已从中分离并认定的单种化合物约500余种，约占煤焦油总量的55%，其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分；酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。555比例，%100残炭，％6.46密度(20℃)g·cm-31.0705粘度(40℃)

mm2/s202.4馏程℃

闪点(开口)

℃102IBP/10%181/243金属mg·g-1

30%/50%320/379Fe/Ni124.6/0.4870%/87%439/750V/Ca0.30/2250Cwt%81.4Na/Mg20.35/259.4H

wt%7.78Mo/Pb0.51/89.33Swt%0.44K/Mn36.11/3.35Nwt%0.64Zn/Co3.36/0.21O

wt%9.74沉淀物，%2.29饱和分10.6凝点℃24芳香分15.9胶质71.7沥青质1.8中低温煤焦油性质6中低温煤焦油性质Property性质Value数值SpecificGravity@20oC比重0.9982Carbonwt%碳含量79.2Hydrogenwt%氢含量10.7Sulfur,wt%硫含量<0.5Nitrogen,wt%氮含量<0.5Oxygenwt%氧含量9.3Asphaltene,wt%沥青质9.3CCR.wt%康氏残炭5.79Chlorides,ppmw氯化物100ASTMD7169,wt%模拟蒸馏IBP初馏点166.210%233.430%307.450%368.470%452.080%498.590%/EBP终馏点/

目前，我国煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等，再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料，产品数量众多、用途十分广泛，但是分离和提浓的难度很大。煤焦油简单加工后的利用价值不大，国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。据业内人士介绍，国内外煤焦油加工工艺大同小异，都是脱水、分馏，煤焦油加工的主要研究方向是增加产品品种、提高产品质量等级、节约能源和保护环境。近年来，随着煤化工投资及技术研发的趋势，我国煤焦油加工规模和技术均取得了一定进展，其中在煤焦油加工分离技术研发上取得的成果，为煤焦油加工提供了技术支撑。

煤焦油加氢主要用来加工生产石脑油和柴油馏分。但是由于煤焦油中大量的胶质，常规的固定床加氢裂化和加氢精制装置的催化剂难以维持长周期运行，仅能加工煤焦油的轻质组分，通常需要把煤焦油的重组分分离出来另行加工。

目前的煤焦油主要是兰炭厂生产的副产物，一般煤焦油收率在5%左右，加之兰炭厂的规模也都不大，因此，煤焦油加工企业的加工规模都比较小，难以进行规模化的汽柴油生产。悬浮床加氢技术为加工全馏分煤焦油提供了一种高效、完全转化的新方法。9

2.煤焦油悬浮床加氢技术10

悬浮床加氢技术的最大特点是可加工全馏分的煤焦油,可以将煤焦油加工成为石脑油和柴油产品,也可以通过VCC的固定床加氢裂化单元设计条件的改变,把煤焦油全部加工为轻重石脑油。加氢裂化重石脑油是重整装置最好的原料,它的芳潜含量高,一般都在50%以上，是生产芳烃（对二甲苯）的好原料。

加氢裂化轻石脑油可以作为轻烃芳构化的原料，也用来生产芳烃。悬浮床加氢技术的特点111111典型的加氢裂化重石脑油组成Wt%PNAC5///C62.22.400.10C78.8010.601.10C810.6015.703.60C910.2015.101.90C107.607.700.50C111.90//小计41.3051.502.20表2-21212悬浮床加氢裂化流程

渣油或煤焦油氢气添加剂C1-C4

石脑油柴油蜡油残渣补充氢加热炉悬浮床循环氢热高分固定床冷高分减压闪蒸塔分馏塔气体净化可额外加工蜡油、柴油尾气

13悬浮床加氢裂化主要操作条件悬浮床悬浮床加氢反应条件：

反应压力：18.0-22.0Mpa(g)；反应温度：450-470℃后续固定床加氢反应条件：

反应压力：16.0-20.0Mpa(g)；反应温度：350-420℃1414

加氢裂化装置是炼油厂最重要的核心装置之一，是重质馏分油深度加工的主要工艺之一。它不仅是炼油工业生产轻质油品的重要手段，而且是化工型炼油厂的关键技术，发挥着其它工艺不可代替的作用。具有产品灵活的特点。采用不同催化剂和操作方案，用不同原料可以有选择地生产液化石油气、石脑油、喷气燃料、轻柴油以及润滑油料等多种优质石油产品，其尾油可作为生产乙烯用的裂解原料或作为低硫的催化裂化原料。加氢裂化特点15

1515大量生产芳烃潜含量高的优质重整原料，以进一步制取BTX轻质芳烃或高辛烷值组分。加氢裂化重石脑油是重整装置最好的原料,它的芳潜含量高,一般在50%以上。采用不同的催化剂匹配及组合时，它又是生产符合API高档润滑油基础料的关键技术。对一些质量低次的二次转化油品，如催化裂化柴油、焦化柴油尤其是催化裂解柴油可以通过芳烃开环及深度脱硫脱芳等加氢改质技术制取清洁柴油产品。加氢裂化特点1616国内柴油+蜡油全循环加氢裂化装置上海石油化工股份有限公司的加氢裂化装置设计能力90万吨/年，全循环生产重整原料—重石脑油。采用Unocal技术。扬子石化120万吨/年高压加氢裂化装置采用同样技术和加工路线。2014年投产的漳州腾龙石化316万吨/年加氢裂化装置采用CLG技术，也是目前唯一采用全循环流程生产石脑油的加氢裂化技术。商业化装置：50万吨/年煤焦油加氢装置

业主：陕西延长石油集团项目地点—神木—中国北京石油化工工程有限公司EPC总包进料煤焦油wt%100.0产品收率石脑油wt%22.8柴油wt%63.7转化渣油Wt%95减压蜡油wt%100神木18煤焦油悬浮床加氢物料平衡

进料煤焦油wt%100H2wt%6.4添加剂wt%0.73产品H2Swt%0.18NH3wt%0.77H2Owt%7.97C1-C2wt%2.7C3-C4wt%4.29石脑油C5-150℃wt%22.83柴油150-360℃wt%63.72蜡油360-525℃wt%0加氢残渣(渣油525℃+\固体)wt%4.67全馏分煤焦油进料（含焦油沥青）焦油沥青（525℃+）转化率96.82wt%目标产品：石脑油、柴油石脑油+柴油液收86.55wt%，远高于其他煤焦油加氢技术。19煤焦油悬浮床加氢产品石脑油

硫<0.5ppm

重整原料

氮<0.5ppm航煤

硫<1ppmJet

A-1航煤、3号喷气燃料烟点>25mm柴油硫<10ppmEU

V、国五十六烷值指数>50蜡油硫<100ppm

低硫含量的FCC进料，可直接生产超低硫汽油残炭值<0.015wt%镍+钒<1ppm煤焦油加氢裂化装置悬浮床框架工艺开发装置：VCCPDU装置

中试装置主要建设历程：2013年2月，集团批复项目可行性研究报告2013年6月，基础工程设计完成并通过审查2013年10月，详细设计完成2014年6月，中试装置建成2014年7月，中试装置一次投料试车成功自2014年6月底至2015年12月底，中试装置已开展了12次中试试验研究，获得了1万余组试验数据。22

3.芳烃联合装置及轻烃芳构化技术状况232015年，我国对二甲苯生产能力超过了1200万吨/年,实际生产的对二甲苯达到950万吨/年。2015年，我国进口的对二甲苯为超过1000万吨/年。2015年，我国的PTA产能已超过4300万吨/年,产量达到3300万吨/年。2015年我国对二甲苯供需状况24

连续重整预加氢抽提蒸馏歧化吸附分离异构化石脑油苯甲苯A10+对二甲苯LightEnds抽余油ReformateSplitterXyleneSplitterOXColumnDeHeptColumnBzColTolColA9Col邻二甲苯白土白土白土芳烃联合装置常规流程25我国“十一五”期间建设了多套大型化的芳烃联合装置：福建炼化芳烃联合装置70万吨/年金陵石化对二甲苯装置60万吨/年惠州炼油项目芳烃联合装置84万吨/年大连福佳大化芳烃联合装置70万吨/年上海石化芳烃联合装置60万吨/年乌鲁木齐石化芳烃联合装置100万吨/年26我国“十二五”期间建设了多套大型化的芳烃联合装置：福建漳州腾龙芳烃联合装置160万吨/年中金石化芳烃联合装置160万吨/年中石油四川石化70万吨/年大连福佳大化芳烃联合装置（改造）70万吨/年海南炼化芳烃联合装置60万吨/年32近年来我国芳烃项目建设的新特点：民营企业开始进入大型化芳烃生产领域，2015年即将投产的中金石化芳烃规模达到160万吨/年;单系列的规模80万吨/年。恒逸集团在文莱投资建设的800万吨/年炼油项目中芳烃的规模是150万吨/年，单系列的规模达到150万吨/年。恒力集团在长兴岛投资建设的2000万吨/年炼油项目中芳烃的规模则达到450万吨/年，单系列的规模225万吨/年。33国内轻烃芳构化技术状况国内开展轻烃芳构化技术研究的单位主要有石油化工科学研究院、洛阳石化工程公司、中国科学院大连化学物理研究所以及大连理工大学等。石科院与乌鲁木齐石化总厂合作开发了“混合碳四芳构化”技术，与抚顺石化公司炼油二厂合作开发了“低压瓦斯芳构化”技术，与扬州石化厂合作开发了”轻石脑油和碳四非临氢改质技术”，与洛阳瑞泽石化工程公司合作开发了“轻烃连续芳构化技术”。大连化物所开发了“C4、C5烷烃芳构化制苯”技术。3434国内轻烃芳构化技术状况国内开展轻烃芳构化技术研究的单位主要有石油化工科学研究院、大连理工大学、洛阳石化工程公司、中国科学院大连化学物理研究所以及等。国内的轻烃芳构化项目工业化的装置约有40余套，主要包括大连理工、石科院和洛阳院的技术及催化剂，主要是用于山东地方炼油厂作为高辛烷值汽油添加组分，开工的项目不少，大部分都处于停工状态。35轻烃芳构化技术特点：1.原料适应性广，包括了从C3至C8的所有烃组分。包括非芳烃抽余油、液化气、MTBE后液化气进料（高烯烃）、

裂解碳五、轻石脑油等均可作为芳构化装置原料；2.可全烷烃原料操作；3.芳构化产物除了芳烃外，还生产丙烷；4.氢气产率约2%，干气产率约15%；5.芳构化反应器是固定床，切换操作，空速小，催化剂装

量大。3636

36轻烃芳构化装置在煤焦油制芳烃工厂中的特殊作用：1.由于轻烃芳构化装置是非临氢操作，在煤焦油制芳烃工

厂中可以先期开工，为芳烃工厂提供开工用氢。2.轻烃芳构化装置可以把煤焦油制芳烃工厂中的轻石脑油、芳烃抽余油、液化气、重整碳五等均用来作为芳

构化装置原料生产芳烃和丙烷，这样的设计为工厂设

计优化，减少储罐种类和容积提供了条件。37

4.一套200万吨/年煤焦油制芳烃项目技术经济方案38延长集团200万吨/年煤焦油制芳烃总加工流程WT%10KTAWT%10KTAWT%10KTAWT%10KTA

含氢气体7.9914.27煤焦油100.00200.00

重石脑油80.97144.50芳其中，纯氢2.965.29氢气8.5417.08加芳构化C6+19.0333.96烃LPG2.734.87添加剂0.691.38氢H2S1.042.07

联C51.312.33重芳烃1.853.69裂脱硫低分气4.228.44

合抽余油11.9721.36硫化钠0.040.08化其中含氢0.340.68

装苯23.0541.14装酸性气1.963.91再生用氢气0.200.36置燃料气6.2011.07总硫1.00%置轻石脑油18.8037.60

PX44.8980.11氮0.91%

重石脑油72.25144.50合计100.20178.82

重芳烃2.073.69氧7.40%

柴油

重整进料小计144.5080合计100.20178.82

NH3+H2O8.8817.75

残渣3.987.96合计111.12222.23200合计111.12222.23WT%10KTAWT%10KTAWT%10KTAWT%10KTA

VCC轻石脑油56.8337.60

含氢气体15.2910.12天然气100.0033.15

氢气31.7210.52C53.522.33芳其中，纯氢2.001.32

PSA尾气68.2822.64重整-LPG7.364.87构丙烷33.3822.08

制

抽余油32.2821.36化C6+51.3333.96

氢

装

装置

置

合计100.0066.16

合计100.0066.16合计100.0033.15

合计100.0033.15702*7.5万标立WT%10KTAWT%10KTAWT%10KTAWT%10KTA

H2S100.002.07硫硫磺93.941.95重整含氢气体43.4614.27

氢气21.116.93

磺损失6.060.13芳构化含氢气体30.8210.12PPSA尾气78.8925.89

回VCC脱硫低分气25.728.44S

收

A

联

装合

置装

合计100.002.07置合计100.002.07合计100.0032.82

合计100.0032.8229万标立39煤焦油制芳烃主要工艺装置1.200万吨/年VCC装置2.80万吨/年芳烃联合装置3.60万吨/年轻烃芳构化装置4.2万吨/年硫磺回收装置(含污水汽提)5.100000nm3/h天然气制氢装置4040芳烃联合装置各部分设计规模80万吨/年芳烃联合装置中：

1)140万吨/年连续重整装置(催化剂再生部分1800kg/h)2）90万吨/年芳烃抽提3）199万吨/年BT分离装置4）154万吨/年歧化装置5）390万吨/年吸附分离装置6）310万吨/年二甲苯异构化装置7)580万吨/年二甲苯分离装置8）90000nm3/hPSA装置4141煤焦油制芳烃工厂主要原料及产品1.原料：200万吨/年煤焦油2.产品：1)对二甲苯81.33吨/年2）苯41.58万吨/年3）丙烷24.81万吨/年4)硫磺2万吨/年5)残渣8万吨/年6)NH31万吨/年3.综合商品收率:87.54%424242煤焦油制芳烃公用工程消耗

序号项目单位消耗量1电kW.h60619/712862新鲜水t/h200003除盐水t/h1004除氧水t/h24053.5MPag蒸汽t/h36661.0MPag蒸汽t/h2077燃料气t/h54(自产)8净化风Nm3/h110009氮气Nm3/h1000010冷冻水t/h106011工厂风Nm3/h9000(最大）12凝结水(冷凝)t/h-230凝结水(透平)t/h-200434343煤焦油制芳烃工厂技术经济指标1.项目总能耗:785.0公斤标油/吨PX519.45公斤标油/吨PX+苯煤焦油芳烃工厂总占地：～150公顷2.定员：～670人3.项目实施计划：3年建设期44煤焦油制芳烃工厂技术经济指标项目方案一（60美元体系）方案二（80美元体系）报批总投资万元人民币10916141091614建设投资万元(人民币)10425511042551工程费万元人民币871222871222其中：装置工程费万元（人民币）621115621115配套系统工程费万元（人民币250000250000内部收益率%（税后）21.2118.93投资回收期（年）6.326.76项目方案一（60美元体系）方案二（80美元体系）年均营业收入9587041063303年均总成本费用614908766222年均利润总额267920229149年均所得税6698057287年均税后利润200940171861总投资收益率25.0221.50

项目资本金净利润率61.3652.39

465.存在问题和建议47目前我国的煤焦油加工与发达国家相比存在着科研力量薄弱、投入少、装置规模小、工艺落后且过于分