焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法
【專利摘要】本發明涉及焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法，該方法是在常壓條件下所包括的預處理、送料、催化、裂解和分餾等工藝步驟，其催化劑為Y型沸石分子篩，填料為瓷環，整個生產過程為全封閉潔凈化連續生產，采用堿洗方法實現自動中和，碳渣通過篩選為優質碳素，收集的氣可作為日常生活燃料使用，按本發明工藝方法可生產汽油90號，柴油0號～負20號，出油率高可達70～85％，催化裂解充分，油品質量好，降低了生產成本。
【專利說明】焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法，尤其是利用焦油常壓連續煉化而生產燃油的工藝方法，所屬焦油煉化燃油工藝【技術領域】。
技術背景
[0002]隨著環保節能、可再生資源利用、循環經濟的不斷發展，其顯而易見的經濟與社會價值日益得到體現，但仍然存在未臻完善之處，如近年來利用生物質氣化供熱、發電，以及在生物質干餾工藝過程中等所產生的廢棄物、焦油等，最終沒有得到充分合理的使用或再生利用，日積月累造成危害人類健康和影響生態環境、有礙社會發展等不利局面，這也是各國政府治理環境的難題。目前，有關焦油裂解燃油的幾種方法大都存在如下問題，如:(1)、使用廉價的白土(活性二氧化硅)作為催化劑(液)，反應裂解不充分，致使產生大量重油，而只產生部分或低劣質的輕質油。(2)、采用燃煤或燃油加熱，溫度難控制，設備壽命短，工藝簡陋，不能連續作業或形成產業化，并且還存在二次污染、影響環境等問題。(3)、如采用國外同類設備或方法處理廢焦油成本高、難度大、工藝復雜等。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了解決現有技術所存在的問題，而提供的一種新的技術方 案。
[0004]為了達到解決上述所存在問題的目的，本發明的解決方案是:焦油常壓催化裂解生產燃油的方法，其特征在于，所述的焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法，該方法包擴了在常壓狀態下按照步驟進行的加熱預處理、催化裂化、冷卻、汽油組分的分餾、煤油柴油組分的分餾等工藝過程和步驟；所述步驟(I)加熱預處理是:粗焦油進入加熱攪拌罐，加熱溫度為70-80°C ;加乳化劑攪拌混合，進分罐保溫沉降，上層放出的焦油進裂解釜，下層排出水分、雜質、油泥等；所述步驟(2)催化裂化是:被預處理后的純焦油在裝填有催化劑和保護填料的裂解釜中進行催化裂解3-4小時，生成低分子烴類和廢渣，其中裂解釜內的溫度為380-400°C，催化劑與焦油的重量比為:0.1-10: 100，所述的催化劑為Y型沸石分子篩，保護填料為瓷環；在催化裂解3至4小時后，將溫度降低至300°C以下，開始排渣，其中所述的排渣是通過水密封的排渣倉進行的:排渣倉上的排氣管成倒置U型形狀，排氣口浸入水中；所述步驟(3)冷卻是:低分子烴類冷卻至常溫，分為氣體組分和液體組分，所述的焦油裂解生產燃油，使氣體組分進入氣體回收裝置，收集壓縮成可燃氣作為生活燃料使用；所述步驟(4)汽油組分的分餾是:液體組分在分餾釜中進行分餾，其中分餾釜的溫度以1°C /分鐘的速度從常溫升至180°C，分餾出主要成份是C4-C11碳氫化合物的汽油組分，其中所述的汽油組分按以下分餾溫度分為三組分:20°C -70°C>70°C -120°C和120°C _180°C，將所述的三組分送入混合組分罐，按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%氫氧化鈉水溶液通過混合器清洗，再經過深度過濾器進入成品油罐，得到汽油成品。所述三組分分別占總量體積比為的10-50%和90%。所述步驟(5)煤油柴油組分的分餾是:將分餾釜的溫度以2°C /分鐘的速度從180°C繼續升溫至350°C，分餾出主要成份是C12-C2tl碳氫化合物的煤油和柴油組分，柴油組分按以下分餾溫度分為三組分:不高于300°C、300°C -330°C和330°C -350°C。將所述的三組分送入混合組分罐，按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%氫氧化鈉水溶液通過混合器清洗，再經過深度過濾器進入成品油罐，得到柴油成品，所述三組分分別占總量體積比為的50%、90%和95%。在按照上所述的工藝步驟和方法將焦油裂解生產燃油，其中該方法的步驟(5)分餾出的煤油和其余組分用作燃料。本方案所述的Y型沸石分子篩的晶胞組成的 Me56/n[ (AlO2)56 (SiO2)136].250H20 且氧化式為 Na20.Al2O3.XSiO2.yH20，按氧化式計的相對分子質量為530-686，Al203/Si02 < 4.5且分子篩的孔徑在0.9-1個納米范圍，其中Me表示陽離子，所述的陽離子為Na+或Ca2+ ；n表示陽離子的離子價數；x為4.0-6.0 ;且Y為7.0-9.0。所述Y型沸石分子篩為硅鋁類分子篩，填料瓷球的直徑范圍為8-12mm。
[0005]本發明與現有的工藝、技術方法相比具有以下優點和積極效果:(1)本發明工藝方法生產，催化裂解充分，出油率高可達70-85%，油品質量好，汽油90號，柴油O號-負20號；(2)整個生產過程為全封閉潔凈化連續生產，生產過程中省去了酸洗和水洗，采用堿洗方法實現自動中和，無二次污染；降低了生產成本；(3)實現高溫自動排渣，常壓運行，安全性高；(4)本工藝方法適應性廣，不受地形、區域限制，便于向各大中型生物質氣化熱解單位推廣應用；(5)處理焦油，全封閉潔凈化生產，無二次污染，能形成產業化連續作業；(6)工藝流程合理，便于操作、控制，適用各大中型生物氣化發電配套工程。
[0006]下面結合附圖對本發明進行詳細說明
[0007]圖1為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0008]參見圖1
[0009]本發明所涉及的焦油常壓催化裂解生產燃油的工藝方法，實現該方法的步驟是在常壓狀態下進行的:
[0010]第I步，粗焦油進入加熱攪拌罐，加熱溫度為70-80°C，加乳化劑攪拌混合,進分罐保溫沉降，上層放出純焦油進裂解釜，下層排出水分、雜質、油泥等。
[0011]第2步，在未投料之前電熱裂解釜內頂部出氣通道與催化塔相接，在塔內加入IOKg催化劑和保護填料；所述催化劑為Y型沸石分子篩，分子篩的孔徑在0.9-1個納米范圍，所述Y型沸石分子篩的晶胞組成為Me56/n[(A102) 56 (Si02) 136].250H20 且氧化式為Na20.Al2O3.xSiO2 .yH2O,按氧化式計的相對分子質量為530-686，Al203/Si02 < 4.5且分子篩的孔徑在0.9-1個納米范圍，其中Me表示陽離子，所述的陽離子為Na+或Ca2+ ；n表示陽離子的離子價數為4.0-6.0 ;且y為7.0-9.0 ;所述保護填料為瓷環，且進料之前將電熱裂解釜預熱，給電熱裂解釜的設定溫度為釜內上部350°C，釜內下部400°C，釜外底部500°C ；預熱時間30分鐘預熱溫度在100°C左右，
[0012]第3步，原料被凈化后，進入電熱裂解釜，電熱裂解釜上有減速攪拌機，減速攪拌機轉速為20-23轉/分鐘，即一邊進料一邊加熱一邊攪拌。
[0013]第4步，進原料完畢后，電熱裂解釜的設定溫度為釜內上部380°C，釜內下部420°C，釜外底部550°C ;保持電熱裂解釜內溫度380°C -400°C，此時釜里的物料被汽化，汽化中的小分子鏈即C20以下的碳氫化合物可以通過Y型分子篩的孔徑流進管道經冷卻變成輕質油，而大的分子鏈也就是C2tl以上的碳氫化合物則無法通過分子篩0.9-1納米的孔徑，它與催化劑接觸時大分子鏈被打斷，變成小的分子鏈C5-C2tl的碳氫化合物通過孔徑流出，沒被打斷的大分子鏈通過邊加溫邊攪拌繼續與催化劑接觸、打斷變成小的分子鏈，成為輕質油，需3-4小時的催化裂解反應，時間3-4小時催化裂解反應，然后，降溫至300°C，開始通過高溫排渣器進行高溫排渣，排氣口浸入水里5mm，排渣是通過水密封進行的，排渣時間5分鐘，碳渣經過篩選成優質碳素，接著循環上述進料、加熱、反應和排渣工序。
[0014]第5步，裂解過的低分子烴類經一級換熱器冷卻至常溫下大部分變為液體，出油率占總量70-85%的大部分液體經過氣液分離器、油水分離器、過濾器進入到混合油罐，可從視鏡觀察出油情況，小部分被氣液分離器分離出來的不凝固氣體進入氣體回收裝置，經二級低溫換熱后，收集在收集器中壓縮成可燃氣做為生活燃料使用，部分裂解后的產物經過降溫器降溫后送至分餾釜。
[0015]第6步，混合油罐的油通過管道送到分餾釜，油位不得超過釜體容量的2/3，電加熱升溫，溫度在常溫至180°C之間，以1°C /分鐘的速度升溫，此范圍分餾出來的主要成份是C4-C11碳氫化合物，是汽油的組分，汽油的組分在分餾過程中通過溫度分餾三組分:200C -700C >700C -1200C > 1200C _180°C，分別占總量體積比(V/V)的 10 %、50 %、90 %，分餾出來的汽油經過汽油一級換熱器、用于觀察出液情況的視鏡、氣液分離器、油水分離器、過濾器、進入汽油組分罐后，經過流量計，組分混合罐，再按5-10 %的重量比加入濃度為3% -5%氫氧化鈉堿溶液在精制器中精制，再經過深度過濾器進入汽油成品油罐；
[0016]第7步，繼續加溫至180°C-350°C，按2°C/分鐘速度升溫；此范圍分餾出來的主要成份是C12-C2tl的碳氫化合物，是煤油和柴油的組分，分餾出的煤油和多余組分油作為燃料，柴油的組分在分餾過程中也是通過溫度分餾三組分:不高于300°C為一組、300°C -330°c為第二組、330°C _350°C為第三組，分別占總量體積比(V/V)的50%、90%、95% ;分餾出來的柴油經過柴油一級換熱器、用于觀察出液`情況的視鏡、過濾器、進入柴油組分罐后，經過流量計，組分混合罐，再按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%氫氧化鈉堿溶液在精制器中精制，再經過深度過濾器進入柴`油成品油罐。
[0017]Y型沸石分子篩，為硅鋁類分子篩的孔徑在0.9-1個納米范圍的催化劑；所述填料瓷球的直徑范圍為8-12mm。
[0018]所述整個生產流程工藝為全封閉潔凈化生產，排渣是通過水密封進行的，無二次污染，排渣倉上的排氣管成倒置U型形狀，排氣口浸入水里5mm，碳渣通過篩選設備分出優質碳黑；排氣是通過氣體回收裝置收集壓縮的，收集壓縮的氣作為日常生活燃料使用。
[0019]如本方案實施例1:
[0020]取6噸焦油，將其預處理后備用。試驗方法是采用一臺電熱解釜和一臺分餾釜，連續生產24小時，在未進料之前先在電熱解釜頂部的催化塔內裝IOkg催化劑和填料2kg，且將電熱裂解釜預熱，裂解釜設定溫度是:電熱釜內上部溫度為350°C，釜內下部溫度為400°C，釜外底部為500°C ;預熱時間30分鐘，預熱溫度為100°C左右；同時給進料機料筒預熱30分鐘，設定溫度200°C，進料以每分鐘IOOkg的進料量進入裂解釜，釜上的攪拌器以每分鐘20轉的速度不停地攪拌，此時邊進料邊加熱邊攪拌，連續進料30分鐘后暫停進料，再改變裂解釜的設定溫度分別為380°C、400°C、55(TC，讓裂解釜在380°C — 400°C段保持3_4小時催化裂解反應，然后用風機降溫至300°C需要一小時，再排渣5分鐘。此后再按照上述程序生產:進料、加熱、反應、排渣等。裂解過的低分子烴類經冷卻至常溫下大部分變為液體，出油率是75%，大部分液體通過氣液分離器、油水分離器、過濾器進入到油罐；小部分C2-C4的可燃性氣體被氣液分離器分離進入氣體回收裝置再經二級制冷系統冷卻壓縮收集，轉為民用液化氣。油罐的油通過管道送到分餾釜，油位不得超過釜體容量的2/3，然后通過電加熱升溫，溫度從常溫升至180°C之間，以1°C /分鐘的速度升溫，此范圍分餾出來的主要成份是C4-C11碳氫化合物，是汽油的組分；汽油的組分在分餾過程中通過溫度分餾成三組分，并分別進入三個不同溫度段的組分罐，按照汽油流程標準進行餾分，(小于70°C、70°C _120°C、120。。-180。。，分別占總量體積比(V/V) 10 %、50 %、90 %。進入混合組分罐，再按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%氫氧化鈉堿溶液自動清洗，再經過深度過濾器進入成品汽油油罐，產出汽油標號是90#。
[0021]180°C _20°C按2°C /分鐘速度升溫；此溫度段為煤油和柴油段；主要成份是C12-C2tl的碳氫化合物，分餾出的煤油和多余組分油作為燃料；柴油的組分在分餾過程中也是通過溫度分餾三組分:不高于280°C、280°C -305°C>305°C _320°C，分別占總量體積比(V/V)50%、90%、95%。進入混合組分罐后，再按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%堿溶液通過混合器清洗，無需酸洗和水洗，再經過深度過濾器進入成品油罐，產出柴油標號是負20#。
[0022]如本方案實施例2:
[0023]取10噸焦油，這些焦油由絞龍送到已裝配好催化劑的四臺電熱裂解釜進料口(每臺裂解釜對應一臺進料機)，在進料之前電熱解釜和料筒先預熱30分鐘，電熱解釜預熱溫度100°C，料筒設定溫度200°C，電熱釜設定溫度為:釜內上部溫度為350°C，釜內下部溫度為400°C，釜外底部為500°C;然后四臺進料機都以每分鐘IOOKg的進料量進入電熱釜，每臺攪拌機都以每分鐘20轉的速度旋轉，此時邊進料邊加熱邊攪拌；當料進完，溫度重新設定分別為380°C、400°C、550°C。繼續升溫在380°C _400°C段再保持3_4小時左右催化裂解反應，然后通過風機快速降溫，由400°C降到300°C再自動排渣，排渣需要5分鐘。接著再按照上述程序循環生產，可省去預熱過程。裂解出的低分子烴類經冷卻，出油率80%，大部分變為液體通過氣液分離器、油 水分離器、過濾器進入到油罐；小部分C1-C4的可燃性氣體被氣液分離器分離進入氣體回收裝置再經二級制冷系統冷卻壓縮收集，轉為民用液化氣，收率5%。油罐的油通過管道送到分餾釜，油位不得超過釜體容量的2/3，然后通過電加熱升溫，溫度從常溫升至180°C之間，以1°C /分鐘的速度升溫，此范圍的主要成份是C4-C11碳氫化合物，是汽油的組分；汽油的組分在分餾過程中通過溫度分餾成三組分，并分別進入三個不同溫度段的組分罐，按照汽油流程標準進行餾分，(小于70°C、70°C -120°C、120°C _180°C，分別占體積總量的10%、50%、90% ) ο進入混合組分罐，再按5-10%的重量比加入濃度為3%-5%堿溶液自動清洗，再經過深度過濾器進入成品汽油油罐，產出汽油標號是90#。180°C -350°C按2V /分鐘速度升溫；此溫度段為煤油和柴油段；主要成份是C12-C2tl的碳氫化合物，分餾出的煤油和多余組分油作為燃料；柴油的組分在分餾過程中也是通過溫度分餾三組分:不高于300°C、300°C -330°C >330°C -350°C，分別占體積總量的50%、90%、95%。進入混合組分罐后，再按5-10%的重量比加入濃度為3% -5%堿溶液通過混合器清洗，無需酸洗和水洗，再經過深度過濾器進入成品油罐。產出柴油標號是0#。
[0024]采用常壓催化裂解生產燃油的工藝方法處理焦油，不僅全封閉潔凈化生產，無二次污染，能形成產業化連續作業；工藝流程合理，便于操作、控制，還適用各大中型生物氣化發電配套工程。[0025]當然，上述說明和舉例并非是對本發明的限制，本發明也并不限于上述舉例，本發明的普通技術人員在本發明的實質范圍內做出的變化、或替換，也屬于本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種利用焦油常壓催化裂解生產燃油的方法，其特征在于，該方法它包擴了在常壓條件下的(I)加熱預處理:粗焦油進入加熱攪拌罐，加熱溫度為70-80°C ;加乳化劑攪拌混合，進分罐保溫沉降，上層放出純焦油進裂解釜，下層排出水分、雜質、油泥等，(2)催化裂化:被預處理后的純焦油在裝填有催化劑和保護填料的裂解釜中進行催化裂解3-4小時，生成低分子烴類和廢渣，其中裂解釜內的溫度為380-400°C ;其中所述的催化劑與焦油的重量比為:0.1-10: 100，所述的催化劑為Y型沸石分子篩，填料為瓷球，(3)冷卻:低分子烴類冷卻至常溫，分為氣體組分和液體組分，(4)汽油組分的分餾:液體組分在分餾釜中進行分餾，其中分餾釜的溫度以TC /分鐘的速度從常溫升至180°C，分餾出主要成份是C4-C11碳氫化合物的汽油組分，汽油組分按以下分餾溫度分為三組分:20°C-70°C、70°C-120°C和120°C-180°C，(5)煤油柴油組分的分餾:將分餾釜的溫度以2°C /分鐘的速度從180°C繼續升溫至350°C，分餾出主要成份是C12-C2tl碳氫化合物的煤油和柴油組分，所述的柴油組分按以下分餾溫度分為三組分:不高于300°C、300°C-330°C和330°C-350°C ；Y型沸石分子篩的晶胞組成為Me56/n[ (AlO2)56 (SiO2)136].250Η20且氧化式為Na20.Al2O3.XSiO2.yH20，按氧化式計的相對分子質量為530-686，Al203/Si02 < 4.5且分子篩的孔徑在0.9-I個納米范圍，其中Me表示陽離子，所述的陽離子為Na+或Ca2+ ；n表示陽離子的離子價數；x為4.0-6.0 ;且y為7.0-9.0。所述Y型沸石分子篩為硅鋁類分子篩，填料瓷球的直徑范圍為8-12mm。
2.根據權利要求1所述的焦油裂解生產燃油的方法，其特征在于:催化裂解時，其催化裂解3至4小時后，將溫度降低至300°C以下，開始排渣，其中所述的排渣是通過水密封的排渣倉進行的，排渣倉上的排氣管成倒置U型形狀，排氣口浸入水中。
3.根據權利要求1所述的焦油裂解生產燃油的方法，其特征在于:汽油組分的分餾，是將三組分送入混合組分罐，按5-10 %的重量比加入濃度為3 %-5 %氫氧化鈉水溶液通過混合器清洗，再經過深度過濾器 進入成品油罐，得到汽油成品三組分分別占總量體積比為的 10%、50%和 90%。
4.根據權利要求1所述的焦油裂解生產燃油的方法，其特征在于:將三組分送入混合組分罐，按5-10%的重量比加入濃度為3%-5%氫氧化鈉水溶液通過混合器清洗，再經過深度過濾器進入成品油罐，得到柴油成品。
5.根據權利要求1所述的焦油裂解生產燃油的方法，其特征在于，該方法涉及的三組分分別占總量體積比為的50 %、90 %和95 %。
6.根據權利要求1所述的焦油裂解生產燃油的方法，其特征在于，該方法所產生的氣體組分進入氣體回收裝置，收集壓縮成可燃氣作為生活燃料使用。
【文檔編號】C10G55/08GK103450932SQ201210181759
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2012年5月31日
【發明者】林青, 韓軍, 李金剛 申請人:青島神源生物質能科技有限公司