布朗气参与的煤焦油的加氢方法与流程

本发明涉及催化加氢领域，具体而言，涉及一种布朗气参与的煤焦油的加氢方法。

背景技术：

1、煤焦油为煤干馏或气化所得到的液体产物，是一种碳氢化合物的复杂混合物，其大部分为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。由于工艺不同，煤焦油可分为低温煤焦油、中低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。由于化工原料或交通燃油常常需要轻质化的产品油，因此煤焦油的加氢轻质化和加氢精制成为了研究热点。

2、煤焦油中含有1～15％的水分和固态杂质颗粒，因此在对其进行加氢处理之前需要进行脱水和脱渣的工序；反之，如果不经过除水、除渣的净化处理，现有的高压加氢装置(如固定床加氢反应器)将无法正常使用。脱水、脱固的前期处理以及后续的高压加氢，导致现有的许多煤焦油加工企业成为高水耗、高能耗和高污染的问题企业。

3、在此基础上，研究和开发出一种煤焦油的加氢方法对于减少煤焦油加工过程产生的污染、以及降低处理成本具有重要意义。

4、现有技术(公开号cn113604249a)提供了一种布朗气参与的催化加氢方法，该方法包括：布朗气与目标有机物进行轻质化，得到混合物，轻质化步骤的时间≤1ms；布朗气与目标有机物进行催化加氢反应，得到加氢产物。其公开了轻质燃油(汽油、柴油和航空煤油)和常压渣油、减压渣油和其它重质油作为目标化合物的催化加氢方法，但其并没有公开上述种类的目标化合物，也没有公开处理后对于硫、氮含量的影响。对于煤焦油这种成分较为复杂的混合物，还未有将其与布朗气反应进行加氢反应的相关文献报道，也没有将其用于煤焦油的脱氮和脱硫工艺报道。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种布朗气参与的原始煤焦油加氢方法，以解决现有技术中煤焦油的加氢工艺难以同时满足加氢效率高和脱氮、脱硫效率高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种布朗气参与的煤焦油的加氢方法，布朗气包括氢离子和氧离子，且布朗气中氢元素与氧元素的重量比为2:1，布朗气参与的煤焦油的加氢方法包括：使布朗气与煤焦油发生轻质化反应，得到轻质化产物，布朗气与煤焦油的体积比为(50～500):1；在不含催化剂的体系中，使布朗气与煤焦油进行加氢反应，得到加氢产物。

3、进一步地，布朗气与煤焦油的体积比为(80～400):1，优选为(110～180):1，布朗气的进料速率为10～15l/min，煤焦油的进料速率为40～100g/min。

4、进一步地，加氢反应的反应温度为70～350℃，反应时间为15～90min，反应压为0.05～0.1mpa。

5、进一步地，加氢反应的反应温度为270～350℃，反应时间为40～90min，反应压力为0.05～0.08mpa。

6、进一步地，当煤焦油的氢碳比为0.05～0.11、硫元素的质量含量为0.03～0.08wt％且氮元素的质量含量为0.5～1.5wt％时，加氢反应的反应温度为300～350℃，反应时间为50～60min，反应压为0.05～0.08mpa。

7、进一步地，加氢产物包括氢碳比为0.10～0.15的轻质油和氢碳比为0.07～0.16的尾油。

8、进一步地，轻质化反应以及加氢反应在减压精馏塔中进行，该减压精馏塔包括卫星环绕式反应釜、止溢腔、冷凝器、布朗气供应单元和煤焦油供应单元。卫星环绕式反应釜包括反应器和呈卫星式环绕设置在反应器外部的多个子反应器；反应器设置有第一出口和多个喷射入口，且反应器的顶部具有开口；子反应器设置有第二出口、第一物料进口、第二物料进口和第一循环油入口，喷射入口一一对应地与各子反应器的第二出口连通；其中，各喷射入口的喷射方向可调节或者至少两个喷射入口的喷射方向有交叉，且子反应器的容积小于反应器的容积；止溢腔位于反应器上方，并与反应釜的顶部开口连通；冷凝器位于止溢腔上方，冷凝器设置有加氢产物出口；布朗气供应单元包括布朗气出口，布朗气出口与第一物料进口通过布朗气输送管路连通；煤焦油供应单元包括煤焦油出口，煤焦油出口与第二物料进口通过煤焦油输送管路连通。

9、进一步地，第一出口与第一循环油入口通过循环油管路相连，且循环油管路上还设置有强制循环泵。

10、进一步地，加氢方法包括：s1，将布朗气通过第一物料进口通入至少一个子反应器，将煤焦油通过第二物料进口通入至少一个子反应器，其中，布朗气通入的子反应器与煤焦油通入的子反应器相同，煤焦油与布朗气在子反应器中发生轻质化反应，得到轻质化产物；s2，轻质化产物通过多个喷射入口以喷射状态通入反应器并发生加氢反应，得到待分馏加氢产物；s3，待分馏加氢产物经止溢腔通入冷凝器进行冷凝处理，得到加氢产物；s4，将反应器内的油料从第一出口排出，并利用强制循环泵的运输动力通过循环油管路循环到至少一个子反应器中以再次通过喷射入口以喷射状态通入反应器，循环多次。

11、进一步地，将子反应器的容积记为∑v1，将反应器容积的记为∑v2，∑v1/∑v2＝1:(101～108)。

12、应用本发明的技术方案，布朗气中含有大量的、短寿命的氢离子和氧离子，它们均具有非常高的反应活性。在上述轻质化反应过程中，采用了一种特殊的反应器，能够延长布朗气发生装置中氢离子和氧离子的复合时间，使得轻质化过程中布朗气中的氢离子和氧离子能够与待处理的有机物进行结合，且仍呈现出离子状态。使上述轻质化产物进行加氢反应，能够显著降低加氢反应过程中的反应活化能，进而使得布朗气中的氢离子和氧离子能够在不含催化剂的体系中与煤焦油进行加氢反应，获得加氢产物。

13、相比于其它范围，将布朗气与煤焦油的体积比限定在上述范围内有利于提高反应速率、加氢效率以及加氢产物的收率；同时发明人还意外地发现了上述加氢过程对于煤焦油的脱氮、脱硫效率高，这是由于布朗气中氢离子带来的附加效应，发生了如下化学反应：s+h+→h2s；n+h+→nh3；o+h+→h2o，产生的h2s、nh3和h2o呈气相逸出，使得硫氮氧的含量减少。而且，上述加氢过程前不需要对煤焦油进行脱水、脱固的前期处理，因此显著降低了能耗并减少了对环境的污染。

技术特征：

1.一种布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述布朗气包括氢离子和氧离子，且所述布朗气中氢元素与氧元素的重量比为2:1，所述布朗气参与的煤焦油的加氢方法包括：

2.根据权利要求1所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述布朗气与所述煤焦油的体积比为(80～400):1，优选为(110～180):1，所述布朗气的进料速率为10～15l/min，所述煤焦油的进料速率为40～100g/min。

3.根据权利要求2所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述加氢反应的反应温度为70～350℃，反应时间为15～90min，反应压为0.05～0.1mpa。

4.根据权利要求3所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述加氢反应的反应温度为270～350℃，反应时间为40～90min，反应压力为0.05～0.08mpa。

5.根据权利要求1所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，当所述煤焦油的氢碳比为0.05～0.11、硫元素的质量含量为0.03～0.08wt％且氮元素的质量含量为0.5～1.5wt％时，所述加氢反应的反应温度为300～350℃，反应时间为50～60min，反应压为0.05～0.08mpa。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述加氢产物包括氢碳比为0.10～0.15的轻质油和氢碳比为0.07～0.16的尾油。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述轻质化反应以及所述加氢反应在减压精馏塔中进行，所述减压精馏塔包括：

8.根据权利要求7所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述第一出口与所述第一循环油入口通过循环油管路相连，且所述循环油管路上还设置有强制循环泵(13)。

9.根据权利要求8所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，所述加氢方法包括：

10.根据权利要求9所述的布朗气参与的煤焦油的加氢方法，其特征在于，将所述子反应器(12)的容积记为∑v1，将所述反应器(11)容积的记为∑v2，∑v1/∑v2＝1:(101～108)。

技术总结本发明提供了一种布朗气参与的煤焦油的加氢方法。布朗气包括氢离子和氧离子，且布朗气中氢元素与氧元素的重量比为2:1，该加氢方法包括：使布朗气与煤焦油发生轻质化反应，得到轻质化产物，布朗气与煤焦油的体积比为(50～500):1；在不含催化剂的体系中，使布朗气与煤焦油进行加氢反应，得到加氢产物。布朗气中含有大量的、短寿命且具有非常高的反应活性的氢离子和氧离子。在轻质化反应中布朗气中的氢离子和氧离子能够与待处理的有机物进行结合，且仍呈现出离子状态。使上述轻质化产物进行加氢反应，能够显著降低加氢反应过程中的反应活化能，进而使得布朗气能够在不含催化剂的体系中与煤焦油进行加氢反应，得到加氢产物。技术研发人员：张其凯受保护的技术使用者：捷创（东营）能源技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16