PDF《年处理 50 万吨中低温煤焦油加氢项目》

1 年处理

50 万吨中低温煤焦油加氢项目 1.

1 产品概述 陕北榆神煤田有大量的低阶烟煤,这种煤具有低灰、低硫、低灰 熔点、高发热量和富含煤焦油等优良特性,特别是煤焦油产率可达 8~11%,非常适合于煤干馏生产兰炭、抽提煤焦油.这种低阶烟煤提 质过程干馏操作温度一般在 500-800℃之间, 产品焦油一般被称为中 低温煤焦油,操作温度越高,焦油收率越高,所得到的焦油也愈重. 最高可达原煤量的 12%左右,最低在 5%左右.这种焦油相对密度通 常在 1.0g/cm3 左右, 其中490℃馏份不到 10%.这种煤焦油芳烃含量相对较低(其中主要是芳香酚类化合物) , 烷烃和环烷烃含量较高,因此中低温煤焦油与石油在应用上十分相 似. 鉴于中、低温煤焦油中含有较多的脂肪烃而芳烃含量较少,通过 对煤焦油进行合适的加氢精制或改质处理,生产清洁燃料油品,不仅 解决了环境污染问题, 而且对缓解我国石油供应紧张、 保障能源安全, 促进焦炭/兰炭行业节能减排具有良好的示范作用. 1.2 产品市场分析 1.2.1 国外市场分析 1.2.1.1 柴油 根据初步估算,2015 年全球柴油产量

2707 万桶/日,柴油需求 量2753 万桶/日.亚洲、欧洲和北美是三大主要生产和消费地区. 随着全球经济的复苏,柴油需求也将保持增长,预计

2020 年, 全球柴油需求量将达到

2955 万桶/日, 而随着替代燃料和可再生能源 的发展,石油基柴油产量将逐渐被挤压,2020 年全球柴油产量将达

2 到2896 万桶/日. 表1-

1 全球柴油供需情况 单位:万桶/日 年份 产量 需求量

2010 年2526

2575 2013 年2664

2694 2014 年2692

2706 2015 年2707

2753 2020 年(预测)

2896 2955 1.2.1.2 石脑油

2014 年,全球石脑油产量 2.49 亿吨,略高于

2013 年;

消费量 达到 2.68 亿吨,同比增长 1.5%. 表1-

2 2014 年全球主要地区石脑油供需情况 :万吨 地区 产量 进口量 出口量 消费量 中东

3158 14

3898 762 亚洲

13047 6753

1614 18099 非洲

1197 110

1147 433 拉美

1162 560

764 1127 北美

1125 107

64 1199 欧洲

3500 3288

2072 4559 独联体

1725 27

1173 585 合计

24915 10861

10734 26764 目前全球石脑油主要用于裂解乙烯、重整芳烃和生产清洁汽油, 石油化工行业的发展对石脑油影响重大. 一方面近年乙烯和清洁汽油 的需求量逐渐增加, 另一方面生产乙烯所用的裂解原料的替代品也逐 步增多,对石脑油在化工行业中的使用量会稍有影响.从这两方面来 看,未来石脑油消费量增长将趋于平稳.预计

2020 年全球石脑油需

3 求将达到 2.87 亿吨,产量将达到 2.73 亿吨,年平均增速在 1.0%左右.今后石脑油过剩地区仍然主要在中东,而亚洲仍然是石脑油主要 缺口地区. 1.2.2 国内市场分析 1.2.2.1 柴油 近年来,我国经济保持平稳较快发展,柴油供应、需求量同步增 长.2015 年,我国柴油产量 18007.9 万吨,进口量 42.8 万吨,出口 量716.4 万吨, 我国柴油实现净出口 673.6 万吨, 表观消费量 17334.3 万吨,自给率 103.9%.总体上看,我国柴油生产与消费基本匹配, 少量差额(1%~3%)由进出口平衡. 表1C1 2005-2015 年我国柴油供需情况单位:万吨 年份 产量 进口量 出口量 表观消费量

2005 11061.6 53.7 147.5 10967.8

2006 11653.4 70.9 77.6 11646.7

2007 12370.2 162.2 66.0 12466.4

2008 13323.6 624.8 62.9 13885.5

2009 14126.8 183.7 450.7 13859.8

2010 15887.7 179.9 467.2 15600.4

2011 16676.0 244.1 203.2 16716.9

2012 17063.6 94.7 186.2 16972.1

2013 17272.7 26.6 247.5 17051.9

2014 17757.5 47.4 399.8 17405.1

2015 18007.9 42.8 716.4 17334.3 近年来,由于国内经济增速放缓、产业结构调整、大气治理压力 加大、鼓励发展替代能源等原因,消费柴汽比快速下降.2012-2015

4 年,我国消费柴汽比由 1.95 减小至 1.50,同比下降 23.1%;

生产柴 汽比由 1.90 减小至 1.49,同比下降 21.6%.尽管国内炼厂通过调整 装置结构努力降低生产柴汽比,但依然无法满足消费柴汽比需求.为 了缓解国内柴油销售压力,中石油和中石化均加大了柴油出口贸易 量.2015 年柴油出口量为 716.4 万吨,同比增长 79.2%. 柴油消费中,商用车用油占 68%的比重,柴油需求量与商用车 保有量及使用强度密切相关.2014 年我国商用车保有量接近

4500 万辆.受国内经济增速放缓影响,占中重型货车运输需求 50%的煤 炭、钢铁、建材等大宗商品产量将在

2020 年前达到峰值,加之受铁 路运输替代,未来中重型货车需求将大幅放缓;

占中重卡销量三分之 一的日用消费品类运输,受城镇化、城市物流业迅速发展影响,需求 将有所增加;

城市化是客车需求的主要动力,但是受到地铁、乘用车 发展以及天然气车和电动车的替代影响较大, 未来柴油客车销量将有 所下降.未来报废更新需求将是商用车需求的主要推动力.随着中国 经济潜在增速的下降,经济结构不断调整,运输效率提高,商用车销 量已步入小幅下降的平台期.预计 2016-2020 年我国商用车保有量 将达到饱和.从单位宏观经济规模上看,我国商用车保有水平已经与 美国相当,远高于日本和德国,商用车保有量没有很大的发展空间. 此外,综合考虑农用车用油、渔业和运输船用油、铁路用油和工矿企 业用油,以及电动汽车和 LNG 汽车等替代产品的发展趋势,预计我 国柴油需求在

2020 年之前将处于 1.72 亿吨左右的平台期.在当前 装置结构下,根据对炼油能力及开工率、收率的预测,2020 年柴油 产量将达到 1.9 亿吨.如果国内炼油装置结构没有较大调整,柴油供 需过剩形势将持续.2020 年我国柴油供需平衡预测见下表. 表1C2 我国柴油供需平衡预测(万吨) 项目

2015 年2020 年 产量

18008 19200

5 项目

2015 年2020 年 产量

18008 19200 消费量

17334 17050 供需平衡 +674 +2150 然而,虽然我国柴油供应能力已经有盈余,但原油供应的对外依 存度逐年攀升,已经超过 60%,原油供应存在一定的风险,因而也 成为柴油供应的隐患;

此外我国加工的原油品质呈现劣质化,而油品 质量升级过程加快, 原料劣质化和产品质量清洁化的双重压力使得炼 化企业需要通过各种手段实现油品质量升级. 1.2.2.2 石脑油 我国是世界上石脑油产量大国, 石脑油供给方式主要是国内自产, 另外有部分进口产品,但进口量远低于产量.近五年来,我国石脑油 产量和表观消费量均呈现出整体稳步增长的态势. 2010-2011 年小幅 下降,2012 年有较大幅度增长,继2013-2014 年小幅增长后,受国 际原油价格大幅下跌局势的影响,2015 年我国石脑油产量略减,进 口量大幅增加至 664.8 万吨,同比增长 79.8%.2010-2015 年期间, 国内石脑油产量年均增长 2.3%,表观消费量年均增长 5.1%.其中,

2015 年表观消费量达 3499.8 万吨,比上年增长 7.2%,这一方面是 因为

2015 年对二甲苯的产量同比增加了 5.8%,另一方面国际油价 大幅走低,进口量激增 79.8%.

6 图2-1 2010-2015 年我国石脑油供需情况 综合预计,2020 年我国石脑油需求量将超过

4200 万吨,国内 石脑油产能将增至

3840 万吨/年, 按装置 80%开工率计算, 预计

2020 年我国石脑油产量约

3072 万吨,供应缺口约

1207 万吨.2020 年国 内石脑油供需平衡预测如下表所示. 表2C2 我国石脑油供需平衡预测(万吨) 项目

2015 年2020 年 产量

2835 3072 消费量

3500 4279 供需平衡 -665 -1207

7 1.3 生产规模及产品方案 根据目前煤焦油加工发展现状,生产规模定位年加工

50 万吨煤 焦油.产品为柴油 31.9 万吨,石脑油 11.4 万吨,LPG2.2 万吨. 1.4 工艺技术方案 1.4.1 生产工艺技术及比较 低中温煤焦油加工工艺主要分为蒸馏路线和加氢路线. 蒸馏路线 是逐级分离煤焦油所含组分, 主要产品主要是从中提取的苯酚、 甲酚、 二甲酚等.此路线目前发展较慢,原因在于除酚类外,其余单体组分 含量较少,进行单体分离的经济效益不好. 焦油加氢与石油化工渣油加氢技术类似, 以渣油为原料加氢精制 或加氢裂化生产油品在国内已有比较成熟的技术, 目前焦油加氢多借 鉴石油化工相应技术. 中低温煤焦油加氢技术按部分加氢和全馏分加 氢可以分为两大类: 1.4.1.1 部分加氢――加氢精制 以煤焦油通过切分预处理和(或)延迟焦化后的轻组份为原料、 进行加氢精制或加氢处理,脱除原料油中的硫、氮、氧、金属等杂原 子和杂质以及饱和烯烃和芳烃,生产出石脑油、柴油、低硫低氮重质 燃料油或碳材料的原料等目标产品. 该加氢工艺的优点是工艺流程简 单,缺点是原料利用率低,产品的十六烷值较低. 1.4.1.2 全馏分加氢 (1)加氢精制-加氢裂化技术 煤焦油加氢精制-加氢裂化工艺以全馏分煤焦油为原料,通过加 氢精制-加氢裂化过程把煤焦油中的重油或沥青转化成轻馏分油,以 最大限度地提高轻油收率.与煤焦油加氢精制技术相比,这类技术的 缺点是增加了加氢裂化段,工艺流程相对复杂,过程操作稳定性不及 加氢精制工艺,优点是轻油收率高,提高了煤焦油资源的利用率,同8时柴油产品的十六烷值较高,基本能达到

40 以上. 煤焦油加氢精制-加氢裂化技术有代表性的是上海胜帮技术和陕 西天元技术. 陕西煤业化工集团(上海)胜帮化工技术有限公司加氢精制-加氢 裂化技术, 以煤焦油为原料生产优质汽油和柴油产品. 其工艺流程是: 自原料油缓冲罐来的原料油经加氢进料泵增压后与混合氢混合, 经反 应流出物/反应进料换热器换热后,进入加氢精制段的

2 台反应器. 从加氢精制反应器出来的物料经换热后进入加氢裂化段进行加氢裂 化反应,反应生成物进入稳定塔,塔顶油气经塔顶空冷器和水冷器冷 却后,进入稳定塔顶回流罐进行气、油、水三相分离,塔底流出物经 重沸炉加热后进入分馏塔生产轻芳烃、重芳烃和尾油. 该工艺的优点是工艺流程简单、技术成熟、生产过程清洁、产品 性质优良,缺点是建设投资略高. 陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司加氢精制-加氢裂化技 术对煤焦油进行

2 次加氢、尾油裂化 ,然后对生成油进行分离得 到燃料油.产品主要为柴油、石脑油和液化气. 来自罐区的原料油与氢气混合加热升温后送入预加氢反应器. 预 加氢反应器的主要任务是对原料油内所含氮、氧、硫及重金属化合物 进行加氢转化,生成相应的氨气、水、硫化氢及硫化物而加以脱除. 预加氢完毕后, 初产物再送入第

2 段加氢反应器进行第

2 次加氢, 反 应流出物经分离器分离出氢气和生成油, 生成油经分馏塔分离为塔顶 的产品油和塔底的尾油, 尾油送入加氢裂化反应器继续加氢仍可得到 液化气、石脑油和柴油馏分,工艺的煤焦油转化率高达 93%. (2)KBR-VCC 悬浮床加氢技术 VCC 悬浮床加氢裂化技术是在

1913 年德国 Bergius-Pier 煤液化 技术基础上发展起来的. VCC 技术是悬浮床加氢裂化与固定床加氢联合的技术,以非常 高的转化率(>

95%,524℃以上馏分)和高液收(>

100vol%)将渣

9 油转化为可直接销售的馏分油产品. 工艺中采用了早期将重质渣油或 煤初步转化为轻质馏分油的 Bergius-Pier 技术原理. 该流程可用来处 理炼油渣油、沥青、煤或煤油混合物.原料与专用添加剂混合成浆料 后注入工艺的高压部分. 1.4.2 推荐的工艺技术来源 推荐采用悬浮床加氢裂化+固定床加氢精制技术,技术来源考虑 采用 VCC 技术. 1.5 主要原材料及公用工程消耗 表 主要原材料消耗量 序号 名称 单位 消耗定额 年耗量(万单位)

1 煤焦油 T

1 50.0

2 氢气 kg

640 3200 注:消耗定额按吨原料煤焦油计. 表 公用工程规格及消耗量 序号 名称 规格 单位 消耗定额 小时消耗量

1 循环冷却水 t 13.0

811 2 脱盐水 t 0.4

22 3 电kWh

298 18600

4 中压蒸汽 3.5MPa t 0.06 3.5

5 低压蒸汽 0.5MPa t -0.25 -15.6 1.6 装置占地及定员 装置占地 4.5 公顷, 定员

88 人.

10 1.7 主要污染物排放量及处理方式 表 主要污染物排放量及处理方式 序号 污染物 排放量 主要污染物 处理方式 一 废气 Nm3 /h

1 加热炉烟气

48700 SO2 ................