一种高品质针状焦原料的处理系统以及方法与流程

本发明涉及石油化工工艺，尤其涉及一种高品质针状焦原料的处理系统以及方法。

背景技术：

1、催化裂化油浆中含有大量重芳烃等有价值的化工原料，但因其中含有一定量的固体催化裂化催化剂粉末，且随着原油日趋劣质化、重质化，催化裂化油浆硫含量较高，使其成为催化裂化产品中利用价值最低的馏分。催化油浆一般作为燃料油出售，价值较低。催化油浆中大量带短侧链稠环(3～5环)的芳烃是生产炭黑、针状焦、碳纤维、橡胶软化剂及填充油、塑料增塑剂、重交通道路沥青及导热油等高附加值产品的优质原料。

2、自20世纪70年代开始，针状焦开始得到重点发展，其主要用于生产多种类型的电弧炉以及高功率的石墨电极。目前，在新能源汽车领域的发展速度相对较快，新能源汽车的比例在逐渐提升，在新能源汽车行业快速发展的基本前提下，对于锂电池负极材料针状焦的需求量也在逐渐提升。目前，众多的科研院所和企业都在对针状焦的生产问题进行研究，且已经取得了进展，未来需要全面提高针状焦产品的质量。事实上，原材料是影响针状焦生产质量的重要因素，在开始针状焦生产作业之前，需要对针状焦的原材料进行全面预处理。

3、催化油浆脱固的分离方法有沉降法、过滤法、静电分离法和离心分离法等，其中过滤法应用最为广泛。但传统的催化油浆过滤方法存在过滤效果差、滤芯寿命短、运行周期短、反冲洗效果差、设备投资过大等缺陷。

4、加氢是脱硫的最佳选择，但传统的加氢技术在脱硫的同时会将烯烃、芳烃等饱和，导致芳烃(尤其是3-5环有效芳烃)损失，严重影响生焦的品质。

5、专利《cn110628461a》公开了一种油浆选择性加氢脱硫保留芳烃的方法，该发明首先利用超声波辅助离心操作，将油浆中层催化剂颗粒脱除；然后利用减压蒸馏、双溶剂萃取将油浆中残留的催化剂颗粒、沥青质、胶质除去，同时保留富集芳香烃的抽出油；再通过对抽出油进行选择性加氢脱硫，利用fe改性的como/γ-al2o3选择性加氢脱硫催化剂脱硫。该方法流程冗长、收率低，难以大规模工业应用。

6、专利《cn116376596a》介绍了一种针状焦原料的生产方法，该方法包括：(1)将催化裂化油浆由催化分馏塔底输出，然后与氢气接触进行加氢处理；(2)将步骤(1)得到的加氢产物气液分离、汽提，汽提塔底油一部分返回催化裂化反应产物大油气管线，一部分出装置作为生产针状焦原料。该发明的方法将催化油浆直接与氢气接触进行加氢反应，未提及脱固情况，也未提及保护反应器事宜，会影响催化剂的使用寿命，难以实现长周期运转。且该方法反应压力较高，影响有效芳烃的损失率。

7、专利《cn103013567b》公开了一种由催化裂化油浆生产针状焦原料的方法，该方法设置了保护区和加氢反应区，催化裂化油浆先进入保护区，吸附掉绝大部分催化裂化催化剂粉末，然后与氢气混合进加热炉，加热后进入加氢反应区进行加氢处理反应。该发明利用保护反应器脱除催化剂粉末，虽然起到了保护加氢反应器催化剂的作用，但保护反应器容易堵塞，需要频繁切换并更换保护反应器吸附剂。而且保护反应器更换保护剂的过程存在如何置换、硫化、升温以及相关设备如何设置的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高品质针状焦原料的处理系统以及方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高品质针状焦原料的处理系统，包括：油浆储罐、二合一加热炉、过滤系统、减压塔、反应进料泵、反应加热炉、加氢反应器、热高压分离器、热高分气/冷高分油换热器、冷高压分离器、脱硫化氢汽提塔、循环氢压缩机、澄清油/反冲洗油换热器以及反冲洗系统，所述油浆储罐通过管路与所述二合一加热炉连接，所述二合一加热炉分别通过管路与所述过滤系统、所述减压塔以及所述澄清油/反冲洗油换热器连接，所述过滤系统通过管路分别与所述减压塔、所述澄清油/反冲洗油换热器以及所述反冲洗系统连接，所述减压塔通过管路与所述反应进料泵连接，所述反应进料泵通过管路与所述反应加热炉连接，所述反应加热炉通过管路与所述加氢反应器连接，所述加氢反应器通过管路与所述热高压分离器连接，所述热高压分离器通过管路分别与所述热高分气/冷高分油换热器以及所述脱硫化氢汽提塔连接，所述热高分气/冷高分油换热器通过管路分别与所述冷高压分离器以及所述脱硫化氢汽提塔连接，所述冷高压分离器通过管路与所述循环氢压缩机连接，所述循环氢压缩机通过管路与所述反应加热炉和所述加氢反应器之间的管路连接，所述澄清油/反冲洗油换热器通过管路与所述反冲洗系统连接。

3、采用本发明技术方案的有益效果是：过滤系统用于截留固体颗粒及大分子物质。减压塔用于减压蒸馏，保留富芳烃组分等有效组分，除掉轻组分和胶质、沥青质等杂质。同时可降低后续加氢处理的压力。加氢反应器用于脱硫保芳烃反应。热高压分离器用于分离出气相。脱硫化氢汽提塔用于脱除硫化氢及少量轻组分并将精制油浆送至下游针状焦装置。将减压蒸馏得到的中间馏分与氢气混合进反应加热炉，加热后进入加氢反应器进行加氢处理，反应产物经热高压分离器后进入脱硫化氢汽提塔，塔底物料经换热后作为针状焦装置的原料。采用精过滤+减压蒸馏+加氢处理+汽提的方式，流程简短，反应条件温和，运行周期长。可以连续、稳定、高效地脱除油浆中催化剂固体颗粒、硫等杂质，可以作为制备高品质针状焦的优质原料。

4、进一步地，所述反冲洗系统包括：反冲洗油循环罐以及反冲洗油循环泵，所述反冲洗油循环泵通过管路分别与所述过滤系统、所述澄清油/反冲洗油换热器以及所述反冲洗油循环罐连接，所述反冲洗油循环罐通过管路与所述澄清油/反冲洗油换热器连接，所述反冲洗油循环泵和所述澄清油/反冲洗油换热器之间的管路上安装有流控阀。

5、采用上述进一步技术方案的有益效果是：反冲洗循环泵将反冲洗油进行循环打回流，并利用流控阀对回流量进行调节。利用澄清油/反冲洗油换热器将滤后澄清油浆与回流反冲洗油反复换热，从而使得反冲洗油的温度不断接近于澄清油的温度。这样不仅能够维持反冲洗油的温度恒定不变，使其不断接近于过滤系统的温度，而且设计的反冲洗油循环罐可保证反冲洗油的进料流量随着过滤系统的需求随时配套改变。当过滤系统需要进行反冲洗时，反冲洗油循环泵出口另一路即可为过滤系统进行自动反冲洗，并且可提供稳定的进料流量供应。

6、进一步地，所述过滤系统包括：第一精过滤器、第二精过滤器以及第三精过滤器，所述第一精过滤器、所述第二精过滤器以及所述第三精过滤器均通过管路分别与所述二合一加热炉、所述减压塔、所述澄清油/反冲洗油换热器以及所述反冲洗系统连接；所述过滤系统采用316l金属粉末覆膜烧结滤芯，所述过滤系统的过滤精度为0.5μm-20μm。

7、采用上述进一步技术方案的有益效果是：对催化裂化油浆进行精过滤，第一精过滤器、第二精过滤器以及第三精过滤器采用316l金属粉末覆膜烧结滤芯，过滤精度为0.5μm-20μm，可极大地增加滤芯表面的开孔率及可通过性，使压降上升更缓慢，延长滤芯周期，还可以截留油浆中的胶质、沥青质等。使得催化油浆精过滤技术过滤后的澄清油浆固含量≤100ppm，催化剂去除率＞99％，油浆回收率≥98％(wt)。精过滤技术采用过滤器同时在线过滤，可以实现轮流下线反冲洗的工作方式。实现整个过滤系统连续稳定工作的同时，最大限度保障过滤器的寿命，降低生产运行成本。

8、进一步地，所述油浆储罐通过管路与所述二合一加热炉的一侧的第一端连接，所述二合一加热炉的一侧的底部的第二端通过管路与所述过滤系统的底部的第一端连接，所述二合一加热炉的另一侧的底部的第三端通过管路与所述减压塔的一侧的第一端连接，所述二合一加热炉的另一侧的顶部的第四端通过管路与所述澄清油/反冲洗油换热器的第一端连接，所述过滤系统的底部的第二端通过管路与所述减压塔的一侧的第二端连接，所述过滤系统的顶部的第三端通过管路与所述澄清油/反冲洗油换热器的第二端连接，所述减压塔的另一侧的第三端通过管路与所述反应进料泵的一端连接，所述反应进料泵的另一端通过管路与所述反应加热炉的顶部的一端连接，所述反应加热炉的底部的另一端通过管路与所述加氢反应器的顶部的一端连接，所述加氢反应器的底部的另一端通过管路与所述热高压分离器的一侧的第一端连接，所述热高压分离器的顶部的第二端通过管路与所述热高分气/冷高分油换热器的第一端连接，所述热高压分离器的底部的第三端通过管路与所述脱硫化氢汽提塔的一侧连接，所述热高分气/冷高分油换热器的第二端通过管路与所述冷高压分离器的顶部的第一端连接，所述热高分气/冷高分油换热器的第三端通过管路与所述脱硫化氢汽提塔的一侧连接，所述热高分气/冷高分油换热器的第四端通过管路与所述冷高压分离器的底部的第二端连接，所述冷高压分离器的顶部的第三端通过管路与所述循环氢压缩机的一端连接，所述循环氢压缩机的另一端通过管路与所述反应加热炉和所述加氢反应器之间的管路连接，所述澄清油/反冲洗油换热器的第三端以及第四端通过管路分别与所述反冲洗系统连接。

9、采用上述进一步技术方案的有益效果是：各个装置之间的具体连接关系设置，便于组装高品质针状焦原料的处理系统，便于实现相应功能。

10、进一步地，所述减压塔的进料温度范围为：320-360℃，所述减压塔的塔顶压力范围为7-30kpa，所述减压塔的塔顶温度范围为190-230℃，所述减压塔的塔底温度范围为290-320℃；所述脱硫化氢汽提塔的底部与针状焦装置连接，所述油浆储罐中设有催化裂化油浆；反冲洗系统的操作温度范围为200-280℃，反冲洗系统的反冲洗压力范围为0.2-0.8mpag。

11、采用上述进一步技术方案的有益效果是：减压塔用于减压蒸馏，保留富芳烃组分等有效组分，除掉轻组分和胶质、沥青质等杂质。同时可降低后续加氢处理的压力。脱硫化氢汽提塔的底部与针状焦装置连接，塔底物料经换热后作为针状焦装置的原料。反冲洗过程操作温度为200-280℃，反冲洗压力在0.2-0.8mpag，可实现反冲洗液和催化剂的平稳回收。

12、进一步地，所述加氢反应器为固定床，所述加氢反应器内设有3个区域，所述加氢反应器内沿反应物流动的方向依次设有保护剂、浅度加氢脱硫催化剂和加氢脱硫保芳烃催化剂。

13、采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于加氢反应器进行加氢处理。

14、进一步地，所述热高压分离器为立式结构，所述热高压分离器的气相空间高径比为1.5-3，所述冷高压分离器为卧式结构，所述冷高压分离器内部设有油水分离器及集水包。

15、采用上述进一步技术方案的有益效果是：热高压分离器采用立式结构，切向进料，气相空间高径比采用1.5-3，避免热高分气液分离效果差而导致液位波动甚至发泡；将重组分带入冷高分，进而增加冷高分负荷。冷高压分离器采用卧式结构，内部设有油水分离器及集水包，便于气、油、水三相分离。

16、此外，本发明还提供了一种高品质针状焦原料的处理方法，基于上述任意一项所述的一种高品质针状焦原料的处理系统，高品质针状焦原料的处理方法包括：通过二合一加热炉对来自油浆储罐的催化裂化油浆进行加热；通过过滤系统将加热后的加热后的澄清油浆中的固体颗粒及大分子物质截留，得到澄清油浆；通过澄清油/反冲洗油换热器将过滤系统顶部的澄清油浆与反冲洗油进行换热；通过二合一加热炉换热后的澄清油浆进行加热；通过减压塔对加热后的澄清油浆中的轻组分及胶质沥青质进行分离；通过反应进料泵将分离后的澄清油浆输送至反应加热炉进行加热；加热后的澄清油浆与冷高压分离器顶部经循环氢压缩机升压后的循环氢混合；通过加氢反应器对混合物进行进行脱硫保芳烃反应；通过热高压分离器对反应流出物进行气相分离；通过脱硫化氢汽提塔脱除分离流出物中的硫化氢及少量轻组分，得到精制油浆。

17、采用本发明技术方案的有益效果是：过滤系统用于截留固体颗粒及大分子物质。减压塔用于减压蒸馏，保留富芳烃组分等有效组分，除掉轻组分和胶质、沥青质等杂质。同时可降低后续加氢处理的压力。加氢反应器用于脱硫保芳烃反应。热高压分离器用于分离出气相。脱硫化氢汽提塔用于脱除硫化氢及少量轻组分并将精制油浆送至下游针状焦装置。将减压蒸馏得到的中间馏分与氢气混合进反应加热炉，加热后进入加氢反应器进行加氢处理，反应产物经热高压分离器后进入脱硫化氢汽提塔，塔底物料经换热后作为针状焦装置的原料。采用精过滤+减压蒸馏+加氢处理+汽提的方式，流程简短，反应条件温和，运行周期长。可以连续、稳定、高效地脱除油浆中催化剂固体颗粒、硫等杂质，可以作为制备高品质针状焦的优质原料。

18、进一步地，所述通过热高压分离器对反应流出物进行气相分离的步骤，包括：热高压分离器分离出的气相与热高分气/冷高分油换热器换热并经空冷冷却后送至冷高压分离器，使得冷高压分离器气相循环使用；热高压分离器分离出的油相经热高分气/冷高分油换热器后与热高分油一同进入脱硫化氢汽提塔。

19、采用上述进一步技术方案的有益效果是：热高压分离器分离出的气相与热高分气/冷高分油换热器换热并经空冷冷却后送至冷高压分离器，冷高压分离器气相循环使用，油相经热高分气/冷高分油换热器后与热高分油一同进入脱硫化氢汽提塔。

20、进一步地，所述通过澄清油/反冲洗油换热器将过滤系统顶部的澄清油浆与反冲洗油进行换热的步骤，包括：通过反冲洗油循环泵将反冲洗油进行循环打回流，并利用流控阀对回流量进行调节；通过澄清油/反冲洗油换热器将过滤系统过滤后的澄清油浆与回流反冲洗油反复换热，使得反冲洗油的温度不断接近于澄清油浆的温度；所述通过脱硫化氢汽提塔脱除分离流出物中的硫化氢及少量轻组分，得到精制油浆的步骤之后，包括：通过反冲洗油循环罐保证反冲洗油的进料流量随着过滤系统的需求随时配套改变；当过滤系统需要进行反冲洗时，反冲洗油循环泵为过滤系统进行自动反冲洗，并且提供稳定的进料流量供应。

21、采用上述进一步技术方案的有益效果是：反冲洗循环泵将反冲洗油进行循环打回流，并利用流控阀对回流量进行调节。利用澄清油/反冲洗油换热器将滤后澄清油浆与回流反冲洗油反复换热，从而使得反冲洗油的温度不断接近于澄清油的温度。这样不仅能够维持反冲洗油的温度恒定不变，使其不断接近于过滤系统的温度，而且设计的反冲洗油循环罐可保证反冲洗油的进料流量随着过滤系统的需求随时配套改变。当过滤系统需要进行反冲洗时，反冲洗油循环泵出口另一路即可为过滤系统进行自动反冲洗，并且可提供稳定的进料流量供应。

22、本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。