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1、（冶金行业）张军毕业论文煤焦油加氢工艺条件研究成绩（采用四级记分制）本科毕业论文（设计）题目： 煤焦油加氢的工艺条件研究 学生姓名 ： 张 军 学 号 ： 2007116116 指导教师 ： 李 冬 院 系 ： 化工学院 专 业 ： 过程装备与控制工程 年 级 ： 2007级 教务处制 摘 要针对我省陕北地区“富煤 缺油 少气”的真实现状，本文通过对煤焦油加工国内外发展现状和应用前景的调研，同时借助于现代加氢技术及其工艺条件使用，采用合理的研究思路，科学合理的寻找及制定合理的工艺条件，通过催化加氢技术制取汽柴油。加氢技术通常是在高温.高压.等苛刻的条件下平稳进行，如何保证整套装置的安全运行一直
2、是从事化工设备行业的重要课题，本文通过对工艺条件的研究及设计，以此来保证实验正常运行以及其工艺的经济型。本文重点介绍的是加氢装置工艺流程的工艺条件。它的合理与否直接影响原油加氢性能及最终影响到其收率。关键字：煤焦油；加氢技术；加氢技术的工艺条件 目 录第一章 文献综述1.1煤焦油加工的现状与前景1.1.1世界能源现状1.1.2煤焦油加工的发展现状1.1.3世界煤焦油加工业1.2煤焦油深加工的发展现状1.2.1煤焦油加氢技术1.2.2几种典型技术对比分析1.2.3几种工艺路线对比1.3选题的目的和研究内容1.3.1选题目的1.3.2选题内容第二章 煤焦油加氢工艺条件2.1煤焦油固定床加氢处理的化
3、学反应2.1.1煤焦油的加氢脱硫反应2.1.2煤焦油的加氢脱氮反应2.1.3煤焦油的加氢脱金属反应2.1.4煤焦油的芳烃加氢饱和反应2.1.5加氢脱氧反应(HDO)2.2工艺条件对煤焦油加氢处理的影响2.2.1反应温度对煤焦油加氢处理过程的影响2.2.2反应压力对煤焦油加氢过程的影响2.2.3体积空速对煤焦油加氢过程的影响2.2.4循环气油比对煤焦油加氢过程的影响第三章 中低温煤焦油加氢改质工艺实验简介3.1实验部分3.1.1实验原料3.1.2实验催化剂3.1.3实验装置及方法3.2结果和讨论3.2.1反应条件对加氢结果的影响3.2.2加氢产品的性质3.3结 论诚信声明本人郑重声明：本人所呈交
4、的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名： 日 期： 年 月 日第一章 文献综述1.1 煤焦油加工的现状与前景1.1.1 世界能源现状序 号国 家煤 炭 石 油 天 然 气储量(亿t)储采比（年）储量(亿t)储采比（年）储量(万亿t)储采比（年）世界总计6237 1621636 40.0175.865 1 美 国 2466 2533810.44.7 8.7 2俄罗斯1570 50082 2
5、0.6 48.183.7 3中 国 3261 129 32.617.5 3.21 46.4资料来源：中国国土资源部2007年数据v 针对上述我国富煤贫油的资源现状和市场对焦炭的大量市场需求，一大批大型、环保型的焦化企业应运而生，正是由于焦化企业存在，生产过程中将副产大量的焦油产品。 v 但是与此同时，我国对煤焦油，尤其是中低温煤焦油的加工利用主要还停留在初级加工或直接外售阶段。这样不仅极大地浪费了资源，而且经济利用率差，环境污染严重1。 1.1.2 煤焦油加工的发展现状 1.1.2.1 国外煤焦油生产加工现状(l)国外煤焦油一般是大型化深加工国外像欧、美国家规模较大，单套规模最大达90万t/a
6、，而德国的Rutgers公司，煤焦油加工能力110万t，日本煤焦油加工能力180万t等，单套加工能力都在3060万t之间；他们把煤焦油集中起来进行规模化生产取得产品质量稳定、产品品种多、运行成本低等规模化效应。(2) 国外煤焦油深加工工艺先进 工艺上大都采用常减压多塔装置，蒸馏时切取窄馏分，得到产品纯度高；从煤焦油中提取产品种类多，日本最多可以进行250多种的煤焦油产品的提取。(3) 国外煤焦油深加工工艺能耗低充分进行热量循环利用，对煤焦油进行预热、采用热导油等方式对蒸馏塔进行加热，大大减少了煤焦油加工的能量消耗。1.1.2.2 我国煤焦油加工业的现状2国内目前以煤热解耦合煤焦油加氢生产汽柴油
7、技术已进入工业运行和拟建的企业情况分别见表1和表2。 由表可知，以煤热解耦合煤焦油加氢生产汽柴油技术正处在一个蓬勃发展腾飞时期。表1 煤焦油加氢生产汽、柴油已建成投产运行装置序号企 业 名 称原 料生产规模万t/a 建成时间1云南驻昆解放军化肥厂（云南解化集团有限公司）褐煤气化副产焦油119942哈尔滨气化厂科技实业总公司（龙化哈尔滨煤制油有限公司）煤气化副产焦油520033神木锦界天元化工有限公司（陕西省神木县）煤内热式直立炉热解副产焦油2525200820104七台河宝泰隆圣迈煤化工有限公司（黑龙江省七台河市）炼焦副产焦油1020095辽宁博达化工公司（鞍山市台安县）煤气化副产焦油5200
8、96总 生 产 能 力71表2 煤焦油加氢生产汽、柴油筹建和在建生产装置序号企 业 名 称生产规模万t/a备 注1神木富油能源科技有限公司122011初开车2陕西东鑫垣化工有限责任公司50筹建阶段3榆林市基泰能源化工有限公司20+30筹建阶段4神木安源化工有限公司26/5内蒙古庆华集团有限公司16.67/7内蒙古开滦化工有限公司40/8河南义马海新能源科技有限公司50/9内蒙古赤峰国能化工科技有限公司45/10总 生 产 能 力224.67/1.1.3 世界煤焦油加工业1.1.3.1 煤焦油加工业的发展趋势 (l) 煤焦油加工集中化、装置大型化 在工业发达国家，煤焦油产量继续减少。中国因煤焦油
9、出口量增加，加工量也呈下降趋势，煤焦油加工将更趋集中；煤焦油馏分的集中加工将普遍实现；煤焦油大宗产品的二次加工、深度加工、将大量转入煤焦油加工企业内。其优点如下:基建投低、经济效益好;产品品种多、质量有保障，便于资源合理利用；有利于降低能耗。国内煤焦油加工企业目前有50多家，1993年加工总量不足190万吨，如果将其集在几个地方加工，扩大生产规模，采用先进技术，不仅污染源成倍减少，而且生产程中的三废量大大减少。(2) 品种增加、关键组分收率和质量提高 煤焦油加工品种增加包括：从焦油原料中分离出新产品及新产品的再加工产品、己有产品不断增加新等级、煤焦油加工产品与其他有机合成产品经化学反应或配制形
10、成的新产品。各生产企业将拥有自己的拳头产品系列。像葱油加工产品，特别是沥青加工产品因受到普遍重视，发展会更加迅速。(3) 煤焦油加工技术飞速发展 煤焦油蒸馏技术中的一次汽化、逐步冷却分离工艺，将为多次汽化或逐步升温工艺代替，煤焦油常压蒸馏将逐步为常减压蒸馏或减压蒸馏代替，煤焦油蒸馏过程的塔、双塔流程将逐步为多塔流程或高效分离塔流程代替。关键组分在相应馏分中的集中度和含量将会明显提高。(4) 产品换热和环境将明显改善 换热器将更普遍采用，生产装置将更节能、更容易调控;生产环境改善集中在废物排放量将严格控制，其处理的程序将趋于高度集中;调整产品结构，逐步淘汰污染严重的生产工艺甚至某些产品。(5)
11、提高程控水平和化验分析水平程控水平主要指计算机控制，国内己有一些单位用于生产管理:化验分析周期长对指导生产不利，这方面德国卡斯特罗普厂作了不少努力，其在线分析已在生产系统中应用。1.1.3.2 我国煤焦油加工工业发展的基础优势 我国煤焦油加工工业是随着炼焦工业而发展起来的。近30年来，由于受到来石油化工的激烈竞争，以及钢铁工业的制约，其发展比较缓慢且不均衡。进入20世纪90年代中期，因对煤焦油产品的需求，人们对煤焦油加工工业的重要地位又有了新的认识。煤焦油加工工业作为区域经济发展的重要支柱产业已经形成。我国煤焦油加工工业发展的基础优势有:(1) 产业优势 目前我国大型煤焦油加工企业有50家，己
12、形成一定规模的产业基础和存量优势特别是大型煤焦化企业，如北京炼焦化学厂、鞍山钢铁公司、上海宝山钢铁公司、攀枝花钢铁公司、马鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司等，已基本完成原始积累，成为我国化学工业发展的重要行业。(2) 科研与人才优势 经过多年的发展，我国煤焦油加工工业己形成一支具有较大国内外影响的科研(如中国科学院山西煤炭化学研究所、鞍山焦化耐火材料设计研究院、水煤浆气化及学煤化工国家工程研究中心等)、设计(如原化工部第二设计院等)、教学(如华东理工大学、天津大学等)、经济研究(如山西省社会科学院能源经济研究所等)及企业经营管理队伍。(3) 市场优势 煤焦油加工产品是冶金、化工、医药、建材、交通、通
13、讯等领域的重要基础原料，在国内外有着广阔的市场前景。特别是深加工产品清洁燃料(如甲醇、二甲醚)和铿离子电池(如用于手机、笔记本电脑和未来汽车)等，在能源替代转换中更具有重要的战略地位。(4) 成本优势 我国的煤、电以及各种设备材料价格低廉，供给方便，大规模发展煤焦油加工工业有着优越的成本优势和物资供给条件。综上所述，我国是一个以煤为主要能源的大国，通过焦油加工可以提高煤的利用率，是能源综合利用的重要途径。由于石油价格飞涨，煤焦油加工业面临一个较好的发展机遇，但焦油加工企业在追求高效益的同时应努力开发高效低耗的新工艺，节约能源，强化环保意识，并需要加大科技投入，不断开发新产品与新工艺，提升企业的综合实力3。1.2 煤焦油深加工的发展现状煤焦油加工工艺通常是六种基本化工操作的有机组合，即蒸馏、结晶、萃取、催化聚合、热缩聚和焦化。煤焦油先经脱水、脱渣、脱盐处理，然后进行蒸馏，按煤焦油组分沸点分割成轻油馏分、酚油馏分、蔡油馏分、洗油馏分、1一蒽油馏分和2-蒽油馏分，蒸馏残渣为煤焦油沥青。煤焦油蒸馏的各段馏分再用物理和化学力法处理，可提取各种化工产品。（1）轻
