本实用新型属于煤加氢处理系统技术领域，尤其是一种煤加氢残余物焦化系统。
背景技术：
众所周知，煤加氢理论是在催化剂的存在下，使煤炭在350-550℃(优化条件：350-490℃)，100-350barg(优化条件：150-300barg)下与氢气发生加氢反应。室温下的产品主要由固体残留物和高粘度的液相残留物连同气/液相碳氢化合物组成。煤的催化加氢工艺针对原料的适用范围广泛，几乎所有煤都可以用该工艺加工，优选无烟煤，灰分含量少。
煤加氢的残余物处理比较困难，目前主要采用固化造粒后运输处理。处理方式以焚烧和填埋为主，焚烧附加值很低，填埋对环境破坏很大。并且如果残余物中蜡油含量较高，会造成残余物软化点低，无法造粒，经常造成工厂停工。
现有的煤加氢，包括沸腾床，悬浮床等工艺，都有一个共同的特征，即煤加氢残余物都需要在热高压分离罐中，气相和液相产品分离。热高压分离罐的操作条件与煤加氢反应的反应温度和反应压力相同。分离后的煤加氢残余物包括有价值的蜡油，固体物料(主要由未转化的煤、灰分和催化剂组成)、难挥发的液相馏分和高粘度的中间产物(主要由沥青质和胶质)组成。对煤加氢残余物进行进一步加工和回收是有价值的，主要是将蜡油从煤加氢残余物中分离出来回收，并回收部分焦化汽油柴油等，焦炭可直接作为产品出售。
焦化、减压蒸馏等工艺可以被应用于针对煤加氢残余物的加工处理，使得残余物中的蜡油得以被提取出来。回收的蜡油可以作为进料返回煤加氢反应。传统焦化需要将煤加氢残余物作为进料在焦化炉中进行。然而在这一过程中，轻质的蜡油基本转化为焦炭，造成浪费。减压蒸馏，可以实现煤加氢残余物中蜡油的分离，回收的蜡油可用作循环溶剂油作为进料与煤粉混合。这些油分也可以在相对温和的条件下进一步加氢生产汽柴油。然而，传统工艺存在一个关键性的问题，由于减压蒸馏之后残余物的高固含量及高粘度，从减压蒸馏塔中将残余物移除并输送至下游装置进一步加工是非常困难的。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤加氢残余物焦化系统，煤加氢残余物在双螺杆挤出机中进行减压蒸馏，蜡油被提取出来，残余浆料则在双螺杆挤出机中继续进行焦化，缩合反应生成部分轻质馏分油进行回收。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种煤加氢残余物焦化系统，包括进料管线、加氢反应器、热高压分离器，进料管线连接至加氢反应器进口，加氢反应器出口连接热高压分离器进口，热高压分离器顶部设置气相出口，底部为浆料出口，其特征在于：所述热高压分离器底部的浆料出口通过溶剂泵连接至螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口，该螺杆挤出式蒸发焦化装置设置减压蒸馏区及焦化区，所述减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口，油相蒸发产物出口经蒸发产物管线连接至分离罐，所述焦化区设置有馏分油气相出口及焦炭出口。
而且，所述减压蒸馏区所连接的分离罐连接有真空泵，减压蒸馏区为负压，压力为0.01-0.5bara。
而且，所述减压蒸馏区及焦化区之间设置有分隔区，该分割区制有物料口。
而且，所述螺杆挤出式蒸发焦化装置采用双螺杆挤出机。
而且，所述螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳的底面；所述减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳上部。
本实用新型的优点和有益效果为：
1、本实用新型的煤加氢残余物焦化系统，煤加氢残余物在螺杆挤出式蒸发焦化装置中进行减压蒸馏，在这一过程中，蜡油被提取出来，残余的浆料则在挤出机中继续进行焦化，焦化过程中，缩合反应会生成部分轻质馏分油，并将其回收；通过挤出机中的螺杆，在煤加氢残余物在进行减压蒸馏和焦化过程中，物料会连续不断地在挤出机中前行，挤出机运送浆料经过装置的减压蒸馏区和焦化区，随着液相不停的气化，剩余物料粘度也在不断地增大，在上述过程中，首先，易挥发组分(主要是蜡油组分)在减压蒸馏区中从浆料中提取出来，然后残余物通过焦化区，其中难挥发组分发生热裂解反应，产生焦化馏分油，该馏分油也被提取出来。
2、本实用新型的煤加氢残余物焦化系统，双螺杆挤出机可以在负压环境下操作，并具有气体或蒸汽抽取的功能，自煤加氢工艺达到工业化规模以来，加氢残余物的油固分离困难已经长期存在，在双螺杆挤出机中的减压蒸馏区中，其推荐压力是0.01-0.5bara(最优值：0.05-0.1bara)，在螺杆挤出机减压蒸馏区中，从浆料入口一直到该区域出口，压力保持恒定负压，温度保持恒定，为250-380℃(最优值：300-350℃)，在蒸馏区中，浆料从压缩机液位下底部进料，随着挤出机前行，负压恒温环境下，蜡油等轻组分会持续气化，并冷却回收，一定的停留时间后，蜡油会全部挥发，剩余的浆料会继续向前输送至焦化区，浆料基本组成为沥青质/胶质的液相，和煤中的灰分以及催化剂等固体。
3、本实用新型的煤加氢残余物焦化系统，减压蒸馏区及焦化区之间设置有分隔区，该分割区制有物料口，对减压蒸馏区和焦化区进行真空区及常压区的适当分隔，但需保证物料的传输，焦化区操作压力为常压，温度为400-600℃，恒温操作，在焦化过程中，随着停留时间的增加，液相重油会进行热裂化缩合反应，生成焦炭和轻质馏分油，馏分油气化后，可冷却回收，从螺杆挤出机焦化区中提取出来的馏分油也可用作溶剂油进料与煤粉混合，循环回煤加氢反应前端。也可以进一步加氢处理，生产汽柴油。
4、本实用新型的煤加氢残余物焦化系统，螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳的底面，底部液位下进料可以实现管线入口处的密封；减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳上部，便于出料。
5、本实用新型的煤加氢残余物焦化系统，适用于发生在高压煤加氢工艺的所有加氢残余物的加工，煤加氢残余物在双螺杆挤出机中进行减压蒸馏，蜡油被提取出来，残余浆料则在双螺杆挤出机中继续进行焦化，缩合反应生成部分轻质馏分油进行回收。
附图说明
图1为本实用新型的系统流程图。
附图标记：
1-加氢反应器、2-热高压分离器、3-溶剂泵、4-螺杆挤出式蒸发焦化装置、5-油相蒸发产物出口、6-馏分油气相出口、7-分离罐、8-换热器、9-减压蒸馏区、10-焦化区、11-焦炭出口、12-进料管线、13-进料口。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种煤加氢残余物焦化系统，包括进料管线12、加氢反应器1、热高压分离器2，进料管线连接至加氢反应器进口，加氢反应器出口连接热高压分离器进口，热高压分离器顶部设置气相出口，底部为浆料出口。本煤加氢残余物焦化系统的创新之处为：热高压分离器底部的浆料出口通过溶剂泵3连接至螺杆挤出式蒸发焦化装置4的进料口13，该螺杆挤出式蒸发焦化装置设置减压蒸馏区9及焦化区10，减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口5，油相蒸发产物出口经蒸发产物管线经换热器8连接至分离罐7，焦化区设置有馏分油气相出口6及焦炭出口11。
减压蒸馏区所连接的分离罐连接有真空泵，减压蒸馏区为负压，压力为0.01-0.5bara。减压蒸馏区及焦化区之间设置有分隔区14，该分割区制有物料口，可供物料进出，同时不影响螺杆转动。
螺杆挤出式蒸发焦化装置采用双螺杆挤出机。螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳的底面；减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳上部。
本煤加氢残余物焦化系统的工作原理为：
煤加氢残余物在螺杆挤出式蒸发焦化装置中进行减压蒸馏，在这一过程中，蜡油被提取出来，残余的浆料则在挤出机中继续进行焦化，焦化过程中，缩合反应会生成部分轻质馏分油，并将其回收；通过挤出机中的螺杆，在煤加氢残余物在进行减压蒸馏和焦化过程中，物料会连续不断地在挤出机中前行，挤出机运送浆料经过装置的减压蒸馏区和焦化区，随着液相不停的气化，剩余物料粘度也在不断地增大，在上述过程中，首先，易挥发组分(主要是蜡油组分)在减压蒸馏区中从浆料中提取出来，然后残余物通过焦化区，其中难挥发组分发生热裂解反应，产生焦化馏分油，该馏分油也被提取出来。
双螺杆挤出机可以在负压环境下操作，并具有气体或蒸汽抽取的功能，自煤加氢工艺达到工业化规模以来，加氢残余物的油固分离困难已经长期存在，在双螺杆挤出机中的减压蒸馏区中，其推荐压力是0.01-0.5bara(最优值：0.05-0.1bara)，在螺杆挤出机减压蒸馏区中，从浆料入口一直到该区域出口，压力保持恒定负压，温度保持恒定，为250-380℃(最优值：300-350℃)，在蒸馏区中，浆料从压缩机液位下底部进料，随着挤出机前行，负压恒温环境下，蜡油等轻组分会持续气化，并冷却回收，一定的停留时间后，蜡油会全部挥发，剩余的浆料会继续向前输送至焦化区，浆料基本组成为沥青质/胶质的液相，和煤中的灰分以及催化剂等固体。
减压蒸馏区及焦化区之间设置有分隔区，该分割区制有物料口，对减压蒸馏区和焦化区进行真空区及常压区的适当分隔，但需保证物料的传输，焦化区操作压力为常压，温度为400-600℃，恒温操作，在焦化过程中，随着停留时间的增加，液相重油会进行热裂化缩合反应，生成焦炭和轻质馏分油，馏分油气化后，可冷却回收，从螺杆挤出机焦化区中提取出来的馏分油也可用作溶剂油进料与煤粉混合，循环回煤加氢反应前端。也可以进一步加氢处理，生产汽柴油。为防止焦炭焦化区的螺杆上积碳，影响传动效率，螺杆可选用表面光滑的金属材质，并在焦化区螺杆中设置高压水枪，定期清除积碳。
尽管为说明目的公开的本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
1.一种煤加氢残余物焦化系统，包括进料管线、加氢反应器、热高压分离器，进料管线连接至加氢反应器进口，加氢反应器出口连接热高压分离器进口，热高压分离器顶部设置气相出口，底部为浆料出口，其特征在于：所述热高压分离器底部的浆料出口通过溶剂泵连接至螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口，该螺杆挤出式蒸发焦化装置设置减压蒸馏区及焦化区，所述减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口，油相蒸发产物出口经蒸发产物管线连接至分离罐，所述焦化区设置有馏分油气相出口及焦炭出口。
2.根据权利要求1所述煤加氢残余物焦化系统，其特征在于：所述减压蒸馏区所连接的分离罐连接有真空泵，减压蒸馏区为负压，压力为0.01-0.5bara。
3.根据权利要求1所述煤加氢残余物焦化系统，其特征在于：所述减压蒸馏区及焦化区之间设置有分隔区，该分割区制有物料口。
4.根据权利要求1所述煤加氢残余物焦化系统，其特征在于：所述螺杆挤出式蒸发焦化装置采用双螺杆挤出机。
5.根据权利要求1所述煤加氢残余物焦化系统，其特征在于：所述螺杆挤出式蒸发焦化装置的进料口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳的底面；所述减压蒸馏区设置有油相蒸发产物出口设置于螺杆挤出式蒸发焦化装置外壳上部。
技术总结