CN210560263U - 一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤气综合利用技术领域，具体涉及一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置。本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，包括原料气净化塔1；与所述原料气净化塔1的出气口连通的非催化转化炉3；与所述非催化转化炉3的出气口连通的脱碳脱硫塔5；与所述脱碳脱硫塔5的出气口连通的深度净化塔7；与所述深度净化塔7的出气口连通的费托合成塔11。本实用新型提供的装置各处理单元配置合理，采用该装置制备费托蜡的制备流程简便，对设备的要求较低，工艺投资少，采用非催化转化工艺制备费托蜡，能够避免氢气过剩造成的浪费，还可以缩短工艺流程。

Description

一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置

技术领域

本实用新型涉及煤气综合利用技术领域，具体涉及一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置。

背景技术

我国2018年焦炭产量约4.4亿吨，是世界上焦炭产量最大的国家，约占世界焦炭总产量的70％。在焦炭生产过程中，煤在炼焦炉炭化室受热分解，产生多种气体，其中大部分碳氢化合物和氨被回收，余下的气体及悬浮雾滴的混合物称为焦炉煤气。焦炉煤气的组分有较大差异，综合利用途径众多，主要有如下几种方式：

1.将焦炉煤气作为燃料直接燃烧，提供热电装置的动力；

2.将焦炉煤气中的CO和H₂利用甲烷化反应生产液化天然气(LNG)；

3.将焦炉煤气转化为以CO和H₂为主的合成气，生产甲醇、液氨等传统煤化工产品；

4.将焦炉煤气转化为以CO和H₂为主的合成气，生产乙二醇、费托蜡产品等新型煤化工产品，其中费托合成技术是合成油的主要关键技术，理论上合成油的最大产率为208g/m³(CO+H₂)；

5.将焦炉煤气转化为以CO和H₂为主的合成气，直接还原含杂质较少的高品位铁矿，以生产海绵铁。

目前焦炉煤气在制备化工产品的应用中，甲醇、液氨、LNG及乙二醇的市场已趋于饱和，而费托合成在我国仍处于起步阶段，尚未形成规模。国内焦炉煤气生产费托合成产品的主要工艺为：焦炉煤气经气柜缓存、焦炉煤气压缩机压缩后送至TSA净化装置，脱除焦炉煤气中的苯、萘、油等杂质，初净化后的焦炉煤气再压缩至2.5MPa(G)后进行加氢脱硫，净化后的气体进入纯氧转化装置进行氧化催化转化；补碳炉利用焦炉装置产品的筛下物-小粒焦，采用纯氧连续气化技术，以CO₂及O₂为气化剂，生产粗煤气，产出的粗煤气经湿法脱硫、水解脱硫、脱碳净化后与转化装置生成的合成气一起经合成压缩增压后送费托合成装置生产高端蜡，费托合成放空气经膜提氢回收的氢气送至费托合成***，提氢后气体经PSA回收CO₂送气化炉做气化剂，剩余的尾气送燃料气***。

由于焦炉煤气经纯氧部分氧化催化转化后，制得的合成气氢气过剩，若这部分氢气作为驰放气排放至燃料***，会造成资源浪费；若将制得的合成气用于配套建设补碳用造气及净化***，工艺投资大、占地大，流程复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，本实用新型采用非催化转化工艺制备费托蜡，制备工艺简便易操作，生产流程短、投资低、消耗低，适宜工业化应用。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，包括

原料气净化塔1；

与所述原料气净化塔1的出气口连通的非催化转化炉3；

与所述非催化转化炉3的出气口连通的脱碳脱硫塔5；

与所述脱碳脱硫塔5的出气口连通的深度净化塔7；

与所述深度净化塔7的出气口连通的费托合成塔11。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括原料气压缩机2，所述原料气压缩机2设置于所述原料气净化塔1和非催化转化炉3之间。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括二氧化碳压缩机4，所述脱碳脱硫塔5的二氧化碳出气口与所述二氧化碳压缩机4连通，所述二氧化碳压缩机4的出气口与所述非催化转化炉3的进气口连通。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括膜提氢塔6，所述膜提氢塔6设置于所述脱碳脱硫塔5和深度净化塔7之间。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括合成气压缩机8，所述合成气压缩机8设置于所述深度净化塔7和费托合成塔11之间。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括循环气压缩机9，所述费托合成塔11的循环气出口与所述循环气压缩机9连通，所述循环气压缩机9的出气口与所述费托合成塔11连通。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括蜡精制塔12和油精制塔13；所述费托合成塔11的出蜡口与所述蜡精制塔12连通，所述费托合成塔11的出油口与所述油精制塔13连通。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括氢气压缩机10，所述氢气压缩机10设置于所述膜提氢塔6和油精制塔13之间。

优选地，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括液化石油气压缩机14，所述油精制塔13的出气口与液化石油气压缩机14连通，所述液化石油气压缩机14的出气口与所述非催化转化炉3连通。

本实用新型提供了一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，包括原料气净化塔1；与所述原料气净化塔1的出气口连通的非催化转化炉3；与所述非催化转化炉3的出气口连通的脱碳脱硫塔5；与所述脱碳脱硫塔5的出气口连通的深度净化塔7；与所述深度净化塔7的出气口连通的费托合成塔11。本实用新型利用原料气净化塔脱除焦炉煤气中的磷、氯、氟以及汞，避免影响后续催化剂的催化活性；非催化转化炉内甲烷、水蒸气和氧气之间发生氧化还原反应，得到用于制备费托蜡的合成气；利用脱碳脱硫塔吸收合成气中的二氧化碳和硫化氢气体，对合成气进行初步净化；然后再利用深度净化塔对合成气进行深度净化，除去合成气中的杂质和硫，得到满足要求的净化合成气；得到的净化合成气在费托合成塔中进行合成反应，制备得到费托蜡。本实用新型提供的装置各处理单元配置合理，采用该装置制备费托蜡的制备流程简便，对设备的要求较低，工艺投资少，采用非催化转化工艺制备费托蜡，能够避免氢气过剩造成的浪费，还可以缩短工艺流程。与传统工艺相比，采用本实用新型提供的装置投资规模整体可降低20％，占地规模整体可降低15％，年均生产成本可降低25％，投资利润率提高24％。

附图说明

图1为本实用新型实施例1利用焦炉煤气制备费托蜡的装置示意图；

图2为本实用新型实施例1利用焦炉煤气制备费托蜡的工艺流程示意图；

图3为本实用新型实施例2利用焦炉煤气制备费托蜡的装置示意图；

图4为本实用新型实施例2利用焦炉煤气制备费托蜡的工艺流程示意图；

其中，1为原料气净化塔，2为原料气压缩机，3为非催化转化炉，4为二氧化碳压缩机，5为脱碳脱硫塔，6为膜提氢塔，7为深度净化塔，8为合成气压缩机，9为循环气压缩机，10为氢气压缩机，11为费托合成塔，12为蜡精制塔，13为油精制塔，14为液化石油气压缩机。

具体实施方式

本实用新型提供了一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，包括

原料气净化塔1；

与所述原料气净化塔1的出气口连通的非催化转化炉3；

与所述非催化转化炉3的出气口连通的脱碳脱硫塔5；

与所述脱碳脱硫塔5的出气口连通的深度净化塔7；

与所述深度净化塔7的出气口连通的费托合成塔11。

本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置包括原料气净化塔1。在本实用新型中，所述原料气净化塔1用于脱除焦炉煤气中的磷、氯、氟以及汞，避免影响后续催化剂的催化活性。作为本实用新型的一个实施例，所述原料气净化塔包括依次连接的电捕焦油器、净化炉和除氧炉。所述电捕焦油器用于除去焦炉煤气中的焦油和粉尘；所述净化炉用于脱除磷、氯、氟和汞；所述除氧炉能够将对催化剂有害的大部分杂质脱除，净化焦炉煤气，得到原料气。本实用新型对所述原料气净化塔1没有特殊的限定，能够保证所述净化过程顺利进行即可。

本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置包括与所述原料气净化塔1的出气口连通的非催化转化炉3。所述非催化转化炉3用于进行非催化转化工艺，使原料气进行转化反应，得到制备费托蜡的合成气。作为本实用新型的一个实施例，所述非催化转化炉3包括依次连接的原料气预热器和转化炉炉腔。所述原料气预热器用于混合原料气、氧气、二氧化碳、液化石油气和水蒸汽；所述转化炉炉腔用于使混合后的气体进行转化反应。本实用新型对所述原料气预热器和转化炉炉腔没有特殊的限定，能够保证所述非催化转化工艺顺利进行即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括原料气压缩机2，所述原料气压缩机2设置于所述原料气净化塔1和非催化转化炉3之间。在本实用新型中，所述原料气净化塔1产生的原料气经原料气压缩机2加压后进入非催化转化炉3。

本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置包括与所述非催化转化炉3的出气口连通的脱碳脱硫塔5。所述脱碳脱硫塔5用于吸收合成气中的二氧化碳和硫化氢气体，对合成气进行初步净化。作为本实用新型的一个实施例，所述脱碳脱硫塔5包括依次连接的吸收装置和解吸装置，所述吸收装置用于吸收合成气中的二氧化碳和硫化氢气体；所述解吸装置用于将吸收的二氧化碳和硫化氢解吸后循环使用。本实用新型对所述吸收装置和解吸装置没有特殊的限定，能够保证所述吸收过程和解吸过程顺利进行即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括二氧化碳压缩机4，所述二氧化碳压缩机4设置于所述脱碳脱硫塔5和所述非催化转化炉3之间，所述脱碳脱硫塔5的二氧化碳出气口与所述二氧化碳压缩机4连通，所述二氧化碳压缩机4的出气口与所述非催化转化炉3的进气口连通。在本实用新型的具体实施例中，当费托合成塔11产生的费托蜡及费托油分级进行物理分割即可直接外售时，脱碳脱硫塔5解吸出的二氧化碳经二氧化碳压缩机4加压后返回非催化转化炉3中，解吸出的含硫化氢酸性气体经硫回收装置回收利用；当费托合成塔11产生的费托蜡及费托油必须加氢精制时，脱碳脱硫塔5解吸出的二氧化碳经处理后排出，解吸出的含硫化氢酸性气体经硫回收装置回收利用。

本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置包括与所述脱碳脱硫塔5的出气口连通的深度净化塔7。所述深度净化塔7用于对合成气进行深度净化，除去合成气中的杂质和硫，得到满足要求的净化合成气。本实用新型对所述深度净化塔没有特殊的限定，能够保证所述深度净化过程顺利进行即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括膜提氢塔6，所述膜提氢塔6设置于所述脱碳脱硫塔5和深度净化塔7之间。所述膜提氢塔6用于从脱碳脱硫塔5产生的初净化气中提取氢气。作为本实用新型的一个实施例，所述膜提氢塔6为两级膜分离器。

本实用新型提供的利用焦炉煤气制备费托蜡的装置包括与所述深度净化塔7的出气口连通的费托合成塔11。所述费托合成塔11用于进行合成反应，制备得到费托蜡。作为本实用新型的一个实施例，所述费托合成塔11包括依次连接的一级耦合换热器和费托合成反应器。所述一级耦合换热器用于预热净化合成气以及费托合成塔产生的循环气；所述费托合成反应器用于进行合成反应。本实用新型对所述一级耦合换热器和费托合成反应器没有特殊的限定，能够保证所述合成反应顺利进行即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括合成气压缩机8，所述合成气压缩机8设置于所述深度净化塔7和费托合成塔11之间。所述深度净化塔7产生的净化合成气经合成气压缩机8加压后进入费托合成塔11。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括循环气压缩机9，所述费托合成塔11的循环气出口与所述循环气压缩机9连通，所述循环气压缩机9的出气口与所述费托合成塔11连通。本实用新型利用循环气压缩机9将费托合成塔产生的循环气加压后送入费托合成塔11中。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括与所述费托合成塔11的出蜡口连通的蜡精制塔12。所述蜡精制塔12用于将费托合成塔11产生的费托蜡进行精制，得到费托精制蜡。作为本实用新型的一个实施例，所述蜡精制塔包括依次连接的加氢反应器、一级蒸馏器、二级蒸馏器、短程蒸馏器和冷却分离器。所述加氢反应器用于将费托合成塔11产生的费托蜡进行加氢精制，所述一级蒸馏器、二级蒸馏器和短程蒸馏器用于进行分子蒸馏；所述冷却分离器用于冷却分离处理。本实用新型对所述加氢反应器、一级蒸馏器、二级蒸馏器、短程蒸馏器和冷却分离器没有特殊的限定，采用本领域所熟知的加氢反应器、一级蒸馏器、二级蒸馏器、短程蒸馏器和冷却分离器即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括与所述费托合成塔11的出油口连通的油精制塔13。所述油精制塔13用于将费托合成塔11产生的费托油进行精制，得到费托精制油。作为本实用新型的一个实施例，所述油精制塔包括依次连接的加氢反应器、分馏精制器和冷却分离器；所述加氢反应器用于将费托合成塔11产生的费托油进行加氢精制，所述分馏精制器用于分馏精制处理；所述冷却分离器用于冷却分离处理。本实用新型对所述加氢反应器、分馏精制器和冷却分离器没有特殊的限定，能够保证上述精制过程顺利进行即可。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括氢气压缩机10。所述氢气压缩机10设置于所述膜提氢塔6和油精制塔13之间。作为本实用新型的一个实施例，所述氢气压缩机10设置于所述膜提氢塔6和蜡精制塔12之间。本实用新型通过氢气压缩机将膜提氢塔6提取出的氢气加压后输送至蜡精制塔12和油精制塔13，能够满足蜡精制和油精制的氢气需求，提高焦炉煤气的利用率，降低生产成本。

作为本实用新型的一个实施例，所述利用焦炉煤气制备费托蜡的装置还包括液化石油气压缩机14，所述液化石油气压缩机14设置于所述油精制塔13和非催化转化炉3之间；所述油精制塔13的出气口与液化石油气压缩机14连通，所述液化石油气压缩机14的出气口与所述非催化转化炉3连通。本实用新型通过液化石油气压缩机14将油精制塔13产生的液化石油气加压后输送至非催化转化炉3中循环使用，提高原料利用率。

本实用新型还提供了一种利用焦炉煤气制备费托蜡的方法，包括以下步骤：

(1)将焦炉煤气进行净化处理，得到原料气；

(2)将所述原料气与氧气、液化石油气和水蒸汽进行转化反应，得到合成气；

(3)将所述合成气进行脱碳脱硫处理，得到初净化气；

(4)将所述初净化气进行深度净化处理，得到净化合成气；

(5)在催化剂作用下，所述净化合成气进行合成反应，得到费托蜡。

在本实用新型中，若无特殊说明，所使用的试剂均为本领域所熟知的市售商品。

本实用新型将焦炉煤气进行净化处理，得到原料气。在本实用新型中，所述焦炉煤气优选来自于焦炭生产过程中送出的焦炉煤气，所述焦炉煤气的温度优选为25～40℃，压力优选为3～15kPa。

在本实用新型中，所述净化处理优选包括依次进行的电捕处理、脱杂质处理和除氧处理。本实用新型在所述电捕处理过程中除去焦油和粉尘，焦炉煤气经电捕处理后，焦油和粉尘的总含量≤30ppm；本实用新型在所述脱杂质处理过程中除去磷、氯、氟和汞；本实用新型在所述除氧处理过程中，利用除氧剂和脱砷剂将对催化剂有害的大部分杂质脱除，净化焦炉煤气，得到原料气，所得原料气中磷含量优选＜1.0ppm，氯含量优选＜1.0ppm，氟含量优选＜1.0ppm，汞含量优选＜1.0ppm。在本实用新型中，所述除氧处理的温度优选为180～200℃。

得到原料气后，本实用新型将所述原料气与氧气、液化石油气和水蒸汽进行转化反应，得到合成气。在本实用新型中，所述原料气、氧气、液化石油气和水蒸汽的体积比为优选为(68～70)∶(20～22)∶(0.3～1.5)∶(1.5～5.0)，更优选为69∶21∶0.4∶1.6。在本实用新型中，所述原料气的压力优选为2.5～3.3MPa，更优选为3.0MPa；所述原料气的温度优选为80～90℃，更优选为90℃，本实用新型优选将所述原料气加热至260℃以后，再与其他原料混合进行转化反应。在本实用新型中，所述加热过程的热源优选为转化反应过程中释放的高温转化气。

在本实用新型中，所述氧气的温度优选为200～237℃，更优选为237℃；所述氧气的压力优选为3.05～3.36MPa，更优选为3.1MPa；所述氧气的纯度优选大于99.99％。

在本实用新型中，所述液化石油气优选来自于后续油精制过程中排出的液化石油气，所述液化石油气中化合物的碳原子数优选为2～4。本实用新型利用费托合成副产的液化石油气返回转化单元制备合成气，通过降低附加值低的产品产量，提高高附加值产品费托蜡的产量，提高生产效益。

在本实用新型中，所述水蒸气优选来自于转化反应过程中排出的水蒸气，所述水蒸气的压力优选为3.5～4.0MPa，更优选为4.0MPa。

本实用新型优选在所述原料气与氧气、液化石油气和水蒸汽的混合气中加入二氧化碳，进行转化反应，得到合成气。在本实用新型中，所述二氧化碳优选来自于后续脱碳脱硫处理排出的二氧化碳，本实用新型利用脱碳脱硫处理排出的二氧化碳作为碳源，既合理利用了焦炉煤气中的碳源，又能够减少二氧化碳气化补碳的流程，简化了制备方法和装置，减少了二氧化碳的排放，使焦炉煤气物料实现最大化利用，同时可提高8～10％的费托产品产量。在本实用新型中，所述二氧化碳与所述原料气的体积比优选为(2.5～3.5)∶(68～70)，更优选为3∶69。

本实用新型优选在所述原料气与氧气、液化石油气和水蒸汽的混合气中或者在原料气与氧气、二氧化碳、液化石油气和水蒸汽的混合气中加入费托合成反应排出的驰放气，进行转化反应，得到合成气。在本实用新型中，所述驰放气与所述原料气的体积比优选为(5～7)∶(68～70)，更优选为5∶69。

在本实用新型中，所述转化反应包括依次进行的第一阶段氧化反应和第二阶段转化反应。在本实用新型中，所述第一阶段氧化反应的温度优选为1300℃，压力优选为3.0MPa；所述第一阶段氧化反应的过程优选为：

2H₂+O₂→2H₂O

在本实用新型中，所述第二阶段转化反应的温度优选为1300℃，压力优选为3.0MPa；所述第二阶段转化反应的过程优选为：

CH₄+H₂O→CO+3H₂

CH₄+CO₂→2CO+2H₂

在本实用新型中，所述转化反应的过程优选为：

2CH₄+CO₂+O₂→3CO+3H₂+H₂O

本实用新型优选在所述转化反应过程中通入水蒸气，能够避免焦炉煤气在受热后发生析炭反应，甲烷进行蒸汽转化反应的同时也能起到抑制炭黑生成的作用。在本实用新型中，所述通入水蒸气的用量优选与前文所述原料气、氧气、液化石油气和水蒸汽的体积比一致，这里不再赘述。

在本实用新型中，所得合成气中有效气体成分(H₂+CO)的质量比在96.5％以上，所述合成气中氢碳比优选为2.15～2.3；在本实用新型的具体实施例中，当参与转化反应的原料中含有二氧化碳时，所得合成气中氢碳比优选为2.15～2.18，优选将后续费托合成反应产生的费托蜡及费托油经初步精制即可直接外售；当参与转化反应的原料中不含有二氧化碳时，所得合成气中氢碳比为2.2～2.3，优选将后续费托合成反应产生的费托蜡及费托油经加氢精制。

本实用新型在所述转化反应过程中副产的水蒸气优选作为原料继续进行转化反应；排出的高温转化气(温度为1300℃)优选经废热锅炉回收热量后，再用于加热原料气，经废热锅炉回收热量后的高温转化气的温度优选为400～450℃，更优选为400℃。在本实用新型的具体实施例中，每生产一吨费托产品可副产4.0MPa的水蒸汽5.5吨，除转化反应自用之外的水蒸气优选输送至其他装置加热和驱动原料气压缩机使用。

得到合成气后，本实用新型将所述合成气进行脱碳脱硫处理，得到初净化气。在本实用新型中，所述脱碳脱硫处理优选包括依次进行的吸收反应和解吸反应。

在本实用新型中，所述吸收反应采用的吸收剂优选为MDEA溶液，所述MDEA溶液的质量浓度优选为38～43％。在本实用新型中，所述吸收反应的温度优选为40～55℃，压力优选为2.9～3.0MPa，更优选为2.9MPa。本实用新型通过所述吸收反应，除去合成气中的二氧化碳和硫化氢气体，得到初净化气，所述初净化气中二氧化碳的含量≤50ppm(98.2mg/Nm³)。

在本实用新型中，所述解吸反应的温度优选为55～65℃，压力优选为0.02～0.07MPa。在本实用新型的具体实施例中，当费托合成反应产生的费托蜡及费托油经初步精制即可直接外售时，解吸反应所得二氧化碳经加压后作为原料返回继续进行转化反应，解吸出的含硫化氢酸性气体经硫回收装置回收利用；当费托合成反应产生的费托蜡及费托油必须加氢精制时，解吸反应所得二氧化碳经处理后排出，解吸出的含硫化氢酸性气体经硫回收装置回收利用。

在本实用新型中，当费托合成反应产生的费托蜡及费托油经初步精制即可直接外售时，所得初净化气进行深度净化处理，得到净化合成气。在本实用新型中，所述深度净化处理优选采用干法脱除杂质和硫，所述深度净化处理的具体方式优选为：先采用水解催化剂将所述初净化气中的有机硫转化为无机硫，然后再采用吸附剂吸附硫及其他杂质。本实用新型对所述水解催化剂和吸附剂没有特殊的要求，采用本领域所熟知的水解催化剂和吸附剂即可。在本实用新型中，所述深度净化处理的温度优选为200～220℃，更优选为200℃；压力优选为2.8～2.9MPa，更优选为2.8MPa。在本实用新型中，所得净化合成气中硫含量优选＜10ppb，氧含量优选＜1.0ppm，砷、氟、磷、羰基铁、羰基镍和卤素的含量均优选＜20ppb。

在本实用新型中，当费托合成反应产生的费托蜡及费托油必须加氢精制时，所得初净化气优选一部分直接进行深度净化处理，得到净化合成气；另一部分初净化气优选进行分流-膜分离，制取氢气。在本实用新型中，所述用于制取氢气的初净化气优选占总初净化气总体积的10％。

在本实用新型中，所述分流-膜分离的温度优选为45～50℃，压力优选为2.9～3.0MPa，更优选为2.9MPa。在本实用新型中，所述分流-膜分离优选采用两级膜分离。在本实用新型中，制备所得氢气的纯度优选为99％以上。本实用新型将所得氢气加压后用于后续蜡精制和油精制过程，能够满足蜡精制和油精制的氢气需求，提高焦炉煤气的利用率，降低生产成本。在本实用新型中，所得氢气加压后的压力优选为10～11MPa，更优选为10MPa。在本实用新型中，高压侧初净化气优选进行深度净化处理，得到净化合成气。

得到净化合成气后，本实用新型在催化剂作用下，将所述净化合成气进行合成反应，得到费托蜡。

在本实用新型中，所述净化合成气的压力优选为6.0～6.1Mpa，更优选为6.1MPa；所述催化剂优选为钴基催化剂。本实用新型采用钴基催化剂能够确保费托产品的无硫、无嗅味特性，保证产品质量符合医药、食品、化妆品等行业的卫生要求。本实用新型对所述催化剂的用量没有特殊的限定，通常根据催化剂的生产厂家和实际生产规模来定，通常年产10万吨费托产品所需催化剂的量为100～200吨/3年。

本实用新型优选在净化合成气中加入合成反应排出的循环气，进行合成反应，得到合成气。在本实用新型中，所述循环气的压力优选为5.9～6.0MPa，更优选为6.0MPa。

在本实用新型中，所述合成反应的温度优选为200～230℃，压力优选为6.0MPa。

在本实用新型中，所述合成反应的过程优选为：

烷烃nCO+(2n+1)H₂＝C_nH_(2n+2)+nH₂O

烯烃nCO+2nH₂＝C_nH_2n+nH₂O

本实用新型在所述合成反应结束后，优选将所得体系依次进行分级冷却和气液分离，得到费托蜡和费托油。在本实用新型中，所述分级冷却优选依次在115～120℃，75～80℃，45～50℃温度条件下进行，更优选在115℃，75℃，45℃条件下进行。本实用新型在所述115～120℃和75～80℃冷却后分离所得液相为费托蜡，在45～50℃冷却后分离所得液相为费托油，所得气相经进一步冷却分离后的不凝气体为循环气。

本实用新型优选将所得循环气加压后作为原料继续参与合成反应。在本实用新型中，所得循环气的温度优选为40～45℃，更优选为40℃；循环气加压后的压力优选为5.9～6.0MPa，更优选为6.0MPa。

本实用新型在所述合成反应的过程中为了维持体系分压，会同时排放驰放气，以防止惰性气体累积，其中50％的驰放气返回至非催化转化炉中参与转化反应，剩余50％的驰放气输送至燃料气***。

在本实用新型中，由于合成反应是放热反应，在所述合成反应过程中，采用软水进行余热回收，软水在回收预热过程中自身转化为水蒸气，所述水蒸气除部分自用外，剩余部分送至界外的蒸汽管网。在本实用新型的具体实施例中，每生产一吨费托产品可产生2.5MPa的水蒸汽5.9吨。

在本实用新型中，优选将费托油再次进行冷却进行油水分离，得到油相进行油加氢精制，水相输送至废水回收塔，经废水回收塔脱除废水中的醇类，得到混合醇，其余不含醇类的废水送至污水处理站进行处理。

本实用新型在得到费托蜡后，优选将所得费托蜡进行蜡加氢精制，得到费托精制蜡。在本实用新型中，所述蜡加氢精制时的氢气优选由初净化气进行分流-膜分离制备得到。在本实用新型中，所述蜡加氢精制优选包括依次进行蜡加氢反应、一级蒸馏、二级蒸馏、短程蒸馏和蜡分级冷却分离。在本实用新型中，所述蜡加氢反应的温度优选为150～220℃；所述一级蒸馏、二级蒸馏和短程蒸馏优选在高真空条件下进行；所述分级冷却分离优选依次在110℃，75℃，55℃温度条件下进行。

本实用新型在所述蜡分级冷却分离结束后，优选得到50#蜡、70#蜡和100#蜡，其中所得100#蜡为硬蜡，本实用新型优选将所得100#蜡在200～230℃条件下再次进行加氢反应，最终得到高品质的100#蜡，经成型造粒后，得到费托精制蜡产品。

本实用新型在所述蜡加氢反应的过程中，会脱出少量重油，本实用新型优选将所得重油和上述技术方案所述油水分离所得油相进行混合后，进行油加氢精制。在本实用新型中，所述油加氢精制优选包括依次进行的油加氢反应、分馏精制和油冷却分离。在本实用新型中，所述油加氢反应的温度优选为150～220℃；所述分馏精制的温度优选为依次进行的105℃，45℃；所述油冷却分离的温度优选为25℃。

本实用新型在所述油冷却分离结束后，得到符合市场要求的高纯度正构烷烃溶剂，优选为40#溶剂油、100#溶剂油和140#溶剂油。

本实用新型在所述油加氢精制过程中，会产生液化石油气，本实用新型优选将所得液化石油气加压后作为原料返回至非催化转化炉中参与转化反应。本实用新型在所述油加氢精制过程中，会分离得到重质蜡，本实用新型优选将所得重质蜡进行蜡加氢精制，得到费托精制蜡。

本实用新型先将焦炉煤气进行净化处理，脱除焦炉煤气中的磷、氯、氟以及汞等杂质，避免影响后续催化剂的催化活性；然后将所得原料气、氧气、液化石油气和水蒸气进行转化反应，得到用于制备费托蜡的合成气；再对合成气进行初步净化，将合成气中的二氧化碳和硫化氢成分脱除；然后再对合成气进行深度净化，除去合成气中残余的硫及杂质，得到满足要求的净化合成气；将净化合成气进行费托合成反应，制备得到费托蜡。

本实用新型转化采用非催化转化工艺与纯氧催化部分氧化转化工艺相比，焦炉煤气不需要提前进行深度净化，可缩短生产工艺流程；而且所得合成气中二氧化碳约为2.3％，比纯氧催化部分氧化转化工艺的转化气二氧化碳含量低6％，有利于提高费托蜡的质量。

本实用新型将脱碳脱硫脱出的二氧化碳作为碳源补充至转化，与传统工艺相比，该工艺合理利用了焦炉煤气中的碳源，又可减少二氧化碳气化补碳装置的流程，减少二氧化碳的排放量，使焦炉煤气物料使用最大化，同时可提高8％～10％的费托产品产量。

本实用新型将费托合成单元产出的LPG(C2-C4)与原料气一起进行转化反应，与传统工艺将LPG直接作为产品外售相比，可提高8％的费托产品产量，减少罐区装置的占地。

下面将结合本实用新型中的实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

采用图1所示的装置，按照图2所示的工艺流程制备费托蜡，具体工艺如下：

来自焦炉的焦炉煤气经原料气净化塔1净化除去其中的杂质后，经原料气压缩机2加压至3.3MPa(G)，与来自界外的纯氧气、来自二氧化碳压缩机4加压至3.6MPa的二氧化碳、来自油精制塔13副产出的液化石油气(C1～C4)经液化石油气压缩机14加压至3.5MPa的液化石油气(LPG)、非催化转化炉3副产的水蒸汽一起进入非催化转化炉3，生产氢碳比为2.15～2.18的合成气，产出的合成气经脱碳脱硫塔5后进入深度净化塔7脱除硫及其他对催化剂有害的杂质，得到净化合成气；将所得净化合成气经合成气压缩机8加压至6.0MPa后，与来自循环气压缩机9的5.8MPa的循环气混合，输送至费托合成塔11生产费托蜡和费托油；产出的费托蜡经蜡精制塔12精制后产出50#蜡、70#蜡和100#蜡作为产品外售；费托油经油精制塔13精制后产出的40#溶剂油、100#溶剂油和140#溶剂油作为产品外售，LPG经液化石油气压缩机14加压至3.5MPa返回非催化转化炉3；50％的驰放气返回非催化转化炉3，另外50％的驰放气送燃料气管网。

实施例2

采用图3所示的装置，按照图4所示的工艺流程制备费托蜡，具体工艺如下：

来自焦炉的焦炉煤气经原料气净化塔1净化除去其中的杂质后，经原料气压缩机2加压至3.3MPa(G)，与来自界外的纯氧气、来自油精制塔13送出的LPG(C1～C4)经液化石油气压缩机14加压至3.5MPa的LPG、非催化转化炉3副产的水蒸汽一起进入非催化转化炉3生产氢碳比为2.2～2.3的合成气，产出的合成气经脱碳脱硫塔5后，得到初净化气；一部分初净化气经膜提氢塔6提出99％的氢气，经氢气压缩机10加压至10MPa后供油精制塔13和蜡精制塔12进行加氢反应，高压侧初净化气与另一部分来自脱碳脱硫塔5的初净化气一起进入深度净化塔7脱除硫及其他对催化剂有害的杂质，深度净化后的合成气经合成气压缩机8加压至6.0MPa后，与来自循环气压缩机9的5.8MPa的循环气混合，输送至费托合成塔11生产费托蜡和费托油；产出的费托蜡经蜡精制塔12精制后产出50#蜡、70#蜡和100#蜡作为产品外售；费托油经油精制塔13精制后产出的40#溶剂油、100#溶剂油和140#溶剂油作为产品外售，LPG经液化石油气压缩机14加压至3.5MPa返回非催化转化炉3；50％的驰放气返回非催化转化炉3，另外50％的驰放气送燃料气管网。

由以上实施例可知，本实用新型可根据市场需求，选择生产过程是否补碳或蜡/油精制过程中是否加氢，以提高费托蜡/油产品产量或提高费托蜡/油产品品质；

本实用新型利用脱碳脱硫塔脱出的二氧化碳作为碳源，经加压后返回非催化转化炉中进行转化反应，既合理利用了焦炉煤气中的碳源，又可减少二氧化碳气化补碳装置的流程，减少二氧化碳的排放量，使焦炉煤气物料使用最大化，同时可提高8％～10％的费托产品产量；

本实用新型在合成气中采用分流-膜分离技术，制取纯度99％的氢气，可满足后续蜡精制单元和油精制单元的氢气需求；

本实用新型将费托合成反应过程中产出的LPG(C2～C4)与原料气一起进行转化反应，可提高8％的费托产品产量，减少罐区装置的占地；

与传统工艺相比，本实用新型的生产装置流程短、投资低、消耗低、经济效益显著。

本实用新型可减少焦炉煤气净化装置、二氧化碳气化补碳装置、水煤气净化装置及水煤气压缩装置的投资及占地，投资规模整体可降低20％，占地规模整体可降低15％；在不消耗小焦粒的基础上，采用脱碳脱硫塔脱出的二氧化碳补碳，费托合成反应过程中产出的LPG返回非催化转化炉中生产费托油或蜡，产能可提高8％，节省二氧化碳气化补碳生产过程中所消耗的小焦粒、二氧化碳及纯氧等原料；经估算，本实用新型与传统工艺相比，年均生产成本可降低25％，投资利润率可提高24％。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用焦炉煤气制备费托蜡的装置，其特征在于，包括

原料气净化塔(1)；

与所述原料气净化塔(1)的出气口连通的非催化转化炉(3)；

与所述非催化转化炉(3)的出气口连通的脱碳脱硫塔(5)；

与所述脱碳脱硫塔(5)的出气口连通的深度净化塔(7)；

与所述深度净化塔(7)的出气口连通的费托合成塔(11)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括原料气压缩机(2)，所述原料气压缩机(2)设置于所述原料气净化塔(1)和非催化转化炉(3)之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括二氧化碳压缩机(4)，所述脱碳脱硫塔(5)的二氧化碳出气口与所述二氧化碳压缩机(4)连通，所述二氧化碳压缩机(4)的出气口与所述非催化转化炉(3)的进气口连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括膜提氢塔(6)，所述膜提氢塔(6)设置于所述脱碳脱硫塔(5)和深度净化塔(7)之间。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括合成气压缩机(8)，所述合成气压缩机(8)设置于所述深度净化塔(7)和费托合成塔(11)之间。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括循环气压缩机(9)，所述费托合成塔(11)的循环气出口与所述循环气压缩机(9)连通，所述循环气压缩机(9)的出气口与所述费托合成塔(11)连通。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括蜡精制塔(12)和油精制塔(13)；所述费托合成塔(11)的出蜡口与所述蜡精制塔(12)连通，所述费托合成塔(11)的出油口与所述油精制塔(13)连通。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括氢气压缩机(10)，所述氢气压缩机(10)设置于所述膜提氢塔(6)和油精制塔(13)之间。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括液化石油气压缩机(14)，所述油精制塔(13)的出气口与液化石油气压缩机(14)连通，所述液化石油气压缩机(14)的出气口与所述非催化转化炉(3)连通。

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