高硫石油焦气化制氢工艺在炼油工业中的发展前景

本篇文章主要介绍了石油焦市场的现状,以及高硫石油焦气化制氢工艺在炼油工业中的发展前景,着重分析了我国煤气化产业的发展以及产量,同时对国内相关企业的石焦油生产能力进行分析,进而提出我国高硫石油焦气化制氢工艺在未来的发展前景。

高硫石油焦制氢工艺研究

氢气物质在现代工业领域具备广泛的应用价值,采取适当技术方法实现围绕氢气物质的稳定持续生产制造技术目标,能支持确保工业企业组织推进开展的产品加工生产技术活动过程,顺利获取到最佳效果。氢气作为新能源,具备稳定扎实的未来发展前景,是石油勘探开采工业领域、石油化工领域,以及金属冶炼生产工业领域的关键原材料,其产量正在保持逐年持续增加变化趋势。石油冶炼加工生产企业需要面对处理数量较多的高硫重质原油或者是劣质原油,客观上需要为大量产生的高硫石油焦物质找寻利用途径,而发展高硫石油焦制氢技术,则能帮助相关问题得到妥善解决,助力发挥高硫石油焦物质的最佳使用价值。文章将会围绕高硫石油焦制氢工艺,展开简要的阐释分析。

航天迈未全废锅气化炉掺烧高硫石油焦运行总结

某炼化一体化项目配套气化装置采用航天迈未全废锅气化炉(四开无备),其延迟焦化装置副产石油焦约720 kt/a。为实现高硫石油焦高效、合理、环保利用,通过对高硫石油焦性质的研究,于2023年7月在1台气化炉上开展了原料煤中掺混5%石油焦的掺烧试验,并对石油焦掺烧前后磨煤系统煤粉粒度分布、煤粉水含量、热风炉燃料气耗量、惰性气中氮氧化物含量、磨煤机排矸量、气化炉原料消耗、渣锁斗系统排渣量、原料煤/粗合成气/闪蒸酸性气中硫含量、灰水pH及悬浮物含量等方面进行了对比分析。试验表明,气化炉掺烧石油焦(掺烧比例5%)后系统运行总体上较为稳定。今后将继续在工艺气脱硫等方面进行研究与探索,以实现高硫石油焦的常态化稳定掺烧,并进一步提高其掺烧比例。

煤气化技术用于高硫石油焦气化制氢分析

随着世界经济的不断发展以极工业化水平的不断深入,对于化石能源的需求也愈加旺盛。其中,高硫原油就是一种应用广泛的能源。随着高硫原油产量的不断增加,高硫石油焦的产量也随之增加。高硫石油焦产量的不断增加,正在逐渐取代传统的煤炭用于气化制氢。使用高硫石油焦进行气化制氢,不仅解决了高硫石油焦的利用问题,同时还降低了制氢的成本。

氯化铁对高硫石油焦-CO_2气化的催化作用

以FeCl3为催化剂,采用热天平考察了FeCl3添加量、气化温度、FeCl3添加方法对高硫石油焦-CO2气化反应转化率和气化反应速率的影响,采用4种动力学模型对石油焦-CO2催化气化动力学曲线进行拟合,并对石油焦催化气化残渣进行XRD分析。结果表明,高硫石油焦催化气化反应速率随气化温度、FeCl3添加量的增加而增大,随转化率的增加而减小,与非催化石油焦气化的单峰动力学曲线不同;采用离子交换法添加FeCl3比采用浸渍法的催化气化效果好。FeCl3催化石油焦-CO2气化反应初始阶段,铁主要以Fe3C形式存在,随着反应的进行大部分Fe3C与石油焦中的S结合形成FeS,导致催化剂活性降低。4种动力学模型拟合结果表明,随机孔模型效果最好,相关系数在0.96以上。

高硫石油焦与煤混配的气化反应活性研究

为清洁高效利用炼厂高硫石油焦,开展了石油焦及其与煤混配后的气化反应活性评价与调控研究。在气化温度1 300℃条件下,开展了高硫石油焦、神华煤和贵州煤3种原料及其混配条件下的气化反应活性比较与评价研究。结果表明:随着石油焦的粒度降低,其相对反应指数逐渐增加,气化反应活性相应增强。在此基础上,针对添加量质量分数20%石油焦的气化原料混配需要,系统比较了不同神华-贵州混配比例以及添加石油焦后的气化活性特征参数。基于已有的SE-东方炉粉煤气化工业运行数据,提出了贵州煤、神华煤和石油焦的混配比例优化方案,为石油焦与煤的混配原料气化反应活性优化、实现高硫石油焦的清洁高效气化提供了有益的参考借鉴。

高硫石油焦气化研究进展和技术经济分析

分析我国高硫石油焦的生产现状和利用过程中存在的问题,对影响石油焦气化反应活性的因素、石油焦的催化气化和石油焦与煤或生物质共气化等方面的研究以及石油焦气化的工业应用进展进行了总结;探讨高硫石油焦配煤气化的可行性,对高硫石油焦配煤气化和干煤粉气化方案分别进行了模拟计算及技术经济分析,并与工业上掺烧高硫石油焦气化的运行结果进行了比较,与干煤粉气化相比,高硫石油焦配煤气化的比氧耗、比煤耗降低,有效合成气产量增加,具有较好的经济性;采用高硫石油焦配煤气化制取合成气既可以解决高硫石油焦的利用问题,又能拓宽煤气化的原料范围,是一条高效、清洁利用高硫石油焦的新途径。

山西煤化所高硫石油焦加压气化制氢获重大进展

2018年6月，中国科学院山西煤炭化学研究所粉煤气化工程研究中心研究人员在小店中试基地成功完成了高硫石油焦加压气化中试实验。本实验是在自主研发设计的加压干粉气流床气化装置（24t/d）上进行的，经过前期的工艺设计、关键设备设计、设备安装、单元调试、联动调试、冷态实验等阶段，热态实验成功完成。

干煤粉气化炉原料煤掺配高硫石油焦气化适应性研究

针对目前高硫石油焦利用率低的问题,选取两种典型高硫石油焦(JL、US)分别与AQ006煤掺配,考查了掺配两种焦的可磨性、灰熔融特性、黏温特性、CO2反应性,并进行了气化模拟计算。结果表明:两种石油焦具有低灰、低挥发分、高硫、高发热量等特点,且两种焦在不同掺配比例下,配煤的可磨性指数均高于80,是优质的粉煤气化配煤原料。AQ006煤分别掺配两种焦的灰熔融温度均高于1500℃,添加石灰石可有效降低掺配质量分数25%JL焦和US焦(焦∶煤=1∶3)的配煤灰熔融温度至1 400℃以下,且在石灰石质量添加量为6%时,两种掺配焦的高温灰渣黏度在2～25Pa.s的温度区间都高于200℃,满足Shell气化炉操作要求。与单独JL焦、US焦相比,配煤的CO2反应性显著提高。模拟计算结果表明掺配石油焦加助熔剂方案与中国石化安庆分公司Shell气化炉现用配煤方案相比,有效气产量增大,比氧耗和比煤耗有所下降。

钾基复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响

以高硫石油焦为研究对象,探讨了水蒸气气氛下不同钾基催化剂、铁基催化剂以及K-Fe、K-Ca复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响。在1023 K、0.1 MPa下,钾基催化剂中KOH催化活性最高,而铁基催化剂中FeSO4催化活性最高;在KOH基础上添加铁基催化剂后其催化性能有所降低;在K-Ca复合催化剂中,5%KOH和3%CaO(质量分数)复配时,催化剂的催化性能最好,石油焦碳转化率达到最高值61.33%,继续增加CaO添加量,K-Ca复合催化剂的催化性能降低。采用BET和XRD对K-Ca复合催化剂的催化作用机理进行研究,发现CaO的造孔作用以及石油焦气化反应过程中生成的双金属碳酸盐K2Ca(CO3)2共同促进了气化反应的进行。而在压力增大的条件下,由于K-Ca复合催化剂中双金属碳酸盐K2Ca(CO3)2的晶型发生转变,导致其催化活性相比添加KOH催化剂时降低。

煤中掺配高硫石油焦的气化特性研究

利用同步热分析仪对高硫石油焦(JL焦)、淮北煤(LY煤)以及淮北煤中掺配不同比例的JL焦混样在常压条件下进行CO2气化研究,并对气化动力学进行了分析。研究表明,JL焦的气化反应活性远远低于LY煤,配入LY煤能够提高JL焦的气化反应性,降低活化能;1 150℃之前,转化率的实验值低于加权平均值,且与掺焦比例没有关系;1 150℃之后,转化率的实验值高于加权平均值,原因是LY煤灰中的矿物质对焦、煤混样的气化起到了催化作用。

高硫石油焦掺配LY煤气化实验研究

文章选择了RZ石油焦和LY煤为实验原料,将RZ高硫石油焦与LY煤进行配煤并添加KZ1#助熔剂,借助哈氏可磨性测定仪、智能灰熔融性测定仪、高温旋转粘度计以及热分析仪,进行灰熔融性、煤灰粘温特性、哈氏可磨性、热重分析等方面进行研究,结果表明：RZ石油焦和LY煤按照一定的配比混配后,可磨性指数减小;添加KZ1#助熔剂后,灰熔融温度可以降至1350～1400℃;在气化炉正常操作温度1400℃以上能够达到顺利排渣;且添加助熔剂后反应性指数明显升高等特性,均验证了高硫石油焦作为气化原料的可行性.

高硫石油焦制浆气化的理论实践研究

从高硫石油焦的成浆性、反应活性、灰熔点、可磨性及黏温特性方面对高硫焦气化可行性进行了理论分析,并介绍了高硫石油焦制浆气化的工业化实践情况及经验。结果表明:通过添加助剂、煤、煤灰或其他添加剂的掺烧等措施,水煤浆气化技术采用石油焦作为原料是完全可行的。

高硫石油焦的清洁利用工艺展望

石油焦是炼油厂延迟焦化装置的产品，具有热值高．灰分低．氦、硫含量较高．水分高．挥发分低等特点，其产量约为焦化原料油的25％～30％。上世纪90年代以前．我国炼油行业主要加工低硫含量的大庆原油。这期间国内炼油厂生产的石油焦具有良好的工业应用性能．能代替焦炭用于生产优质钢材。始建于1971年的中国石化集团武汉石油化工厂．其前身是规模巨大的武汉钢铁公司的一个提炼石油焦的车间．低硫石油焦经过精加工后生产的针状焦是生产电极的高品质原料．广泛应用于电解铝和电解铜等行业。

多喷嘴对置式气化炉试烧高硫石油焦总结

浙江石油化工有限公司多喷嘴对置式气化炉(6台气化炉,四开两备,设计操作压力6.5 MPa)于2020年开始掺烧其延迟焦化装置副产的石油焦(高硫石油焦处置困难、污染严重),其后一直在探索高比例掺烧或全烧石油焦的工作,并于2021年7月29日—8月30日开展了1^(#)气化炉全烧石油焦的试验。简介石油焦浆的制备与输送,详细介绍浙江石化石油焦浆气化的试验情况,包括粗合成气组分及气量、炉渣渣型及渣量、炉砖运行状况、黑水处理系统运行情况等,并对神华煤与石油焦气化的有效气及氢气生产成本进行了简要的对比分析。生产试验表明:多喷嘴对置式气化炉原料采用全石油焦(石油焦浆)是完全可行的,可实现高硫石油焦的高效、合理、环保利用;全石油焦气化时,气化炉操作温度提高,产气量较全煤工况高,有效气成分略有增加;但全石油焦气化在提高碳转化率、灰水系统防结垢及粗合成气脱硫等方面需进一步进行探索与优化改进。

高硫石油焦流化床洁净燃烧技术的工业应用

介绍了高硫石油焦的基础特性及国内外高硫石油焦流化床洁净燃烧技术的开发与工业应用情况,分析了循环流化床技术、增压流化床联合循环技术和整体煤气化联合循环技术的特点及存在的问题。提出加强高硫石油焦基础特性研究、开发适合我国国情的清洁燃烧技术的建议。

延迟焦化-石油焦制氢组合工艺技术

讨论了21世纪炼油厂发展延迟焦化-石油焦气化制氢组合工艺(以下简称组合工艺)的必要性和可能性;介绍了华东理工大学开发的以多喷嘴对置式气化技术为主的湿法石油焦气化技术;提出开发组合工艺技术的目的是在我国炼油工业加工劣质原油前提下,优化制氢原料,实现"以焦代油"和解决高硫石油焦出路。

石油焦基活性炭制备工艺对其吸附性能及孔结构的影响

我国石油焦资源丰富,尤其高硫石油焦应用受到限制,用其生产活性炭前景广阔。但石油焦孔隙率低,直接活化性能很差,通过预炭化、成型、配入辅助物,可以大大改善活性炭吸附性能。通过在金山石油焦中配入少量的太西无烟煤后,在560℃下炭化,经过810℃活化7h,所得活性炭的碘值为855.38mg/g,亚甲蓝值为104.90mg/g。用BET法计算了总比表面积,用BJH法计算了中孔比表面积、比孔容的孔径分布等。

沙特含硫原油重油清洁化加工方案的探讨

以加工12×10 6 t/a沙特含硫原油为例,采用清洁化生产模式,减压渣油采用溶剂脱沥青+IGCC和延迟焦化+IGCC两种消除高硫沥青和石油焦污染的加工工艺,两种加工工艺的技术经济分析结果表明,两种加工路线在技术方面都是可行的。