高溫煤焦油全餾分加氫方案初探

楊 濤，孟兆會

高溫煤焦油全餾分加氫方案初探

楊 濤，孟兆會

（中國石化撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

高溫煤焦油是一種縮合程度高、稠環芳烴含量高、金屬及機械雜質含量高的劣質原料，常規固定床加氫技術難以直接加工。采用沸騰床加氫和固定床加氫組合工藝方案，直接加工高溫煤焦油全餾分，并在實驗室中試裝置上進行了考察試驗。試驗結果表明，該組合工藝不僅大大提高了煤焦油的利用率，保證了裝置長周期穩定運轉，并且可以生產清潔的石腦油和柴油組分，是提高企業經濟效益的有效途徑之一。

煤焦油；沸騰床；固定床；加氫

煤焦油是煤在干餾和氣化過程中得到的液體產物，如果加熱終溫不同，其對應的性質及組成差異很大。與中低溫煤焦油相比，高溫煤焦油是一種縮合程度高、稠環芳烴含量高、金屬含量及機械雜質含量高[1,2]的劣質原料。目前煤焦油加工主要分為兩個方面：一種用于生產化工原料，如分離得到酚等化工原料，重組分用于生產瀝青或焦炭[3,4]，但由于受加工技術限制，加工過程能耗高且環境污染嚴重，煤焦油綜合利用率低；另外一種是通過加氫將煤焦油轉化成清潔、環保，且市場需求度高的燃料油。目前加氫手段受社會青睞度較高，但此手段所加工的煤焦油局限在性質相對較好的中低溫煤焦油范圍內。對于性質更差的高溫煤焦油，只能是對切尾后的餾分進行加氫，而對高溫煤焦油全餾分的加氫，尚無工業應用的報道。

本文采用沸騰床和固定床組合加氫技術，在實驗室中試裝置上，考察了全餾分高溫煤焦油的加氫轉化效果，并對生成油性質進行了剖析，提出了可行的加工方案。

1 實驗部分

1.1 原料油

試驗原料為河南某企業的高溫煤焦油。煤焦油是煤熱解餾出物，其性質與原油有顯著的差別，由表1的原料性質可以看出：煤焦油密度大于1，比石油減壓渣油的密度高10%～20%；煤焦油氫碳原子比很低，說明其芳烴、膠質含量較高； N含量比較高，金屬元素中鐵、鈣、鈉的含量非常高；殘炭含量比較高，會使催化劑很快積炭失活。

1.2 技術路線選擇

由于高溫煤焦油性質的特殊性，如果直接采用固定床加氫裝置加工，會造成催化劑的快速失活和床層堵塞，無法維持正常操作。通常采用的方法是將煤焦油通過蒸餾得到350 ℃前的餾分，經過加氫精制生產輕質燃料油[5,6]，這個過程只有不到50%煤焦油能夠作為固定床原料轉化成高價值產品，資源利用率低。本試驗的目的是探索一種能夠高效加工高溫煤焦油全餾分的方法，提高煤焦油的利用率。根據煤焦油原料的性質特點，首先采用沸騰床預處理單元對高溫煤焦油全餾分進行預加氫，產物經分餾排出氣體和部分未轉化殘渣，未轉化殘渣可以部分循環回沸騰床反應器。沸騰床中間餾分油經過固定床加氫精制和加氫裂化反應器后生產清潔石腦油和清潔柴油[7,8]，而加氫尾油循環回固定床加氫精制反應器入口。原則流程圖如圖1。

2 結果及討論

2.1 沸騰床預處理單元

中石化撫順石油化工研究院、洛陽工程有限公司和金陵分公司共同開發了STRONG沸騰床加氫技術，目前該技術正在進行工業示范試驗[9]。由于沸騰床加氫反應器內催化劑呈沸騰狀態，反應溫度均一，傳質傳熱速度快，反應器壓降小且恒定，很好的解決了高溫煤焦油固定床加氫過程帶來的一系列問題。另外，沸騰床反應器還能實現催化劑在線加排，維持催化劑活性穩定，延長裝置運行周期。

沸騰床預處理單元以高溫煤焦油全餾分為原料，采用FEM系列催化劑（見表2），將煤焦油中高溫裂解產生的稀烴加氫，轉化和脫除了絕大部分的含氧化合物，脫除大部分的S、N、金屬等雜質，同時進行適度的加氫轉化，使餾程大幅度前移。生成物通過分離單元將氣體、水、部分未轉化尾油排出裝置，中間餾分油的性質降低到固定床加氫裝置長周期運轉允許的范圍，為煤焦油固定床加氫深度轉化和長周期運轉奠定了基礎。

沸騰床加氫工藝條件和生成油全餾分性質見表3和表4。和常規的固定床路線相比，煤焦油的利用率提高至86.6%。

2.2 固定床加氫單元

固定床加氫單元的原料為沸騰床生成油中小于500 ℃的餾分，其性質見表 4。通過沸騰床預處理單元，煤焦油性質大大改善，從而簡化了固定床加氫單元的流程。

固定床加氫單元采用加氫精制-加氫裂化一段串聯工藝。一反裝填脫氮活性高的 FF系列加氫精制催化劑，對原料進行深度加氫；二反裝填優選的FC系列加氫裂化催化劑，將精制后的煤焦油加氫轉化，再經分餾塔切割出液化氣、石腦油和柴油調和組分等產品，分餾塔底未轉化油循環到一反繼續加氫反應。未轉化油循環后改善了加氫精制進料性質，降低了加氫精制反應器的反應難度，減小了溫升。

固定床生成油各餾分收率見表 5，相關性質見表 6。石腦油餾分可以作為催化重整的原料；柴油收率高達73.4%，且柴油質量較好，十六烷值高達51，可以作為柴油調和組分。

3 結 論

（1）采用沸騰床-固定床組合加氫工藝流程能夠直接加工高溫煤焦油全餾分，高價值產品收率高，資源利用率高，經濟性好。

（2）利用沸騰床技術來對煤焦油預處理，充分發揮了沸騰床技術的特點，保證了裝置的穩定運轉。

（3）由于預處理單元的運轉穩定性和中間產物質量好，固定床加氫單元流程簡單，加氫效果好，能夠穩定的生產優質的石腦油和柴油餾分。

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2.7 分子熒光發射光譜

對標題分子在 CIS/DFT B3LYP/3-21+G//TD DFT/B3LYP/6-311+G(d,p)水平上進行了計算。模擬結果(圖7)顯示, 阿托伐他汀分子在344.0 nm處有較強熒光發射峰，與實驗值（348 nm）基本吻合。

3 結 論

對標題分子采用量子化學理論和方法進行了優化。計算并模擬了該降血脂藥物分子的五大分子光譜(UV-Vis譜， IR譜, Raman光譜,1HNMR 以及熒光光譜等)，模擬結果與實驗基本相合。

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Study on Hydrogenation Schemes of High-temperature Coal Tar

YANG Tao，MENG Zhao-hui
（Sinopec Fushun Research Institute of petroleum and petrochemicals, Liaoning Fushun 113001, China）

High-temperature coal tar is inferior material with high content of metal, mechanical impurities and polycyclic aromatic. Besides, its condensation degree is too high to be taken as the feed of fixed-bed directly. In the paper, the integration technology of ebullated-bed and fixed-bed was adopted to directly process the whole fraction of high-temperature coal tar, meanwhile, pilot tests were carried out. The results indicate that the integration technology can raise the utilization rate of coal tar, keep the unit operate stably, and ultimately produce clean naphtha and diesel; the technology is also one of the effective ways to increase economic returns.

Coal tar; Ebullated bed; Fixed bed; Hydrogenation

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）05-0901-03

國家高技術研究發展計劃（863計劃），項目號：2011AA05A203。

2015-03-16

楊濤（1978-），男，湖北洪湖人，高級工程師，2000年畢業于石油大學（華東）化學工程專業，研究方向：從事煉油技術研究工作。E-mail：yt.fshy@sinopec.com，電話：024-56389731。