中低溫煤焦油加氫技術(shù)研究

賀彥峰 李萬飛(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319)

中低溫煤焦油加氫技術(shù)研究

賀彥峰 李萬飛(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319)

中低溫煤焦油是一種具有較強(qiáng)粘性的暗褐色液體，其含有大量的氧化合物和烷狀烴類物質(zhì)。通過加氫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)中低溫煤焦油向燃料用油方向的能源轉(zhuǎn)化。本文首先分析了中低溫煤焦油的構(gòu)成，進(jìn)而對中低溫煤焦油加氫技術(shù)的原理、目的、流程和技術(shù)路線展開研究，最后對如何實(shí)現(xiàn)中低溫煤焦油加氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提出建議和構(gòu)思。希望能對煤焦油行業(yè)中低溫加氫技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展產(chǎn)生一些助力。

中低溫煤焦油；加氫技術(shù)；技術(shù)路線

近些年來我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模和成果不斷提高，這離不開能源作為供應(yīng)保障的鼎力支撐。在我國能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)了相當(dāng)大的比例。因此，對煤炭資源的進(jìn)一步開發(fā)利用成為了焦化企業(yè)首要的課題。煤焦油是煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中的附產(chǎn)品，即煤炭經(jīng)過熱解從而生成的副產(chǎn)物，屬于十分重要的應(yīng)用能源。根據(jù)干餾溫度的不同，可以將煤焦油分為低溫、中溫、高溫三類。本文研究的中低溫煤焦油由于其含有大量的氧化合物和烷狀烴類物質(zhì)，通過加氫技術(shù)轉(zhuǎn)換，可以生產(chǎn)出日常化工品和清潔燃料用油。該技術(shù)是焦化企業(yè)廣泛關(guān)注的熱門研究對象，同時(shí)也是未來中低溫煤焦油深加工的發(fā)展趨勢。

1 煤焦油加氫的原理及目的

煤焦油是煤炭熱解后獲得的液態(tài)產(chǎn)品，其中含有大量烯烴等不飽和烴。同時(shí)硫、氮、氧和金屬化合物也占據(jù)了一定的比例。由于其光、儲存和氧化安定性較差。因此，必須要經(jīng)過加工處理才能夠生產(chǎn)使用。合理利用加氫技術(shù)可以完成對煤焦油內(nèi)不需要物質(zhì)或雜質(zhì)的脫除。簡單來講，煤焦油加氫的原理就是通過加入的氫物質(zhì)作為反應(yīng)物，使煤焦油內(nèi)發(fā)生脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬反應(yīng)或烴類飽和反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分類轉(zhuǎn)化、脫除和分離的過程。加氫產(chǎn)物經(jīng)過分離處理后，再通過后續(xù)加工，從而生產(chǎn)出清潔燃料能夠?yàn)閲矣皖惸茉吹木o缺壓力提供極大的支持。

2 煤焦油加氫的工藝流程

中低溫煤焦油加氫工藝的實(shí)施要確保在一定的溫度和壓力內(nèi)，添加適量的催化劑使硫、氮脫離，并將不飽和烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為飽和烴化合物。具體操作流程為：首先將煤焦油脫水去雜，進(jìn)而將氫氣加熱進(jìn)行加氫反應(yīng)，待反應(yīng)充分結(jié)束后進(jìn)行冷卻，之后在分離器的作用下使產(chǎn)物分離為氣液兩種形態(tài)。其中的氫氣可以循環(huán)利用，而分離出的液體則在分餾塔的作用下分別生成汽油和柴油等燃料用油的過程。

3 對中低溫煤焦油加氫技術(shù)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的探究

3.1 原料預(yù)處理

原料預(yù)處理是中低溫煤焦油加工的首要環(huán)節(jié)，而且十分重要，對于終產(chǎn)品的質(zhì)量影響極大。首先，要將煤焦油中少量水分、鹽類和雜質(zhì)進(jìn)行脫除處理。目前焦化企業(yè)廣泛使用的是電脫鹽脫水方法，該方法可以有效清除原料的鹽類雜質(zhì)；其次，原料中還含有大量的酚類物質(zhì)，此類物質(zhì)對于設(shè)備具有腐蝕侵害，如果不進(jìn)行脫除處理，對于油品的燃燒性能、安全性和穩(wěn)定性都會帶來極大干擾和影響；此外，煤焦油中還含有瀝青等粘稠狀物質(zhì)，因此在加氫技術(shù)實(shí)施之前，要先將瀝青等物質(zhì)分餾，確保原料保持純凈。

3.2 加氫技術(shù)路線

煤焦油加氫技術(shù)包括：①固定床加氫精制技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是：流程簡單、投資小。但輕油產(chǎn)品收率低，僅能處理小于350攝氏度的餾分；②固定床加氫裂化技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是：能夠在加氫裂化階段使350攝氏度至500攝氏度的減壓餾分油裂化成低于350攝氏度的輕油，油品收率較高；③全餾分煤焦油固定床加氫裂化技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是：不僅提高了煤焦油的利用率，還能最大限度地把煤焦油原料轉(zhuǎn)化成輕油產(chǎn)品；④延遲焦化一固定床加氫裂化聯(lián)合加工技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是：一次性的處理量比較大，效率較高，并降低了煤焦油加工的投資費(fèi)用、操作費(fèi)用和加工成本，在一定程度上提高了煤焦油加工的經(jīng)濟(jì)效益；⑤懸浮床加氫裂化；⑥沸騰床加氫裂化。懸浮床和沸騰床的技術(shù)特點(diǎn)是：較為先進(jìn)，且催化劑呈流動(dòng)狀態(tài)，能夠有效避免因原料攜帶污染物而導(dǎo)致沉積和結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生，降低催化劑床層堵塞的概率。此外，這兩項(xiàng)技術(shù)雖然前期投資較大，但對于煤焦油的轉(zhuǎn)化率和輕油產(chǎn)品收率都十分高。以上6種加工路線各有利弊，然而其原理都是一致的，而且后期都是使用固定床加氫技術(shù)。它們工藝的本質(zhì)區(qū)分在于預(yù)處理之間的差異。因此對于技術(shù)路線的選擇要結(jié)合企業(yè)實(shí)際資金情況，尤其對企業(yè)自身煤焦油質(zhì)量和資源要有足夠認(rèn)識，并對油加氫后得燃料油質(zhì)量以及成品油價(jià)格做好充分調(diào)查和研究再做決定。一般來講，假如企業(yè)煤焦油質(zhì)量好且加工規(guī)模小，那么可以選取固定床和延遲焦化，而煤焦油加工規(guī)模較大且原料中含有大量的瀝青和金屬雜質(zhì)，那就需要使用懸浮床和沸騰床加氫裂化技術(shù)。

4 中低溫煤焦油加氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展建議和構(gòu)思

首先，應(yīng)該陸續(xù)淘汰規(guī)模較小煉焦企業(yè)，進(jìn)而逐漸向規(guī)模化、節(jié)能化煤焦油企業(yè)發(fā)展目標(biāo)邁進(jìn)；其次，加大對加氫技術(shù)所產(chǎn)生合成氣的使用效率，以促進(jìn)中低溫煤焦油的產(chǎn)量。這就需要焦化企業(yè)在規(guī)劃和改造項(xiàng)目時(shí)，重視產(chǎn)業(yè)聚集的投入，以形成連鎖效應(yīng)；最后，加大對國外先進(jìn)加氫技術(shù)的學(xué)習(xí)和考察，加緊自主研發(fā)的同時(shí)，積極與相關(guān)科研單位合作和交流，以全面促進(jìn)企業(yè)中低溫煤焦油技術(shù)的成熟和穩(wěn)定。此外，還要不斷完善構(gòu)建和研發(fā)互動(dòng)平臺，以加大產(chǎn)業(yè)化凝聚力。

總之，隨著中低溫煤焦油深加氫技術(shù)的不斷豐富和成熟，我國焦化企業(yè)煤焦油深加工領(lǐng)域已經(jīng)取得了喜人的成就。然而，一些企業(yè)在加工中仍存在很多問題和不足。這就需要煤焦油行業(yè)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)、不斷求實(shí)進(jìn)取并加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和引進(jìn)，這樣才能確保企業(yè)能夠在市場競爭如此激烈的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)生存和發(fā)展。

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