中低溫煤焦油加氫技術(shù)研究

何彥兵 甘伊楠(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

何彥兵 甘伊楠(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)

煤焦油是一種重要的資源，近年來隨著中低溫煤焦油加氫技術(shù)的逐漸成熟與發(fā)展，從而開辟了制取優(yōu)質(zhì)清潔汽油與柴油的新途徑，有效彌補(bǔ)了國內(nèi)車用燃料市場的缺口。本文從對煤焦油加氫技術(shù)的原理和基本流程分析入手，重點(diǎn)探究中低溫煤焦油加氫技術(shù)的種類和優(yōu)缺點(diǎn)，最后對國內(nèi)中低溫煤焦油加氫技術(shù)的發(fā)展提出個人建議，希望能對未來煤焦油行業(yè)中低溫加氫技術(shù)的更新與完善提供一絲參考。

中低溫煤焦油；加氫技術(shù)；發(fā)展建議

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于能源的需求與日俱增，如何創(chuàng)新研發(fā)加工技術(shù)進(jìn)而有效利用現(xiàn)有資源成為了各國普遍的認(rèn)知。我國煤炭資源豐富，占據(jù)了國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的3/4。煤焦油作為煤炭加工的附屬產(chǎn)品，其資源應(yīng)用和開發(fā)價值極高。然而長期以來，部分中低溫煤焦油加工技術(shù)相對滯后，不僅在產(chǎn)品加工種類、數(shù)量和質(zhì)量上無法得到有效保證，而且造成了煤焦油資源的大量浪費(fèi)，同時對環(huán)境也造成了巨大的危害影響。因此，加工技術(shù)創(chuàng)新和改革勢在必行。目前，中低溫煤焦油加工中應(yīng)用加氫技術(shù)可以很好地解決上述問題，所生產(chǎn)的清潔汽油和柴油，既實(shí)現(xiàn)了資源的高效和環(huán)保利用，又極大提升了煤焦油加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤焦油加氫的原理和基本流程

(1)煤焦油加氫的原理 煤焦油的化學(xué)成分十分復(fù)雜，并呈液態(tài)形式存在，其中酸度和膠質(zhì)占據(jù)很大比重，而且含有大量硫、氮、氧和金屬化合物以及烷烴、烯烴、芳烴等不飽和烴。因此，化學(xué)性質(zhì)和安全性能極其不穩(wěn)定，且存儲性能也較差，無法直接作為燃料使用。傳統(tǒng)加工方法多采取干餾或氣化的工藝加工，分解效果并不理想。通過在中低溫煤焦油深加工中運(yùn)用加氫技術(shù)，進(jìn)而使煤焦油內(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、脫除和分離的目的，這就極大提升了產(chǎn)品的安全性能和質(zhì)量，確保生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、清潔和環(huán)保的能源。

(2)煤焦油加氫的基本流程 首先，煤焦油要做脫水、去雜質(zhì)處理，之后加入氫原料并加熱確保煤焦油充分發(fā)生加氫反應(yīng)；其次，將加氫產(chǎn)物做冷卻處理，之后進(jìn)行氣液分離。分離出的氫氣可以循環(huán)利用，液體則在分餾塔的作用下重新進(jìn)行類別分離。分離塔底部的黃色透明液體稱為重油，重油經(jīng)過加工重整可以變?yōu)椴裼汀６蛛x塔中的無色透明液體稱之為石腦油，經(jīng)過繼續(xù)加工重整將會變?yōu)槠汀?/p>

2 中低溫煤焦油加氫工藝技術(shù)的種類及優(yōu)缺點(diǎn)

(1)預(yù)蒸餾－固定床加氫 中、低溫煤焦油預(yù)蒸餾－固定床加氫工藝采用蒸餾預(yù)處理的技術(shù)手段，從而有效降低加氫進(jìn)料的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及重金屬的含量，從根本上解決了固定床加氫裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的難題。預(yù)蒸餾－固定床加氫工藝具有易于操作、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行穩(wěn)定和效益高等優(yōu)點(diǎn)，因而該技術(shù)多應(yīng)用于柴油的產(chǎn)品與調(diào)和生產(chǎn)中，即重質(zhì)燃油等方面。基于其產(chǎn)品軟化和延度較差的特性，并不適合生產(chǎn)瀝青等建筑材料。

(2)延遲焦化－固定床加氫 中、低溫煤焦油延遲焦化－固定床加氫工藝，是指在特定溫度下，運(yùn)用全餾分進(jìn)料的流程，進(jìn)而將重質(zhì)裂化，以獲得氣體和輕質(zhì)成分，并將膠質(zhì)和瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化為焦炭，最后通過固定床加氫的工藝生產(chǎn)出柴油和石腦油。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過延遲焦化技術(shù)，將重油中的一部分輕油分離出來進(jìn)行加氫制取輕質(zhì)燃料油，極大提高了輕油的收率，從長期的設(shè)備損耗來看，此項(xiàng)技術(shù)十分經(jīng)濟(jì)實(shí)用。其缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，而且對資源的整體利用效率不高。

(3)懸浮床加氫裂化 中、低溫煤焦油懸浮床加氫裂化工藝，是指把煤焦油中的重油轉(zhuǎn)化為輕油，即從重油中多提取30%以上輕油的技術(shù)。它的技術(shù)特點(diǎn)是催化劑是呈流動性的，在反應(yīng)中能夠把熱量帶走，從而有效降低污染物沉積所造成的床層堵塞難題。該工藝是目前較為先進(jìn)的技術(shù)，社會關(guān)注度很高，而且正處于工業(yè)化推廣和實(shí)施階段。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行周期長、輕油收率高、反應(yīng)活性好，收油率最高可達(dá)92%。缺點(diǎn)是工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)不足，有待進(jìn)一步的實(shí)踐考證。

3 中低溫煤焦油加氫工藝中關(guān)于改進(jìn)催化劑的必要思考

首先，要針對性地研發(fā)加氫催化劑，因?yàn)槊航褂偷某煞质謴?fù)雜，只有加大研發(fā)新型材質(zhì)的催化劑，才能確保針對性的催化并提高產(chǎn)率；其次，煤焦油中部分物質(zhì)會干擾催化劑的活性與功效，這就需要加大對特殊物質(zhì)的研發(fā)，進(jìn)而找到更好的解決策略；最后，固定床加氫工藝會降低催化活性，導(dǎo)致煤焦油中各種化合物不能有效脫除和分離，這就造成了產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性，因此如何改良和優(yōu)化催化劑是目前亟待解決的重要問題。

4 對中低溫煤焦油深加工行業(yè)發(fā)展的建議分析

首先，應(yīng)該整合現(xiàn)有分散的加工布局，因?yàn)槊航褂图庸ば袠I(yè)需要大規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境，才能有效運(yùn)用先進(jìn)加工技術(shù)，并提高生產(chǎn)效率和效益，最大限度的降低對環(huán)境的污染，因此，中低溫煤焦油深加工行業(yè)應(yīng)逐漸向規(guī)模化、集中化趨勢發(fā)展；其次，加大對中低溫深加工技術(shù)的學(xué)習(xí)、交流和創(chuàng)新，不能滿足于現(xiàn)狀，要不斷向國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)相關(guān)科研單位取經(jīng)，進(jìn)而從技術(shù)層面上始終保持先進(jìn)和完善；最后，加大對加工產(chǎn)品的研發(fā)能力，不斷創(chuàng)造新型產(chǎn)品，以滿足社會的不同需求，且對于擴(kuò)大企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和提升行業(yè)競爭力都具有不可替代的作用。

總之，我國既是能源生產(chǎn)大國又是能源消費(fèi)大國，且煤炭能源是不可再生的。煤炭作為我國重要的支柱能源，因此加大對煤焦油深加工技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。近些年來，我國中低溫煤焦油加氫技術(shù)不斷豐富和擴(kuò)展，已經(jīng)取得了巨大的成果。然而加工中存在的問題也有很多，因此，煤焦油行業(yè)還要繼續(xù)堅(jiān)持與時俱進(jìn)，不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而使中低溫煤焦油加氫技術(shù)能夠更好滿足行業(yè)和社會的需求。

[1]范建鋒，張忠清.中溫煤焦油加氫生產(chǎn)清潔燃料油試驗(yàn)研究[J]煤炭學(xué)報，2013，38(10):1868-1872.

[2]姚春雷，全輝，張忠清.中、低溫煤焦油加氫生產(chǎn)清潔燃料油技術(shù)[J].化工進(jìn)展，2013， 32(3):501-503.

[3]張曄，趙亮富.中低溫煤焦油催化加氫制備清潔燃料油研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2009，32(3):48-51.