煤焦油加氫裝置升級改造為廢礦物油加氫裝置

沈 輝

(山東寶塔新能源有限公司，山東 淄博 255100)

近年來，廢礦物油處理處置備受關注。如廢礦物油，隨意傾倒會污染土壤和水源，危害人體健康，但是經過科學提煉精制后可以產出潤滑油基礎油，將實現(xiàn)危險廢物變寶物。廢礦物油經過科學、規(guī)范化處理，變成可利用的再生資源，從而實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。據環(huán)保部門數據顯示，目前國內擁有廢礦物油回收處理資質的專業(yè)化企業(yè)和綜合處理企業(yè)共有523家，核準的年回收處理能力僅1070萬t。按統(tǒng)計內保守估算，剩余超過2000萬t的廢礦物油基本由無資質企業(yè)進行處理或無任何環(huán)保處理措施直接排放。從目前該行業(yè)回收處理主體看，國內已具有資質的處理企業(yè)呈現(xiàn)規(guī)模小、處理能力不足的狀態(tài)，基本上處于“小作坊式”階段，生產和經營條件極為簡陋，未能形成較有知名度和較大規(guī)模的企業(yè)。然而，隨著國家政策的不斷加碼，廢礦物油再生市場發(fā)展也迎來契機，目前，已有優(yōu)秀企業(yè)也在積極探索，助力行業(yè)加速發(fā)展。

1 煤焦油加氫裝置簡介

我公司是山東省第一家建成投產的煤焦油加氫企業(yè)，是淄博市唯一指定的煤焦油危廢處理定點單位。公司投資5.6億元建設的20萬t/a煤焦油高壓加氫裝置于2015年10月建成并投入生產，主要生產能替代國五、國六標準汽油、柴油的輕芳烴和重芳烴。裝置分為原料預處理單元、加氫改質單元、分餾單元、酸性水處理單元。在原料預處理單元中，煤焦油脫水、脫渣，減壓分離出煤瀝青組份，為加氫單元生產合格的餾分油。在加氫改質單元，原料在高溫、高壓及催化劑作用下，與氫氣發(fā)生脫硫、脫氮、脫氧、烯烴飽和、重質油裂化等反應。在分餾單元，加氫油通過常減壓蒸餾分離出輕芳烴和重芳烴及未轉化油，輕芳烴和重芳烴作為產品出裝置，未轉化油返回加氫改質單元回煉。原料煤焦油主要來源為淄博市周邊焦化行業(yè)和建陶行業(yè)小型煤氣發(fā)生爐副產的煤焦油。因淄博市開展建陶行業(yè)優(yōu)化升級工作，同時加大安全環(huán)保整治力度，取締小型煤氣發(fā)生爐，致使煤焦油產生量大幅度減少，原料采購困難，企業(yè)生產負荷極低。如從外地調運原料，運費過高，生產成本大幅增加，同時受國際油價影響，油品價格長期低迷，導致企業(yè)經濟效益損失嚴重。另一方面，現(xiàn)有廢機油回收處理行業(yè)，多采用酸堿洗滌處理，生產再生潤滑油，副產大量廢酸油渣，無法有效環(huán)保處理，隨著國家環(huán)保政策日趨嚴格，廢酸油渣無處排放，環(huán)境污染問題日趨嚴重，山東地區(qū)每年約產生100萬t的廢礦物油無法有效環(huán)保回收。現(xiàn)有廢礦物油加工行業(yè)，多數采用酸堿洗滌處理工藝，工藝落后，且產生大量廢酸油渣，環(huán)保問題突出，急需進行產業(yè)升級。為拓寬原料渠道，同時實現(xiàn)綠色環(huán)保處理廢機油，生產能夠替代的環(huán)保型潤滑油基礎油等高附加值化工產品，我公司組織技術人員開展科技攻關，并與國內科研院所合作，研發(fā)高效專用催化劑，利用原有高壓加氫裝置，進行技改升級。

2 廢礦物油精制工藝

廢礦物油精制工藝最初是酸堿洗滌加白土精制,因為個別指標不合格后來改為溶劑精制,但溶劑精制成本較高,不適和大規(guī)模工業(yè)生產，產品氧化安定性、顏色、氣味、酸值破乳化性指標上不合格。加氫精制工藝最早應用于天然潤滑油加工，得到的產品性能優(yōu)異，種類豐富。作為無污染再生精制工藝的代表，近年來在廢礦物油再生中逐步受到重視。與酸堿洗滌+白土精制工藝、溶劑洗滌工藝相比，加氫工藝具有以下特點：(1)生產的基礎油產品粘度指數高。(2)可獲得更高的基礎油產品收率。(3)基礎油產品氧化安定性好。(4)可副產超低硫柴油汽油調和組份。(5)原料適應性強，可使用劣質原料生產優(yōu)質潤滑油基礎油。由于廢礦物油中含有水分、金屬屑、瀝青質等固體雜質以及汽油、柴油等輕質組份，因此在加氫精制前需要對廢礦物油進行沉淀、減壓蒸餾等預處理。經過預處理后得到的廢潤滑油依然含有多種氧化物，主要以羧基酸、羥基酸、羧酸酯類、 醛酮類為主。 這類含氧化合物加氫難度最低，經過加氫反應并伴隨著縮合開環(huán)、脫烷基異構化等反應，最終形成相應的烴類。 而廢潤滑油中含量較高的飽和烴、芳香烴，在加氫條件下一般不發(fā)生反應；而廢礦物油中存在的少量烯烴，則在加氫過程會發(fā)生加成反應生成相應的飽和烴。由于含有的潤滑油基礎油種類及添加劑的不同，廢礦物油中可能還含有含硫化合物、含氮化合物、氯烴等其他化合物。這些化合物在加氫后，會形成相應的烴、硫化物、氮化物及氯化氫，在相同的加氫反應條件下，含硫化合物加氫的難度與氯烴相當，而含氮化合物的加氫則相對比較困難，且只有在較嚴苛的加氫反應條件下，才能徹底地脫除這些化合物。廢礦物油中含有的金屬離子會在加氫過程出置換出來，沉降在催化劑表面，造成催化劑堵塞失去活性。目前制約廢礦物油加氫工藝推廣的主要原因是需開發(fā)出一種抗堵塞、選擇性強、適應性強的高效催化劑。我公司與相關科研院所開發(fā)的加氫專用催化劑級配方案，可有效降低固體顆粒及其他污染物，對廢礦物油原料非常有效。通過大量實驗，我們優(yōu)選出多種不同尺寸、不同活性金屬配方、不同形狀形的專有催化劑進行級配使用，解決催化劑容易堵塞的問題；催化劑的活性由低到高排布，逐級加氫，解決催化劑表面容易結焦堵塞的問題；保護劑、脫金屬劑、預加氫精制劑組合使用，解決某原有催化劑的局限性或使用原有催化劑帶來的副產物等。通過改變廢潤滑油的組成成分，繼而得到品質優(yōu)異的再生油基礎油，是一種再生效率高、環(huán)境友好的廢潤滑油再生工藝。技改項目使用預處理凈化-加氫精制-加氫改質-減壓分餾組合工藝，符合《廢礦物油回收利用污染控制技術規(guī)范》(HJ607-2011)要求，是目前廢機油再精制先進工藝。

3 廢礦物油的利用簡介

中國廢礦物油產品雖然一直未被廢棄，但是廢礦物油的有效利用卻一直成效不大，且進展緩慢。與美國和歐洲國家相比，中國的廢礦物油回收和再生仍處于相對初期階段。目前我國每年大約有3000萬t廢礦物油產生，其中廢潤滑油就有550萬t，這正是一筆很大的“財富”。近年以來，全國多個省份同時展開治理風暴，對廢礦物油的私下交易、違法污染處理進行了嚴格的整治和執(zhí)法，我們需要采用先進、規(guī)范的廢潤滑油再生基礎油的工藝技術，喚醒沉睡的‘城市油田’。未來我們將在規(guī)模上要向30萬t產能挺進；在質量上向價值鏈高端的品牌潤滑油挺進；在技術上向全國領先的目標挺進。“在技術方面，我公司也在一直尋求創(chuàng)新和突破。”對于以自身研發(fā)與科技優(yōu)勢為基礎，重視高新科技實用性產品的開發(fā)與生產，并將最新科研成果轉化為生產力，促進高新技術產業(yè)化的高新企業(yè)，雖然目前我國廢礦物油再生行業(yè)仍待繼續(xù)規(guī)范，技術也待突破，但是在國家政策的支持和各大環(huán)保企業(yè)競爭的推動下，可以預見，廢礦物油再生產業(yè)前景廣闊，整個行業(yè)的發(fā)展也值得期待。