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，將實現危險廢物變寶物。廢礦物油經過科學、規范化處理，變成可利用的再生資源，從而實現了資源的循環利用。據環保部門數據顯示，目前國內擁有廢礦物油回收處理資質的專業化企業和綜合處理企業共有523家，核準的年回收處理能力僅1070萬t。按統計內保守估算，剩余超過2000萬t的廢礦物油基本由無資質企業進行處理或無任何環保處理措施直接排放。從目前該行業回收處理主體看，國內已具有資質的處理企業呈現規模小、處理能力不足的狀態，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模的企業。然而，隨著國家政策的不斷加碼，廢礦物油再生市場發展也迎來契機，目前，已有優秀企業也在積極探索，助力行業加速發展。

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，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和建陶行業小型煤氣發生爐副產的煤焦油。因淄博市開展建陶行業優化升級工作，同時加大安全環保整治力度，取締小型煤氣發生爐，致使煤焦油產生量大幅度減少，原料采購困難，企業生產負荷極低。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，導致企業經濟效益損失嚴重。另一方面，現有廢機油回收處理行業，多采用酸堿洗滌處理，生產再生潤滑油，副產大量廢酸油渣，無法有效環保處理，隨著國家環保政策日趨嚴格，廢酸油渣無處排放，環境污染問題日趨嚴重，山東地區每年約產生100萬t的廢礦物油無法有效環保回收。現有廢礦物油加工行業，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，環保問題突出，急需進行產業升級。為拓寬原料渠道，同時實現綠色環保處理廢機油，生產能夠替代的環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,不適和大規模工業生產，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、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生反應；而廢礦物油中存在的少量烯烴，則在加氫過程會發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，繼而得到品質優異的再生油基礎油，是一種再生效率高、環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法，我們需要采用先進、規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新和突破。”對于以自身研發與科技優勢為基礎，重視高新科技實用性產品的開發與生產，并將最新科研成果轉化為生產力，促進高新技術產業化的高新企業，雖然目前我國廢礦物油再生行業仍待繼續規范，技術也待突破，但是在國家政策的支持和各大環保企業競爭的推動下，可以預見，廢礦物油再生產業前景廣闊，整個行業的發展也值得期待。