煤焦油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)

張連文　王小青

摘 要：我國屬于缺油、少氣、富煤的國家，我國的能源儲備特點(diǎn)決定了煤焦油加工技術(shù)在我國能源未來發(fā)展的重要性。煤焦油的主要組成成分為芳香類化合物、不飽和烴類化合物、硫醇類物質(zhì)以及胺類，本文針對當(dāng)前我國化工產(chǎn)業(yè)煤焦油的轉(zhuǎn)換工藝，逐級探索煤焦油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤焦油；加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)

我國豐富的煤炭資源造就了我國極端重視煤焦油轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展，煤焦油是一種具有刺激性的物質(zhì)，主要是煤炭進(jìn)行干餾過程的產(chǎn)物。煤炭在熱解過程中的不同溫度，代謝出了不同種類的煤焦油物質(zhì)：小于800攝氏度的條件下的代謝物為低溫煤焦油；在800攝氏度到1000攝氏度區(qū)間條件下的代謝物為中溫煤焦油；大于1000攝氏度的條件下代謝物為高溫煤焦油，煤焦油的性質(zhì)及組成不同主要取決于不同的熱解工藝。

1 煤焦油加氫目的及原理

煤焦油是一種液態(tài)產(chǎn)品，屬于煤炭熱解后獲得的代謝產(chǎn)物，其主要組成物質(zhì)是大量烯烴等不飽和烴，組成物中還有占據(jù)一定比例的氮、硫、金屬化合物和氧等物質(zhì)。煤焦油自身的存儲和氧化安定性較差，在光線照射下物質(zhì)組成也極不穩(wěn)定。因此，所有煤焦油產(chǎn)品必須經(jīng)過一定的加工處理才能夠進(jìn)行使用。煤焦油加氫技術(shù)就是將煤焦油混合物內(nèi)不必要的雜質(zhì)和物質(zhì)進(jìn)行脫除，進(jìn)而產(chǎn)生商業(yè)使用產(chǎn)品。簡單來講，煤焦油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)就是通過對煤焦油進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化處理，使煤焦油混合物內(nèi)發(fā)生脫氮、脫硫、脫金屬、脫氧反應(yīng)或烴類飽和反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)混合物質(zhì)的分類轉(zhuǎn)化，將化工生產(chǎn)不需要的雜質(zhì)進(jìn)行脫除和分離的過程。通過加氫技術(shù)轉(zhuǎn)化后的代謝物通過后續(xù)加工，進(jìn)而生產(chǎn)出清潔燃料，為國家油類能源的緊缺壓力提供極大的支持。

2 加氫技術(shù)分類

通常我國化工產(chǎn)業(yè)采用的加氫技術(shù)分為：加氫精制技術(shù)和加氫裂化技術(shù)。

2.1 加氫精制技術(shù)

煤焦油加氫精制技術(shù)是采用固定床加氫精制以及處理的方法特點(diǎn)，脫除煤焦油原油中氮、硫、金屬、氧等原子和雜質(zhì)，并剔除混合物中的芳烴和飽和烯烴，通常煤焦油加氫精制技術(shù)的代謝物主要為：柴油、石腦油、碳材料、低氮低硫重質(zhì)燃料油。我國研發(fā)的加氫精制技術(shù)為煤焦油輕餾分油加氫精制技術(shù)，這種技術(shù)主要采用的原材料為煤焦油中的輕餾分油，通過固定床進(jìn)行加氫精制，得到輕柴油和石腦油等相關(guān)產(chǎn)品。

2.2 加氫裂化技術(shù)

煤焦油加氫裂化技術(shù)的主要思路就是采用固定床加氫裂化技術(shù)將煤焦油中的重油轉(zhuǎn)化成為輕質(zhì)油產(chǎn)品，進(jìn)而提升氫油產(chǎn)品的收率。加氫裂化技術(shù)的操作流程比較簡單，操作和投資費(fèi)用相對較低，但是其自身也存在一定的缺陷，煤焦油加氫裂化技術(shù)的柴油和石腦油產(chǎn)品收率偏低，因此，產(chǎn)品數(shù)量的多少直接取決于煤焦油原油產(chǎn)品中氫油含量的多少，傳統(tǒng)的煤焦油加氫裂化技術(shù)對于煤焦油資源的轉(zhuǎn)化利用率較低，這也是當(dāng)前我國化工企業(yè)煤焦油加氫裂化技術(shù)優(yōu)化變革的準(zhǔn)要方向。

3 煤焦油固定床加氫裂化技術(shù)

煤焦油固定床加氫裂化技術(shù)的核心就是將大部分煤焦油中的重油成分轉(zhuǎn)化成為輕餾分油，具有較高的煤焦油資源利用率，一改傳統(tǒng)煤焦油加氫裂化技術(shù)的缺點(diǎn)，極大的提升了煤焦油輕油產(chǎn)品的收率，也很大限度的提升了柴油產(chǎn)品的十六烷值，基本突破40以上。煤焦油固定床加氫裂化技術(shù)的反應(yīng)條件為：加氫裂化反應(yīng)溫度在300至450攝氏度區(qū)間；反應(yīng)的壓力區(qū)間設(shè)為5-19 MPa；氫油體積比設(shè)置為600到3500區(qū)間；體積空速為0.5到3.0h-1。由于加氫精制段生成的氨會影響加氫裂化催化劑的活性，生成的水會造成加氫裂化段催化劑永久性失活，因此，保護(hù)催化劑活性和催化劑床層長周期運(yùn)轉(zhuǎn)是固定床加氫裂化技術(shù)的關(guān)鍵。因此，多種催化劑級配就被應(yīng)用到了多種加氫裂化技術(shù)方面，將傳統(tǒng)的加氫裂化技術(shù)分為兩段串聯(lián)或者兩段并聯(lián)，避免了水和氨等物質(zhì)進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)階段，這種改進(jìn)在大幅提升輕油收率的同時(shí)還能夠?qū)⑸鲜黾託淞鸦傻牟裼宛s分進(jìn)一步進(jìn)行加氫改質(zhì)。

4 漿態(tài)床/懸浮床煤焦油加氫裂化技術(shù)

懸浮床、沸騰床、漿態(tài)床的煤焦油加氫裂化反應(yīng)器多數(shù)采用可在線更換催化劑或一次性催化劑，這種催化劑的填裝特點(diǎn)能有有效避免原料油中的污染物對催化劑活性的影響，使得整個(gè)煤焦油加氫裂化反應(yīng)過程都在一個(gè)穩(wěn)定的理想水平的催化劑活性條件下進(jìn)行，也因此，多數(shù)污染物較高的煤焦油原料油采用此種方式進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。這種煤焦油加氫裂化技術(shù)在煤焦油轉(zhuǎn)化方向具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)：首先，在加氫之前脫除酚類化合物，既能得到一部分酚產(chǎn)品，又能降低后續(xù)加氫過程的氫耗；其次，煤焦油重油通過此項(xiàng)加氫裂化技術(shù)幾乎完全轉(zhuǎn)變成為輕油產(chǎn)品，使得企業(yè)煤焦油生產(chǎn)的輕油收率實(shí)現(xiàn)最大化；第三，采用了適量比例的催化劑循環(huán)的方法，催化劑用量在該反應(yīng)過程得到大幅降低；第四，在懸浮床加氫裂化過程中，粉狀顆粒催化劑懸浮在煤焦油中，可以承載反應(yīng)過程中縮聚生成的少量大分子焦炭，避免這些焦炭沉積在反應(yīng)系統(tǒng)而影響設(shè)備的正常運(yùn)行，延長裝置的開工周期。

綜上所述，伴隨著我國新型煤化工技術(shù)的蓬勃發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)對清潔型能源的迫切需求，煤焦油加氫產(chǎn)業(yè)即將面臨一個(gè)極好的發(fā)展機(jī)遇，化工企業(yè)工作者要結(jié)合煤焦油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)的特點(diǎn)，致力于提升煤焦油加氫轉(zhuǎn)發(fā)收率的發(fā)展方向上來，為企業(yè)生產(chǎn)潔能型產(chǎn)品提供重要的技術(shù)保障，徹底實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫會青，曲思建，王利斌.低溫煤焦油生產(chǎn)加工利用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2008，14（5）：34-37.