油品加氫精致的工藝條件分析

朱磊

摘 要：油品加氫精制，又被稱(chēng)為氫處理，是用來(lái)將油品中所含的硫、氧等有害物質(zhì)通過(guò)精制的方式除去。使油品中的成分飽和，改善油品原有質(zhì)量。煤焦油是煤在高溫環(huán)境下衍生的副產(chǎn)品，在液化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量刺激性氣味，占據(jù)煤塊本身4%的比例。隨著其使用范圍越來(lái)越廣泛，需要適當(dāng)減緩煤焦油的生產(chǎn)率，對(duì)煤焦油做相對(duì)應(yīng)的處理。本文基于煤焦油，進(jìn)行加氫精制處理，并對(duì)加氫工藝條件進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：油;加氫精制;工藝條件

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)于環(huán)保領(lǐng)域更加注重，對(duì)環(huán)境保護(hù)提出更高要求。煤炭液化后會(huì)形成煤焦油，現(xiàn)在成為了煤炭領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的重要話題。從目前煤焦油行業(yè)發(fā)展格局來(lái)看，國(guó)內(nèi)的煤焦油行業(yè)還需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，對(duì)于煤焦油的工藝開(kāi)發(fā)和應(yīng)用顯得尤為重要。未來(lái)的煤焦油行業(yè)會(huì)朝向集中化的方向發(fā)展，并采用新材料和新技術(shù)，使得其發(fā)展方向更完善。

1 煤液化概述

煤液化在煤炭行業(yè)中是用來(lái)制作產(chǎn)品的重要手段。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度不斷升級(jí)，合理利用煤炭資源，成為目前煤炭行業(yè)發(fā)展中追求的主要目標(biāo)。煤炭液化有兩種方式，第一種是利用壓力和氫氣催化，直接液化煤炭固體，將其轉(zhuǎn)變成液體燃料;另外一種方法是使用不同的催化劑，促使煤炭轉(zhuǎn)變成其他可燃?xì)怏w，是一種間接液化的方式。煤炭直接液化時(shí)對(duì)于條件要求十分嚴(yán)苛，對(duì)于煤炭本身的質(zhì)量也有極高的要求。通常煤液化技術(shù)是在400℃的高溫環(huán)境下，采用150個(gè)大氣壓將煤炭轉(zhuǎn)化成氫化液，這樣產(chǎn)出的油品成分中含有大量的芳烴物質(zhì)，S、N等物質(zhì)則需要進(jìn)一步加氫精制，才能得到與當(dāng)前石油品質(zhì)相同等級(jí)的成品。

1t含量的無(wú)水煤炭液化后才能得到一半的液化油產(chǎn)品。液化油可為航天等領(lǐng)域服務(wù)，用于制造航空燃料和汽油等。但是適合煤炭這種大噸位生產(chǎn)的液化工藝，直到今日也沒(méi)有形成商業(yè)化模式，主要原因是對(duì)液化的原材料煤種質(zhì)量要求極高，反應(yīng)條件也十分苛刻，大型化設(shè)備生產(chǎn)難度相當(dāng)困難，生產(chǎn)過(guò)程造成的成本費(fèi)用也十分高昂，商業(yè)化無(wú)法承受如此巨大的成本消耗。

2 脫硫方法

油品加氫處理的主要目的是將其內(nèi)部的一些有害物質(zhì)去除，也就是脫硫，脫硫方法有如下幾種。

2.1 加氫脫硫

加氫脫硫技術(shù)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都是使用最為廣泛的一門(mén)技術(shù)，用于油品脫硫是特別好的處理方法，在處理油品內(nèi)部有害物質(zhì)的同時(shí)，還能提升油品本身的品質(zhì)，是現(xiàn)階段一種比較理想的處理方式。

2.2 吸附脫硫

吸附脫硫技術(shù)，是在脫硫過(guò)程中，利用吸附劑的功能吸附油品中的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)有效的脫硫效果。像是分子篩、硅膠都是不錯(cuò)的吸附劑，可以選擇性的吸附有害物質(zhì)。現(xiàn)在在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，與加氫脫硫方式相比較，吸附脫硫的對(duì)于操作環(huán)境接受能力更強(qiáng)，可在低壓下進(jìn)行操作，不會(huì)消耗過(guò)多的氫，并且吸附具有選擇性，可以針對(duì)性的吸附復(fù)雜油品。

2.3 氧化脫硫

氧化脫硫技術(shù)依靠氧化劑實(shí)現(xiàn)脫硫工作，在氧化的過(guò)程中將O原子連接到硫化合物的S原子上，兩種原子相遇轉(zhuǎn)化為砜類(lèi)化合物，增強(qiáng)易溶于溶劑的能力，再利用抽提的方法將油品中含有的砜類(lèi)物質(zhì)分離出去。

2.4 生物脫硫

生物脫硫技術(shù)，利用特殊菌種對(duì)S的高效化能力，改變不溶于水的S類(lèi)化合物性質(zhì)，使其變成水溶性的化合物，從而實(shí)現(xiàn)生物脫硫的目的。生物脫硫技術(shù)操作需要的溫度低，成本少，不耗費(fèi)氫，可以有效去除油品中的噻吩等雜物;但是也存在一些缺點(diǎn)，例如占地面積大，反應(yīng)不好控制。目前也未能投入工業(yè)化領(lǐng)域使用，主要因?yàn)樯锎呋瘎┻x擇與設(shè)備的技術(shù)等方面處理不是十分完善。

2.5 萃取脫硫

萃取脫硫是利用溶劑去除油品中的物質(zhì)，通常使用萃取脫硫技術(shù)能有效實(shí)現(xiàn)油品脫硫，再利用蒸餾將使用的溶劑與油品中的雜質(zhì)分離。脫硫時(shí)使用的溶劑為堿液萃取劑。有化學(xué)公司開(kāi)發(fā)新的工藝，通過(guò)配置混合溶劑來(lái)提升萃取脫硫時(shí)溶劑對(duì)油品的溶解度，但是配置混合溶劑十分不易，需要依靠光譜進(jìn)行配置，這就給配置工作帶來(lái)一定麻煩，同時(shí)也限制了其使用。

3 加氫精制工藝流程及特點(diǎn)

當(dāng)前煤焦油成分中，含有高聚合物，這樣無(wú)論加熱溫度再高，催化劑加入也不會(huì)發(fā)生加氫裂化反應(yīng)，根據(jù)這種情況使用現(xiàn)有技術(shù)回避氫裂化現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用的加氫工藝技術(shù)都是餾分油加氫精制，將煤焦油原料中熱量超出500℃的瀝青材料拿掉，用小于500℃餾分油作為加氫處理的原料，來(lái)保障加氫工藝開(kāi)展，整體的工藝過(guò)程如下。

3.1 煤焦油原料處理和蒸餾分離技術(shù)

為了更好的去除煤焦油內(nèi)部的雜質(zhì)，采用蒸餾的方式來(lái)處理煤焦油，設(shè)置溫度為260℃、370℃、以及兩個(gè)溫度的中間值，一共設(shè)置三個(gè)分餾。在煤焦油溫度低于260℃的時(shí)候，使用傳統(tǒng)脫酚方法進(jìn)行處理，通過(guò)這種方式能得到粗酚等物質(zhì)，粗酚通過(guò)進(jìn)一步的精餾分離操作，可以得到甲酚、苯酚等物質(zhì)，還可以應(yīng)用早化工產(chǎn)品研制實(shí)驗(yàn)中使用。

3.2 煤焦油重質(zhì)餾進(jìn)懸加氫裂化

進(jìn)行煤焦油重質(zhì)餾進(jìn)懸加氫裂化，需要將煤焦油與硫化劑混合在一起，在80-200℃的溫度條件下攪拌，這樣攪拌可以得到催化劑油漿，通過(guò)不斷的攪拌，得到的油漿濃度會(huì)增加，使用得到的催化劑油漿與煤焦油（這里指大于370℃的餾分油原料）、分餾得到的循環(huán)油混合在一起，經(jīng)過(guò)混合后升溫進(jìn)入懸浮床進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。催化劑的加入量需要控制在一定比例范圍內(nèi)，反應(yīng)器中的流出物經(jīng)過(guò)高低溫分離器，得到一種液固相對(duì)較高的混合物質(zhì)以及富氫氣體。液固混合物經(jīng)過(guò)壓塔分餾后，可以得到低于370℃的輕餾分油，塔底獲得的是含有催化劑的重油。通常催化劑重油的大部分用于進(jìn)行下一步的加氫輕質(zhì)化反應(yīng);僅存的一部分通過(guò)蒸餾的方法將其固液分離[1]。得到的液態(tài)成分為加氫重餾分油，這種材料作為催化劑油漿，可以在懸浮床內(nèi)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加氫輕質(zhì)化反應(yīng)。

3.3 輕質(zhì)油的加工提取

通過(guò)上述方法提取輕質(zhì)餾分油，通過(guò)懸浮床工藝得到輕油和重油，還可以將得到的脫酚油作為餾分油的原料，通過(guò)加工生產(chǎn)和化工原料將其區(qū)分開(kāi)來(lái)。本加氫工藝特點(diǎn)是能將煤焦油中高于370℃的物體直接轉(zhuǎn)換為加氫裂化過(guò)程的原材料，再借助懸浮床或者反應(yīng)器可以直接進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)操作，這樣操作后生成的重質(zhì)油會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)不斷的裂化，反復(fù)裂化后的目的是為了去除反應(yīng)期間，產(chǎn)生的高分子聚合物以及失去作用的催化劑。

3.4 煤焦油加工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

①采用懸浮床煤焦油加氫催化劑，對(duì)于大于370℃的重餾分油進(jìn)行加氫裂化的產(chǎn)品反應(yīng)，因?yàn)楫a(chǎn)品本身已經(jīng)含有大量催化劑，進(jìn)一步的反應(yīng)測(cè)試，少量油在被清除催化劑的同時(shí)，在懸浮床反應(yīng)器中得到進(jìn)一步輕質(zhì)化，這樣使得重油和輕油得到了明顯的區(qū)分。實(shí)現(xiàn)了煤焦油最大程度的原料利用率，生產(chǎn)出的催化劑和輕油可以反復(fù)使用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示這種方法獲得的油收率能高達(dá)94%;②使用煤焦油懸浮床加氫工藝是粉狀顆粒的催化劑，在加氫裂化的過(guò)程中，粉狀顆粒無(wú)法和煤焦油發(fā)生反應(yīng)，還會(huì)懸浮在煤焦油的分子結(jié)構(gòu)中，無(wú)法生成進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)。導(dǎo)致大量的物質(zhì)堆積在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部，使得系統(tǒng)無(wú)法維持正常運(yùn)行，導(dǎo)致裝置開(kāi)工周期被延長(zhǎng)[2];③傳統(tǒng)的煤焦油脫酚方法，對(duì)于其原料中低于260℃的餾分進(jìn)行處理，不但能得到酚類(lèi)化合物，還使其增加了附加值。降低了后學(xué)煤焦油輕油雜加氫裂化過(guò)程中因本身酚含量過(guò)高，導(dǎo)致的懸浮床操作不穩(wěn)定現(xiàn)象。

綜上所述，對(duì)于煤焦油生產(chǎn)過(guò)程加以分析，并闡述了煤焦油加氫處理的工藝條件和方法，根據(jù)加氫精制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，分析油品加氫處理的優(yōu)缺點(diǎn)。就現(xiàn)階段的油品品質(zhì)提升方案，對(duì)于工程應(yīng)用還相差甚遠(yuǎn)。后續(xù)研究工作中，應(yīng)該在油品加氫處理方面展開(kāi)更深層次的研究，可以從不同種類(lèi)的催化劑、不同整流分離技術(shù)等。還可以對(duì)加氫后的油品品質(zhì)進(jìn)行分析和處理，從多方面入手研制加氫實(shí)際效果[3]。

參考文獻(xiàn)：

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[3]永成，馮晴，孫彥民.煤焦油加氫制燃料油品[J].化工管理，2019（29）：194-195.