中低溫煤焦油加氫工藝現(xiàn)狀及改進(jìn)優(yōu)化的研究探討

武海

摘要：煤焦油作為煤炭干餾的副產(chǎn)物，通過研究其加氫工藝現(xiàn)狀能夠有效發(fā)現(xiàn)技術(shù)環(huán)節(jié)存在的優(yōu)缺點，進(jìn)而為創(chuàng)新優(yōu)化提供參考和指導(dǎo)。本文從煤焦油加氫的目的及原理談起，重點對目前煤焦油加氫工藝進(jìn)行了闡述和分析，最后提出改進(jìn)優(yōu)化的策略和建議，旨在為國內(nèi)煤焦油企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供些許助力或借鑒。

關(guān)鍵詞：煤焦油;加氫;現(xiàn)狀;優(yōu)化

我國人口眾多能源消耗極大，為了應(yīng)對我國日益增長的能源需求，為此高效利用煤炭資源顯得尤為必要。我國屬于“富煤、缺油、少氣”的國家，面對能源消費需求的提升，在世界石油資源短缺的不爭事實面前，尋找可替代能源愈發(fā)緊迫。一直以來，我國在能源利用方面的效率和質(zhì)量都不理想，與先進(jìn)國家存在很大的差距，為此從煤焦油中獲取最大的利用價值顯得十分必要。由于煤焦油是煤熱解的產(chǎn)物，按照熱解溫度可分為高、中、低三種不同的種類，其中高溫煤焦油技術(shù)相對成熟，而中低溫煤焦油由于密度相對較小且含有大量的酚類物質(zhì)，為此要想脫除酚類有害物質(zhì)，必須要進(jìn)行加氫脫氧處理。然而煤焦油加氫工藝受國內(nèi)焦化廠分散的影響很難形成規(guī)模，一些高附加值產(chǎn)品難以開發(fā)。基于此，研究目前中低溫煤焦油加氫工藝現(xiàn)狀有助于改進(jìn)優(yōu)化策略的順利推進(jìn)和實施。

一、對煤焦油加氫目的與原理的分析

煤焦油中含有大量的不飽和烴，其中包括烯烴、多環(huán)芳烴等。作為一種液體產(chǎn)品，還含有很大比重的硫類化合物和氮類化合物，為此酸度及膠質(zhì)含量都相對較高。煤焦油在氧化安、定、光、儲存等方面的性能較弱，不能夠直接縮微優(yōu)質(zhì)燃油出廠，一般通過干餾、汽化或者熱解煤炭從而獲取。通過借助溫度、壓力及催化劑的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)煤焦油的改進(jìn)。尤其是通過煤焦油采取加氫改質(zhì)工藝，便可實現(xiàn)脫硫和脫氮反應(yīng)，同時優(yōu)化其安定性的基礎(chǔ)上，有效減少硫含量及芳烴含量，最終生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的石腦油和燃料油，且與汽油和柴油質(zhì)量不相上下。在煤焦油加氫處理工藝中，主要的化學(xué)反應(yīng)包括不飽和烴加氫飽和反應(yīng)、加氫脫氧、加氫脫硫，通過加氫處理后，煤焦油所含的硫原子就會轉(zhuǎn)化為硫化氫、有機金屬化合物則轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的金屬硫化物、氧原子轉(zhuǎn)化為水、氮原子轉(zhuǎn)化為氨、芳烴及不飽和烯烴等轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烴類等環(huán)境友好型清潔燃料。

二、對我國中低溫煤焦油加氫工藝現(xiàn)狀的概述

（一）BRICC技術(shù)

BRICC煤焦油加工技術(shù)作為煤焦油懸浮床加氫工藝，其特征在于使用了非均相催化劑。該技術(shù)工藝是由我國煤炭科學(xué)研究總院煤化工研究分院最先研發(fā)出來的。該工藝的具體流程為：首先，循環(huán)油脫除了催化劑，與此同時溫度在3700C以上的重餾分油混合硫化物及加氫催化劑，待二者充分混合后便形成了催化劑油漿。其次，催化劑油漿與其余重餾分油經(jīng)過原料泵時壓力得到提升，在進(jìn)入懸浮床加氫反應(yīng)器之前，經(jīng)過了加氫升溫處理，此時產(chǎn)生了加氫裂化反應(yīng)。最后，反應(yīng)過程中，會流出反應(yīng)物并對其進(jìn)行過濾，其中高溫分離器會得到油混合物。而低溫分離器會得到富氫氣體。一般情況下，壓塌分餾油混合物后，在370℃以下的溫度區(qū)間內(nèi)，能夠產(chǎn)生輕質(zhì)餾分油，隨后進(jìn)行提質(zhì)加工，將會生成相關(guān)的化工原料、汽油、芳烴產(chǎn)品。

（二）石化焦油加氫制燃料油工藝

煤焦油加氫進(jìn)料是煤焦油進(jìn)行預(yù)處理的產(chǎn)物，預(yù)加氫反應(yīng)在裝有預(yù)加氫催化劑和加氫保護(hù)劑中的反應(yīng)器中進(jìn)行，之后在裝有主加氫催化劑的反應(yīng)器中預(yù)加氫生成油進(jìn)行加氫反應(yīng)，其中溫度在300-420℃之間，燃料油和輕質(zhì)油品是分餾系統(tǒng)中加氫生成油反應(yīng)后的產(chǎn)物。一方面，根據(jù)原料的性質(zhì)將煤焦油原料分成重餾分和餾成輕。其中對重餾分進(jìn)行萃取，脫去金屬、水分、過高的灰分等不溶物和雜質(zhì)。而輕餾分主要是為了提取酚等化工產(chǎn)品。待輕餾分和萃取后，進(jìn)入加氫系統(tǒng)。

（三）煤焦油加氫制取柴油工藝

將煤焦油分離成餾出油和渣油，在加氫精制裝置中進(jìn)行加氫制取汽油和柴油。其中加氫精制條件為壓力氫油體積比600：1-1200：1、6.0-12.0MPa、反應(yīng)溫度340-370℃。通過采取不同的加氫設(shè)計方案，可以處理不同的原料油。其工藝優(yōu)勢在于具有較強的靈活性和經(jīng)濟性但是缺點在于投資相對較大。

三、對煤焦油加氫工藝改進(jìn)優(yōu)化策略的探究

目前我國中低溫煤焦油的加氫技術(shù)還需進(jìn)一步完善和優(yōu)化，尤其是以加氫工藝的創(chuàng)新為主。在技術(shù)開發(fā)和研究過程中，適當(dāng)合理參考國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)實情和企業(yè)實際情況對工藝進(jìn)行改造，確保技術(shù)獨具特色且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。此外充分利用新型的材料，開發(fā)深加工產(chǎn)品和煤焦油精細(xì)化工產(chǎn)品，拓寬煤焦油加氫工藝，將煤焦油專用裂化、改質(zhì)催化劑、加氫精制研制出來，深入的研究原料油的不同性質(zhì)組成，高效利用新型催化材料、助劑，投入更多的物力、精力、人力，持續(xù)拓寬生產(chǎn)輕質(zhì)燃料油的原料來源。

四、結(jié)語

總之，我國作為能源消費和煤炭儲備大國，提升對中低溫煤焦油加氫工藝的完善勢在必行。尤其是目前煤焦油粉塵含量高、損耗、污染問題以及資源浪費問題依然嚴(yán)峻，這不僅對煤焦油加工提出了考驗，而且對煤焦油企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了極大的制約，為此煤焦油冶煉企業(yè)要積極研究新工藝新設(shè)備，加強污水污染物治理，優(yōu)化操作工序，確保變廢為寶的同時，最終實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[lj任明丹，張端峰，李濤，等.中低溫煤焦油加氫技術(shù)進(jìn)展[J].河南化工，2014，3（8）：21-25.

[2j李春陽.中低溫煤焦油加氫改質(zhì)工藝概述[J].中國化工貿(mào)易，2013（12）：262.