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)進行脫除，進而產(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)，進而實現(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，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，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，保護催化劑活性和催化劑床層長周期運轉(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)進入加氫裂化反應(yīng)階段，這種改進在大幅提升輕油收率的同時還能夠?qū)⑸鲜黾託淞鸦傻牟裼宛s分進一步進行加氫改質(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，使得整個煤焦油加氫裂化反應(yīng)過程都在一個穩(wěn)定的理想水平的催化劑活性條件下進行，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：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)即將面臨一個極好的發(fā)展機遇，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，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，徹底實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益最大化。

參考文獻：

[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.