煤焦油加氢技术提质增效

煤焦油加氢技术提质增效

陶芳

内蒙古庆华集团乌斯太精细化工有限公司 内蒙古 阿拉善 750336

摘要：近年来我国科技迅速发展，极大的促进了石油化工行业的发展，炼焦行业也蒸蒸日上，炼焦生产过程中往往会产生大量的副产品煤焦油，简单的燃烧利用虽然可以一定程度上发挥煤焦油的作用，但加氢技术能够进一步释放煤焦油的生产力。本文将围绕着煤焦油加氢技术提质增效展开研究，从加氢反应机理入手进行分析，对目前常用的煤焦油加氢技术类型做出分析，并在此基础上探索煤焦油加氢技术提质优化的要点，希望能够促进石油化工行业健康发展。

关键词：煤焦油加氢；技术提质增效；煤化工

引言

随着工业生产的发展，石油危机已经出现痕迹，除了研发新能源外，加强对化工副产品的利用率也是缓解问题的重要当时。煤焦油产量大，含硫量高，借助加氢技术能够有效脱硫，提升煤焦油品质，使其转化为汽油、柴油。因此，煤焦油加氢技术备受化工行业关注，加强加氢技术研究优化，有效实现提质增效可以提升煤焦油转化率，促进能源行业发展，给企业带来更大的经济效益，同时促进工业的可持续发展。

1氢化反应技术机理

煤焦油是一种具有多环芳烃，烯烃，氮杂环，硫杂环，酚类和金属元素，其加氢反应十分复杂。煤焦油加氢反应中，以加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧，加氢脱金属反应、多环芳烃加氢饱和反应等等；同时，在反应过程中还包含开环、断链、缩合等反应流程。在加氢过程中，碳硫、碳氮和碳氧键发生断裂，硫、氮和氧分子在转化过程中转化为硫化氢、氨和水等物质；其中所包含的金属化合物转变成金属硫化物。因为芳香烃的内核非常稳定，因此实现断裂开环是非常困难的。芳香环加氢饱和后，大分子稠环和多环芳烃的开环作用才会进一步进行；稠环芳烃的首个芳香环易于加氢，随后芳香环加氢饱和的难度逐渐增大，最后芳环加氢饱和是最难的，反应速度与苯相当。煤焦油的烯烃稳定性较差，大多情况下加氢发生反应，生成了大量的烷烃，该过程伴随着强烈的放热过程。通常以上各种反应的速度按照其大小依次排列：二烯烃饱和>脱硫>脱氧>单一烯烃饱和>脱氮>芳烃饱和。

2煤焦油的加氢工艺研究

本文从煤焦油加氢技术的特点和不同的反应器类型出发，将其分为四大类：固定床加氢技术、延迟焦化-固定床加氢技术、悬浮床-加氢技术和沸腾床-固定床加氢技术。

2.2固定床延迟加氢工艺

延迟焦化-固定床联合加氢法的技术思想是：采用延迟法将煤焦油中大分子物质转变为低分子轻油和较大分子量的焦炭；在此基础上，以轻质原油为原料，可制得石油、柴油等石油产品。延迟焦化-固定床加氢技术的优势在于将部分重煤焦油转化为轻油；其不利之处在于其工艺流程复杂，将部分煤焦油转化为焦炭，煤焦油资源的利用率没有得到较好地发挥。

2.3固定床悬浮床氢化工艺

悬浮床-固定床加氢工艺具有催化剂在悬浮床的液相中自由悬浮，并能随着材料的排放，避免了焦油中的杂质沉淀、结焦等不良因素对催化剂的活性，保证了催化剂在一定程度上的活性，达到了长时间稳定运行的目的。

煤科院所研发的煤气化技术是煤焦油悬浮床与固定床加氢工艺的重要组成部分。该技术的主要生产工艺为：一是对煤焦油进行精馏，并将其分成轻馏分油、重馏分油。轻馏分油可直接作为固定床的加氢提质原料，采用催化剂、氢气、循环油等方法，将重油与催化剂、氢气、再循环油混合，经高温、高压加氢制得轻馏分油、重馏分油；将加氢裂解后的轻馏分油与煤焦油的轻馏分混合泵送至固定床反应器进行加氢提纯，制得了石脑油、柴油等产品；加氢裂化后，将重馏分油中的部分残余物用作循环油，然后进行加氢和裂化。

2.4固定床加氢工艺

沸腾床-固定床加氢工艺是将催化剂均匀地分布于沸腾床内，使催化剂能在沸腾床内自由移动，但不会随着残油从沸腾床中排出。为保持催化剂的相对稳定，沸腾床反应器可以将已用催化剂、新催化剂或再生催化剂以固定的速度进行在线卸料。

3煤焦油加氢技术的优化

国内煤焦油加氢技术的发展和改进非常迅速，其性能的优劣与所用的催化剂的影响程度有关，因此，目前的加氢技术尚不能满足普遍应用的要求，仍存在一些局限性。我国煤焦油加氢技术需要进一步的技术研发。通过对煤焦油的加氢精练技术的进一步的研究，如果能够将其中的一些化学成分开发出来，那么就能够利用这种新技术生产出更多的精细化工产品。目前国内煤焦油的制氢技术已经取得了巨大的进展，技术进步也非常的迅速，不过为了降低煤焦油的转化率，降低原料的浪费，化工领域的研究人员仍然需要在技术工艺上不断地研究和挖掘，才能解决当前生产过程存在的难题。通过不断技术水平提升，实现煤焦油能源转化零浪费。同时，在今后的煤焦油加氢技术中，要加大开发新的催化剂的研发力度，催化剂对于煤焦油的加氢技术至关重要，催化剂的应用可以增强裂变的彻底性，减少原料对设备的磨损，而且还可以减少对化工原料的污染，从而达到绿色、环保的目的，通过科学技术手段以及对当前生产工艺的不断改进，获得更好的新型催化剂更加有助于生产出种类丰富，品质较高的化工产品。

烧结反应压力、温度、氢油体积比、容积空速是影响煤焦油加氢工艺质量与效率的重要技术指标。在加氢裂化工艺中，反应压力是影响加氢裂化反应的主要因素。虽然在加氢工艺中，加氢工艺的总体压力并不大，但在整个加氢工艺中起主要作用的是氢分压，而非总压。当循环氢浓度相同时，增大反应压力，也就是增加氢分压。加氢裂化是一种体积变小的过程，因此，加氢过程中的加氢过程中，压力的增加有利于加氢的热力学平衡。通过增加反应器的压力，提高循环氢的纯度，可以有效地增加反应的氢分压，使加氢过程中的芳烃类物质达到氢饱和，并能使煤焦油中的氮、硫原子的去除，从而改善产品的品质。通过延长催化剂的使用寿命、减少催化剂的焦化速度等措施，可以减少催化剂的成本。在加氢法中，反应温度是影响加氢反应的重要因素。在确定了操作压力、空速、氢油体积比后，反应温度是最灵活、最有效的调节方法。改变反应温度对转化深度的影响很大，且二者呈很好的线性关系。提高反应温度可以加速加氢、催化裂化，但高温会缩短催化剂的使用寿命，导致稠环化合物的生成，从而导致芳烃的加氢深度和饱和度下降，同时，温度过高会增加原油的转化率，导致产油的产率下降，增加汽油产率。所以，在实际使用时，必须选用适当的温度。在催化剂生焦炭缓慢失活时，逐步提高温度是一种有效的控制操作方式。

提高反应空速能有效地提高煤焦油的加氢速率，减少装置投资，减少催化剂消耗。若反应容积空速在较低的温度下，也能获得较好的回收效果，且催化剂寿命较长，而体积空速过低则会影响反应的经济性。在相同的温度、压力条件下，裂解反应加剧，选择性降低，产气量提高，同时，油分子在催化剂床层滞留的时间较长，提高了合成焦炭的可能性。氢油比对加氢过程也有很大的影响，工业上普遍采用的是容积氢油比，即工作氢标况体积流速率与原料油积流率的比值。再循环气体中的氢气含量是循环气体的质量分数。增加氢油比例，从而避免或降低床内温度。如果氢油比例太高，则会导致材料在催化剂上的滞留时间缩短，导致反应深度下降。该设备不能在低氢油比率下长时间运行，否则会使催化剂快速失效。

结束语

综上所述，利用煤焦油的加氢反应采取合适的技术方法能够使煤焦油质量优化，成为更加优质的能源。目前常用的煤焦油加氢技术主要有四个类型:固定床加氢技术、延迟焦化－固定床加氢技术、悬浮床－固定床加氢技术及沸腾床－固定床加氢技术，其各有优劣，需要根据生产实际灵活应用。煤焦油加氢工艺较为成熟，但仍然受到催化剂的制约，应当加强研究力度，研发新型催化剂，提升转化率，同时降低对环境的影响，在提质增效的同时实现绿色发展。

参考文献

[1] 李珍, 李稳宏, 胡静,等. 中低温煤焦油加氢技术对比与分析[J]. 应用化工, 2012, 41(2):4.

[2] 钱伯章. 煤焦油加氢技术与项目风险分析[J]. 化学工业, 2013, 31(4):5.