乙烯裂解焦油的综合开发利用

2022-09-11

乙烯焦油是乙烯生产的一种副产品, 在相关的研究中, 乙烯焦油占乙烯产量的15%左右, 从乙烯焦油的组成来说, 主要是由各种烷烃、芳香烃以及杂环化合物构成的。虽然乙烯焦油含有多种化学物质, 但是当前乙烯焦油的利用率不高, 主要是当做燃料使用, 经济价值较低。工程研究实践表明, 乙烯焦油燃烧值较低, 而且燃烧过程易形成黑烟等造成环境污染。乙烯焦油的综合利用是一个值得探讨的话题, 如何合理利用乙烯焦油中的化工物质, 提升乙烯焦油的经济效益, 能够提升炼油厂的经济收益, 对于乙烯装置的效益与乙烯副产物的深加工具有重要意义[1]。本文对于乙烯焦油的含量与性质进行探讨, 并且对乙烯裂解焦油的综合开发利用进行科学分析。

一、乙烯焦油组成及性质分析

乙烯焦油主要是由各种烷烃以及芳烃、杂环类等物质构成, 根据沸点切割乙烯焦油之后, 能够获得如表1的馏分组成。由该表可知, 乙烯焦油中210-300℃的馏分手段较高, 该段馏分主要是奈、甲基萘, 这两种物质具有较好的开发价值;其次是沥青质成分, 该段馏分主要是碳氢比高, 分子结构紧密的物质, 沸点大于360℃, 能够作为沥青与碳纤维的主要原料, 具有较高的经济价值。

二、综合利用乙烯焦油

1. 乙烯焦油的综合利用现状

乙烯焦油的综合利用研究相对较晚, 国外对于乙烯焦油的利用始于上世纪40年代, 我国乙烯焦油综合利用的起步较晚, 而且乙烯的综合利用效率较低, 尚没有完全发挥乙烯焦油的综合经济价值。当前我国的乙烯裂解焦油的使用方式主要是用于燃料, 相比于国外将乙烯裂解焦油生产炭黑, 这种利用方式的经济利用率低, 燃料乙烯裂解焦油也容易产生黑色烟尘, 对周围环境造成污染。随着化工技术的发展, 应该对乙烯裂解焦油所含有的物质进行研究, 探讨提取这些化工物质的提取与利用, 从而增强乙烯裂解焦油的经济利用价值[2]。

2. 乙烯裂解焦油综合利用途径

(1) 制备碳纤维、炭黑与针状焦

有相关的研究表示, 乙烯裂解焦油能够制备碳纤维, 主要的工以流程是提取乙烯理解焦油的中间相沥青, 经过调制、纺丝与谈话, 从而得到沥青基碳纤维。该种纤维具有比重轻、韧性强、原料低廉、工艺简单的特点, 能够用于复合材料的制备, 在体育娱乐用品、汽车等产品上具有巨大的应用潜力[3]。

乙烯裂解焦油生产炭黑是国外利用乙烯焦油的主要方式, 我国从上世纪80年代引进该技术, 通过将预热的裂解焦油在高温进行裂解, 从而生产炭黑。炭黑具有较高的比表面积, 较强的吸附能力, 在高压离心风机、新型耐火材料等工艺具有广泛的应用, 这方面的研究已经国产化研究, 能够达到同类产品标准。

乙烯裂解焦油制备针状焦的研究也已经开展, 上世纪90年代初, 我国的专家已经为乙烯裂解焦油生产针状焦的机理体统理论基础, 并且在220-500℃条件下进行了焦化的试验验证。但是中型试验证明炉管结焦严重, 无法得到CTE小于2.6*10-6/C的合格针状焦产品。经过优化供以后, 采用共熔效应将乙烯裂解焦油与富芳馏进行共同焦化, 能够得到优质针状焦[4]。

(2) 制备芳烃溶剂油

乙烯裂解焦油的六分组分复杂, 含有大量的不饱和成分, 有相关的研究采用两段合成法, 能够获得总收率为71.1%的芳烃溶剂油, 同时能够得到是由树脂, 可以作为汽油的调节组分。

(3) 提取萘与甲基萘

乙烯裂解焦油中含有芳香类物质, 如果能够采取方式提取萘并进行纯化, 能够提升乙烯裂解焦油的利用效率。当前的生产石油萘的主要方式是将精馏与结晶向结合, 1991年石科院就已经采用精馏以及重结晶的工艺, 从乙烯的裂解焦油中提取工业萘、甲基萘等产品, 该方法已经通过中石化的技术减轻。通过两级蒸馏得到富萘馏分, 及鞥过结晶、过滤、干燥之后, 能够获取纯度较高的萘, 这种方法简单, 能耗较低, 经过三次结晶之后, 能够得到95-98%纯度的萘。

从乙烯裂解焦油提取甲基萘可以采用二次精馏、精馏-共沸精馏法等方法进行分离纯化, 天津石化研究院从1998年已将开产甲基萘的的研究, 采取蒸馏-精馏的方式, 能够活到纯度大于90%的甲基萘。当前的甲基萘生产规模较小, 而且纯度不高, 影响其在医药和饲料方面的应用, 还需进一步研究[5]。

结语

乙烯裂解焦油内含有多种化学组分, 当前的乙烯焦油的利用效率不高, 本文对乙烯的组分与构成进行分析, 探讨乙烯内含有的物质。同时结合当前的乙烯焦油利用的研究, 提出了初级开发乙烯裂解焦油的开发利用方案。通过化学反应与工业生产, 能够制备芳烃溶剂油、萘、甲基萘、碳纤维等物质, 从而提升乙烯裂解焦油的综合开发利用效率。

摘要：乙烯裂解焦油是乙烯原料的高温缩合产物, 通过裂解之后又多种产物, 而且该焦油具有中技术含量少、灰分含量少的特点, 对乙烯裂解焦油进行综合开发利用能够提升焦油的利用效率, 也能够提升经济效益。

关键词：乙烯裂解焦油,综合利用,芳香族化合物