中低温煤焦油加氢技术的生产现状与产业发展研究

2023-02-19

引言

中低温煤焦油的深加工和高温煤焦油的深加工方式不同, 主要是由于中低温煤焦油的化学性质决定的, 中低温煤焦油中的化学组分相对分散, 正常情况下中低温煤焦油的化学组分质量低于1%。因此, 不适宜选择传统的分离方法。随着社会经济的快速发展, 产品需求越来越大, 中低温煤焦油的利用引起了各界的关注。在本研究中, 主要针对中低温煤焦油加氢技术的工业应用进行了研究和分析。

一、中低温煤焦油的化学成分

低温煤焦油在常温状态下是一种暗褐色的液体, 其物理密度<1×103kg/m3, 具有较强的黏性, 并会散发出一种特殊的气味。经恩氏蒸馏实验得知, 低温煤焦油在三百五十摄氏度之前可保持50%的馏出率, 其具有较高的初馏点, 且基本上不存在轻质馏分。通过对煤焦油不同组分的质量分数的分析。我们可以得知, 以原油的密度来划分, 低温煤焦油属于重质原油。其中主要化学成分有:烷烃、杂环化合物以及多环芳烃化合物等。

二、中低温煤焦油加氢的技术实施

1. 原料预处理

在中低温煤焦油的加工和生产过程中, 会夹带着少量的水分和盐量, 这些水和盐会对下游污水等处理造成一定的不便。所以, 我们在对中低温煤焦油原料进行处理时, 首先要对煤焦油原料进行脱水和脱盐处理, 一般情况下, 我们可以采用石油化工的电脱盐脱水处理方法进行处理, 利用这种方法基本可以解决低温煤焦油的水盐杂质问题。中低温煤焦油当中含有大量的酚类物质, 这些酚类物质虽然可以作为化工的原料, 但是由于酚类物质具有一定腐蚀性, 且其燃烧效率较低。同时这些物质还会导致油品产生大量的残炭和刺激性气味, 使得油品的稳定性降低。因此, 我们在处理低温煤焦油原料时, 还要对低温煤焦油中酚类物质进行处理。方法如下, 在中低温煤焦油中添加氢使脱除其中酚类物质。除此之外, 在中低温煤焦油中还含有一定量的沥青, 这些沥青成分使用一般的加氢方式较难完全清除, 而且还会导致催化剂失活的情况。所以, 在进行中低温煤焦油沥青加氢处理之前, 要先对原料进行分馏。

2. 加氢技术路线

在一般情况下, 处理中低温煤焦油加氢问题, 可以选用固定床和悬浮床两种加氢反应器, 其中以固定床加氢的技术路线最为常见。中低温煤焦油的加氢处理, 在其加氢反应过程中, 低温煤焦油的原料首先要在反应器中完成加氢精制反应, 将处于低温煤焦油中的硫、氧等杂原子、杂质等进行汽油和柴油馏分, 其余的进行大分子的裂化反应, 在加氢裂化反应器中完成大分子裂分以后, 再进行进一步的馏分。由于在正常的加氢反应状态下, 低温煤焦油中含有的多环芳烃的加氢反应, 要比单环芳烃的加氢反应速率快, 这样就会导致完成加氢精制和加氢裂化后的多环芳烃发生转变, 从而使得原料中的单环芳烃含量增多。而单环芳烃的稳定性较强, 导致加氢开环的难度增加, 并且在反应过程中以较为稳定的状态存在在原料当中。所以, 科学地控制反应条件可以使得馏分中的单环芳烃含量增加。例如:苯、甲苯和二甲苯, 也就是BTX。在中低温煤焦油完成加氢精制和加氢裂化以后, 其主要的产物是汽油、柴油和BTX等。

3. 芳烃加氢反应的控制

中低温煤焦油中含有较多的芳烃化学成分, 在对中低温煤焦油进行加氢处理的过程中, 会产生芳烃加氢反应。用于中低温煤焦油加氢的氢原料来自于焦炉气, 这种气体的产量是固定的, 而在芳烃加氢的反应的过程中会消耗大量的氢。因此, 在芳烃加氢的反应过程中会由于焦炉气不足而导致氢气短缺的情况, 从而直接影响正常的生产, 这样就使得芳烃加氢反应和减少氢耗两者出现了矛盾。因此, 如何处理芳烃加氢反应和氢耗之间的矛盾, 获得优质油品是今后技术研究的重要问题。在催化剂的反应问题上, 中低温煤焦油加氢的流程中主要发生以下化学反应:加氢脱硫反应、加氢脱氮反应、加氢脱金属反应等。为了更好的提升反应的效果, 需要催化剂一方面要具备较强的脱硫、脱氮反应能力, 另一方面还要具备加高的芳烃饱和能力。

三、关于中低温煤焦油加氢技术的产业化发展策略的研究

1. 提升炼焦产业的节能化和规模化发展程度

当前在中低温煤焦油生产的过程中, 煤焦油产量比较小, 并且其分散程度高, 对提升煤焦油的综合利用水平带来了一些影响。在我国炼焦产业发展的过程中, 规模较小的炼焦由于不符合我国的节能要求, 而逐渐的被淘汰掉。我国的炼焦产业开始向着规模化、节能化的方向发展。

2. 提升产业聚集的程度

就当前的煤气化技术而言, 因为煤化加氢技术所产生的合成气作为生产的原料之一, 所以, 在煤化工技术不断发展的条件下, 煤气化的中低温煤焦油的产量也有了很大的提升。未来一段时间在煤化工项目规划建设的时候, 如果有良好的条件, 可以通过建设园区产业化的方式, 来提升产业聚集的程度, 进而实现产业的规模效应, 提高中低温煤焦油的利用率。

3. 提升技术科研与生产的联系紧密度

在我国中低温煤焦油技术发展的过程中, 大部分技术都是企业自身进行研发的, 虽然国内的部分科研院所参与了中低温煤焦油的研究, 但是因为缺乏交流等因素, 没有能够全面的促进我国中低温煤焦油技术的发展。因此, 我们在对中低温煤焦油处理时, 要进一步加大对加氢技术的研发、构建互动发展的平台, 从而实现科学技术向生产力的转变。

摘要：随着我国中低温煤焦油技术的不断发展, 中低温煤焦油加氢技术成为提升反应效果, 促进产业结构升级的重要举措。本研究以中低温煤焦油加氢技术为研究对象, 在分析我国中低温煤焦油加氢技术生产现状的基础上, 提出了中低温煤焦油产业发展的策略。

关键词：中低温煤焦油,加氢技术,工业应用,产业发展