高中低温煤焦油加氢技术研究进展_刘兰燕
中低温煤焦油加氢技术的现状以及发展

中低温煤焦油加氢技术的现状以及发展摘要:煤焦油组成中硫、氮、氧含量高,多环芳烃含量较高,具有碳氢比大,粘度和密度大,机械杂质含量高,易缩合生焦,较难进行加工等特点。
鉴于国内煤变油的大环境和煤焦油加氢制汽柴油的优点,煤焦油加氢这一技术已经产业化,形成一定规模,替代传统的煤焦油加工工艺,以缓解我国能源压力。
但在技术操作的过程中发现了一些问题,针对这些问题进行有效地技术改造,才能让煤焦油加氢技术越走越远,带来经济效益、社会效益和环保效益。
关键词:中低温煤焦油;加氢工艺;现状;发展趋势一、我国煤焦油加工的现状煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、粘稠状液体产品、产率大约在3%~4%,主要由芳香族化合物组成的复杂混合物,组分上万种,已从中分离并认定的单种化合物约500种,约占煤焦油总量的55%,根据干馏温度和方法的不同可得到以下几种煤焦油:低温(450~650℃)煤焦油、低温和中温(600~800℃)煤焦油、中温(900—1000℃)煤焦油、高温(1000℃)煤焦油. 。
煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物。
煤焦油中的很多化合物是塑料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料,也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。
但是,目前我国煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等,再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料,虽然产品数量较多、用途广泛,但是相对煤焦油中的500多种化合物来讲,还是少得很。
二、煤焦油加氢技术简介煤焦油加氢生产技术首先将煤焦油全馏分原料采用电脱盐、脱水技术将煤焦油原料脱水至含水量小于0.05%,然后再经过减压蒸馏切割掉含机械杂质的重尾馏分,使机械杂质含量小于0.03%,得到净化的煤焦油原料经换热或加热炉加热到所需的反应温度后进入加氢精制(缓和裂化段)进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃和芳烃饱和、脱胶质和大分子裂化反应等,之后经过进入产品分馏塔,切割分馏出汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分;未转化油馏分经过换热或加热炉加热到反应所需的温度后进入加氢裂化段,进行深度脱硫、脱氮、芳烃饱和大分子加氢裂化反应等,同样进入产品分馏塔,切割分馏出反应产生的汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分。
中低温煤焦油加氢生产清洁燃料油技术

中低温煤焦油加氢生产清洁燃料油技术摘要:本篇文章重点论述分析了中低温煤焦油的特点,同时含分析在国内外中低温煤焦油加氢技术的发展现状,简化阐述了固定床加氢的流程,低温煤焦油加氢的技术选择。
中低温煤焦油采用合理的加氢技术,使用清洁的石脑油、精洁料、燃料调和组分,这是改善环境、综合利用煤炭资源、提高企业经济效益的关键途径。
关键词:煤焦油;加氢工艺;清洁燃料油引言:国内社会经济的发展,造成我国对化石燃料的资源消耗量日益激增,对煤炭资源需求量日益加大。
煤焦油是在煤炭中提取一种能源,近些年,社会企业对于煤焦油需求量在逐年提升。
在国内,有着丰富煤炭资源,也有大量化工企业,可以生产制造庞大规模煤焦油产品。
煤化工公司主要产品就是生产苯酚化合物,但是煤化工企业规模偏小、工艺落后,高品质、高附加值的产品偏少。
一、中低温煤焦油的性质和特点煤焦油是指煤炭资源在甘油和汽化时获得的液体物质,该物质呈现黑色或是黑褐色,而且是散发出恶臭性的气体。
在煤焦油中有大量的氮氧硫元素,是一种复合型的物质。
根据煤焦油液体的温度划分为低温、中温、高温煤焦油。
中低温比较有是指低于800度的液体,温度不同的煤焦油,干馏的温度也千差万别。
低温煤焦油烃类构成会与石油接近,而且比较有内部氮氧元素和芳烃类含量,都超出了石油,而且碳纤比更高,但是也有大量金属和其他碳类残渣物质加工难度偏大[1]。
煤焦油加工制造费用、技术、经济环保性、重量上有待优化改进,中低温煤焦油,有大量脂肪烃、烷烃。
通过使用化学反应,从煤焦油中就可以提炼出氢气燃料,这种燃料油可以供工业企业使用,弥补国内石油资源短缺不足之处,还可以科学利用煤炭资源,提高资源利用效率,降低人们资源使用中产生化学污染。
二、煤焦油加工现状(一)技术研发进展煤焦油加工方式有精细化加工、延迟焦化,当前精细化加工技术方法是处理煤焦油基础性方法,加氢技术是结合煤焦油的类型划分为燃料型、润滑油类型等。
国内部分煤化工企业将延迟焦化工业技术使用到中低温煤焦油研究中来,对于加氢技术,国内中低温煤焦油的加氢对技术相应的研究已经有了一定发展规模,国内为化工研究所开发研制出来加氢技术,有着材料实用性强,燃油提取率高,而且催化剂活性较高等特点,还有部分专家学者。
中低温煤焦油加氢技术

中低温煤焦油加氢技术摘要:中低温煤焦油加氢技术的应用对于提升煤焦油利用率具有重要作用,也是煤焦油成为化工行业重要组成的关键技术。
借助加氢技术将中低温煤焦油转化成优质汽油和柴油作为汽车能源,有效缓解了燃料资源压力。
本文将围绕着中低温煤焦油加氢技术展开论述,对中低温煤焦油进行简单概述,简单分析技术原理和目的,对常见技术类型和优劣做出简单分析,并结合实际情况探索技术优化策略,以期为化工生产实践提供一定思路,促进能源领域健康发展。
关键词:中低温煤焦油;加氢技术;化工生产引言煤焦油作为煤加工过程中的副产品,由于工艺差异分为不同类型,其中中低温煤焦油利用率相对较低。
我国煤焦油企业较为分散,再加上技术的影响,利用一直不够充分,粗放的利用方式未能充分发挥煤焦油的作用,简单地通过燃烧的方式利用中低温煤焦油还会造成严重的污染问题。
因此很有必要对中低温煤焦油加氢技术进行深入研究,以提升中低温煤焦油的利用效率,促进行业发展的同时,缓解能源压力和环境问题。
1中低温煤焦油概述在进行煤炭加工的过程中会产生副产品煤焦油,煤焦油的成分组成较为复杂,通常主要是碳、硫,氮,氢等化学物质以及酚类和芳香烃形成的混合物。
产生煤焦油的环境温度通常为在为500~600℃的范围内,属低温煤焦油;中温煤焦油的温度为700~900℃范围内,温度为900~1100℃的煤焦油属高温煤焦油,中低温煤焦油与高温煤焦油的性能及组成成分存在着很大的差别。
在这些化合物中,苯酚和苯类化合物的组成比例高达10%~30%,烷烃类化合物含量高达20%,并含有少量的焦油沥青。
中低温煤焦油的成分决定了其适宜于工业生产中的加氢转化,从而可以用于实际的化工产品和发动机燃料油。
所以对中低温煤焦油加氢技术进行深入的研究,对于满足市场需求以及对炼厂的发展有着非常重要的现实意义。
2中低温煤焦的加氢原理和目的中低温煤焦油经煤热解后所生成的液体物料,因其组分中存在大量的烯烃、不饱和烃等,这种特性使得该产品会存在光、氧化稳定性差的特性。
中_低温煤焦油加氢技术进展_任明丹_张端峰_李涛_任保增

REN Ming - dan ,ZHANG Duan - feng ,LI Tao ,REN Bao - zeng
( School of Chemical Engineering and Energy ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450001 ,China)
Abstract: The properties and hydrogen ating process techniques of mid - low - temperature coal tar in
2 中、低温煤焦油加氢技术进展
中、低温煤焦油一般通过精馏工艺提取具有高 附加值的酚、吡啶、萘、蒽等化工产品。但由于国内 对该类产品的开发能力较差,存在严重的浪费现象, 并且难以形成规模效应,整体效益不高[16]。未来我 国的车用燃料市场有很大的缺口,因此,煤焦油加氢 制取燃料油将是煤焦油加工利用的一条新途径。煤 焦油加氢技术是在高温、高压和临氢条件下,采用新 型加氢催化剂对其进行精制和改质,除去油品中所 含的氮、硫、氧等杂质,生产优质、清洁油品,以达到 汽油、柴油的标准。 2. 1 加氢工艺路线
离器将气、油、水三相分离。未反应的气体经压缩机 加压后作为循环气体重新进入系统参与反应,反应 消耗的氢由氢提纯装置引入的新氢进行补充。污水 进入污水处理系统。反应生成油靠压差进入低压分 离器进行油水分离,生成油进入后续工段进行分馏 处理,污水进入污水处理系统。中、低温煤焦油深加 工技术路线示意见图 1[18]。
2013 年,抚顺石油化工研究院提出了一种加氢 裂化—加氢精制反序串联工艺[25],可实现对煤焦油 馏分油的全部转化,既可以提高产品油的收率,又可 以减少对环境的污染,有良好的经济效益和社会效 益。
论中低温煤焦油加氢技术

论中低温煤焦油加氢技术作者:杜刚赵燎来源:《中国化工贸易·中旬刊》2018年第10期摘要:我国是煤炭能源储备大国,除作为能源被广泛使用外,也是石油、化工企业的重要生产原料。
近年来,随着我国煤炭能源的不断减少,国家对煤炭能源的开发和利用上也在不断的进行探索和发展。
对中低温煤焦油进行加氢处理能够将煤炭原料中的各类氧化物和烷烃类物质进行转化,生产出环保节能型的日化用品及燃料用油,在实现环境友好型发展的同时,还能够满足我国可持续发展战略。
本文通过研究中低温煤焦油相关加氢技术并进行简要分析,探索和完善我国中低温煤焦油加氢技术。
关键词:中低温煤焦油;加氢技术我国煤炭资源储备十分富足,全国大约75%的能源属于煤炭资源,煤焦油作为煤炭加工产业的附属产品,在我国的能源开发及应用方面具有得天独厚的优势。
然而我国化工产业相较于发达国家起步较晚,中低温煤焦油的深加工转换技术相对落后,无论在加工产品种类,还是加工产品的质量、数量上,我国的中低温煤焦油加工技术还有很大的进步空间。
1 中低温煤焦油加氢技术概述煤焦油是煤炭资源经过热解技术进行处理,蒸馏后产生的一种粘稠液态物质。
煤焦油由于其所含物质多为特殊元素物质,其自身在储备方面具备不稳定性且极易氧化,因此需要辅助相应的转化技术来对煤焦油进行深度处理,来实现煤焦油的最大化利用。
对中低温煤焦油进行加氢工艺处理能够有效去除原料油内部的无用物质及杂质,其基本技术原理是:将中低温煤焦油进行混氢处理,通过加热和催化剂进行相关反应,氢元素与原料油中的氮、硫、氧等发生脱离反应,并与烷烃类物质发生饱和反应,生成物通过馏分技术进行深加工处理,能够得到清洁型燃料能源,这种技术的应用不但能够有效减少我国的环境污染,还能够极大程度的环节当前我国燃油资源短缺的紧张状态。
2 常见中低温煤焦油加氢技术2.1 预蒸馏固定床加氢预蒸馏固定床加氢技术的特点是中低温煤焦油中的杂质、盐类、水份、金属元素等相关物质通过蒸馏技术进行预处理来实现脱除,这种技术能够提升成品油生产的纯度及质量,较为环保。
中低温煤焦油加氢技术浅析

2018年08月循环观察10分钟,漏失量迅速增至60方/小时,决定起钻堵漏。
侧钻虽然未完全避免井漏,但后期钻进中未发生过失返,漏失量20-60方/小时,降低了堵漏难度。
4KSD-1高失水堵漏材料的应用及效果前期经过4次桥塞承压堵漏,6次注水泥堵漏,1次纤维塑凝固化剂堵漏,2次新疆格瑞迪斯堵漏均失败,现场决定尝试KSD-1高失水堵漏剂堵漏。
4.1KSD-1高失水堵漏材料性能KDS-1高失水堵漏材料与单封、云母粉等配制成堵漏浆,性能较好,失水后形成的泥饼抗冲刷能力强,且具有一定的结构和厚度,封堵漏层的同时,将其它堵漏材料固定在漏层裂缝和孔隙中。
KSD-1清水配浆后,形成的泥饼结构性强,失水快。
KSD-1与钻井液配浆形成的泥饼厚度<5mm ,堵漏浆在井壁形成的泥饼不会过厚,不易造成起下钻遇阻。
4.2KSD-1高失水堵漏浆现场配方及优点4.2.1配方井浆+5%白土+15-20%石灰石+15-25%桥塞材料(单封、云母粉、锯末)+8-10%KSD-14.2.2配制步骤(1)在配浆罐中收好原浆,加入桥塞堵漏材料,石灰石,白土。
(2)最后加入KSD-1,加完后迅速入井。
4.2.3优点(1)原浆配浆,失水可控,挤封作业时井下安全。
(2)KSD-1加量适中,泥饼厚度适中,起下钻不遇阻、不易粘卡。
(3)最后加KSD-1,不易沉淀,未水化,易泵送、进入漏层水化膨胀。
(4)细颗粒封堵材料含量高,填充了高失水桥塞封堵墙的微孔隙,承压强度高。
4.3KSD-1高失水堵漏剂现场使用效果4.3.1KSD-1高失水堵漏剂现场使用案例2016年7月28日9:30钻进至井深2916米,漏失量增大至20方每小时,决定起钻堵漏,起至2640米开始配KSD-1高失水堵漏浆35方。
12:00配好堵漏浆,下钻至2908米泵入堵漏浆26方,替量3方,起至2755米,14:20关井,至16:30共挤入堵漏浆25方,期间套压最高3.6Mpa ,立压最高4.5Mpa,憋压30分钟,套压降至1.1Mpa ,立压降至2.0Mpa ,开井循环一周观察无漏失,18:00开始下钻,19:00恢复钻进。
中低温煤焦油加氢技术研究进展

中低温煤焦油加氢技术研究进展摘要:煤炭在一个相当时期内仍然是我国能源消费的主要方式。
面对日益紧张的能源危机,有必要转变目前低效率的直接燃烧为煤炭的深加工利用。
本文概述了我国煤炭利用的背景与煤焦油深加工的现状,对煤焦油的组成及加氢原理进行了介绍,最后详细的描述了煤焦油加氢精制工艺、加氢精制-加氢处理两段式加氢工艺和加氢裂化-加氢处理工艺这三种较为成熟的加氢工艺,供煤焦油深加工工业参考。
关键词:煤炭工业中低温煤焦油加氢工艺加氢精制加氢裂化一、前言据国家能源局有关数据显示,预计到2015年,我国煤炭占一次能源消费的比重由2009年的70%以上降为63%左右。
由此可见,在一个相当长的时期内,煤炭在我国仍然会作为最重要的能源资源。
就目前而言,低效率的直接燃烧是煤炭资源利用的主要方式,这种粗放的煤炭利用方式不仅造成了较大的资源浪费,而且对环境的污染也是巨大的。
据统计,在2006年我国二氧化硫的排放量达到了2589万吨,其中90%是由于燃煤造成的。
为响应国家节能减排的号召,实现我国能源资源的可持续发展,有必要大力发展对煤炭资源的深加工及副产品的再利用的研究。
其中,对煤焦油的加氢利用是当前国内外的一个研究热点,本文对目前主流的煤焦油加氢技术进行了探讨。
二、煤焦油组成及分类煤焦油(Coal Tal)是煤炭干馏过程中所得到的黑褐色黏稠状产物,是煤炭焦化工业与气化工业的大宗副产品,其产量占到焦炭生产过程中装炉煤的3%—4%左右,在冶金与化工行业中有着广泛的用途。
煤焦油是由上万种物质总成的极其复杂的混合物,主要成分包括苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃以及芳香族含氧化合物等。
根据干馏温度的不同,可以把煤焦油分为高温煤焦油(主要在煤焦化时得到),中温煤焦油与低温煤焦油(主要在煤气化过程中得到)。
中、低温煤焦油质轻,不含大量的沥青等高粘度有机混合物,可以作为人造石油的重要原料,通过加氢处理,可以得到汽油、柴油等轻质油产品,具有较高的经济与环保价值。
中低温煤焦油加氢技术进展

2 . I n s t i t u t e o f C o a l C h e m i c a l I n d u s t r y D a l u , O r d o s 0 1 0 3 2 1 , C h i n a )
Abs t r a c t : Thi s p a p e r o u t l i n e d t h e be h a v i o r s o f me d i u m a n d l o w t e mp e r a t u r e c o a l t a r , i t s h y d r o g e n a t e d
中 图分 类 号 :T Q 5 2 4 文献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1 — 3 7 0 9( 2 0 1 3 )0 4 — 0 0 5 2 — 0 4
Hale Waihona Puke Hy d r 0 g e n a t i 0 n p r o c e s s o f me di um & l o w t e m pe r a t ur e c o a l t a r
0 1 0 4 0 0 ;
0 1 0 3 2 1 )
摘 要 :简 述 了 中低 温煤 焦 油 与 其 加 氢 产 品 油 的 特 性 及 近 年来 主要 的 4种 焦 油 加 氢 工 艺 技 术 。对 1 O万 t / a 焦 油 加 氢 项 目进 行 经 济 效 益 分析 , 结果表明 , 项 目净 利 润 为 1 0 3 9 1 . 7万 元/ a , 税 后 投 资 回 收期 为 5 . 4年 , 经 济 效 益 良好 。 关 键 词 : 中低 温 煤 焦 油 ; 加氢工艺 ; 清洁燃料油 ; 经 济 效 益
烧 时容 易生 成炭 黑 , 产 生大 量 烟尘 。 另外, 由于煤 焦 油 中硫 和氮 的含 量较 高 , 燃 烧 前
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高中低温煤焦油加氢技术研究进展刘兰燕(宁波市化工研究设计院有限公司,宁波 315040)摘要:煤炭是我国的主要能源和化工原料。
煤的热解能提供市场所需的多种煤基产品,其副产物之一煤焦油,经加氢可制取汽油、柴油和喷气燃料,是石油的代用品,而且是石油不能完全替代的化工原料。
关键词:高中低温煤焦油;加氢技术;进展中图分类号:TQ522.64 文献标识码:A1前言中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,煤炭储量远大于石油和天然气。
煤炭是我国的主要能源和化工原料。
在煤的利用途径中,煤的热解能提供市场所需的多种煤基产品,是洁净、高效和合理利用低阶煤资源,提高煤炭产品附加价值的有效途径。
煤的热解也称为干馏或热分解,是指煤在隔绝空气的条件下进行加热,在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
根据煤热解温度的不同,煤焦油可分为低温(<800℃)、中温(800~1000℃)和高温(>1000℃)三种。
煤焦油经加氢可制取汽油、柴油和喷气燃料,是石油的代用品,而且是石油不能完全替代的化工原料。
2不同温度煤焦油的来源低温焦油主要来源于以低变质程度煤为原料的煤气发生炉,用于生产半焦、褐煤干燥、褐煤提质等。
干馏温度在 450~650℃,是煤的一次热解物,其组成随煤种及干馏条件的不同而不同。
中温煤焦油来源于 600~800℃发生炉和900~1000℃的立式炉炼焦工艺,与高温煤焦油的主要差别在于焦油的产率相对较高,其组成中酚类含量较高,沥青含量较低,酚含量一般大于 30 wt%,甚至更高,沥青含量在 30 wt%左右,沥青性质与石油沥青相似。
分离精制后的产品主要有酚、直链烃、燃料油等。
高温煤焦油来源于炼焦工业,其产量约占装炉煤的 3%~4%,将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热,煤热解后得到焦炭、煤焦油、煤气、粗氨水、焦化粗苯以及少量的水。
一般条件下,煤焦油会凝结出来。
3煤焦油加氢制燃料油技术路线煤焦油加氢制燃料油技术以煤焦油为原料,首先进行预分馏切割,切出的煤焦油馏分进入连续操作固定床反应器,在加氢专用催化剂上进行大分子裂化、烯烃及部分芳烃饱和,脱硫、氮、重金属等一系列反应,改变油品的组成、稳定性、颜色、气味、燃烧性能等,再经过分离得到轻质化、清洁化、高值化的燃料油产品。
切割剩余的部分经调和改质后可以作为高等级道路沥青也可做碳材料。
煤焦油加氢工艺技术路线具体主要由原料预处理、加氢反应和产品分离三大部分组成。
原料预处理部分的设置主要基于中低温煤焦油组成较为复杂,除了芳烃、烷烃、烯烃等外,还存在着沥青重组分、重金属、机械杂质及水分等。
沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物,常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻璃相,受热后软化继而熔化,密度为 1.25~1.35 g/cm3。
杂质主要由煤粉、焦油碱、焦油酸及在加工过程中混入的一些固体颗粒物等组成。
沥青重组分、重金属的存在会使焦油流动性下降,同时易堵塞管路、使催化剂失活;而机械杂质的存在也易堵塞进料泵,因此需在进料泵和加氢反应器之前对煤焦油进行预处理。
根据煤焦油主体组分与沥青、杂质性质上的差异,可通过预分馏处理除去沥青重组分、重金属及杂质固体颗粒。
加氢反应是技术路线的核心,加氢反应器可以使用固定床和悬浮床两种反应器。
由于固定床反应器对流体的压力流速等无特殊要求,且对催化剂造成的机械损耗小、催化剂活性更易维持,因此在现有的研究中,主流使用的是固定床反应器。
本部分发生了化学反应,同时也伴随动量、能量和质量传递等的物理过程,该部分在工程化放大过程中的情况在各个单元中是最为复杂的,因为在放大过程中物理规律的影响往往会变得极为显著。
该部分研究将会直接影响到中试、工业性试验的成败,这就要求既得考虑如何方便的研究反应体系化学行为,又得考虑物理方面的因素,为工程化放大打下良好的基础。
产品分离是指产品与其它物料的分离,是一般化工过程中必要的组成部分。
由固定床反应器出来的物料是气液混合体系,气体主要是氢气,也可能含有加氢生成的水气化后的水蒸气和少量油品气化后的油气(C1-C4烃类)。
液体主要是加氢改质后的清洁燃料油产品,因此需要必要的操作单元将产品分离出来。
4煤焦油加氢制燃料油技术现状由于低温干馏工业的发展,我国产生了大量的中低温煤焦油。
由于缺少与之相适应的先进的加工技术,使得其利用方式相对粗放,不仅产生大量的污染,同时也造成煤焦油的巨大浪费,这种现状促进了对煤焦油清洁利用技术的研究。
由于中低温煤焦油成分集中度很低,主要研究方向是加氢制燃料油。
煤焦油本身成份复杂再加上来源不一使得煤焦油制燃料油技术的研究变得较为复杂,不同组份和来源的煤焦油可能需要不同的工艺和相应的催化剂才能实现向燃料油的转化。
关于煤焦油加氢制燃料油,国内文献报道了各种不同的工艺,如按反应器来分的悬浮床、固定床的工艺,使用不同单元操作的工艺,引入超临界流体的工艺等。
其中使用固定床的工艺为主流。
对于使用固定床的工艺,CN1880411 描述了一种煤焦油制燃料油的生产工艺[1],其生产工艺步骤为将煤焦油进行真空脱水后蒸馏分成小于360 ℃馏分和大于 360 ℃馏分。
小于 360 ℃馏分进行脱酚、脱萘,再加氢精制、加氢改制得优质石脑油和优质柴油组分;大于 360 ℃的馏分进行延迟焦化,制成小于 360 ℃馏分和焦化蜡油;两馏分重复上述步骤进行全循环,最终制得石脑油和柴油组分。
该工艺流程长、步骤较多、过程繁琐。
CN1903994 描述了一种煤焦油生产燃料油的方法[2],将脱水和除尘后的全馏分煤焦油与稀释油按比例混合后,依次经过装有加氢保护剂、预加氢催化剂的浅度加氢单元和装有主加氢催化剂的深度加氢单元,产物分馏后得轻油馏分、中油馏分和尾油馏分,即得到低硫、低氮燃料油和轻质油品。
该工艺加入了稀释油,而且需浅度加氢和深度加氢两个单元及相应催化剂。
对于使用悬浮床的工艺,CN1766058 描述了一种煤焦油加氢处理工艺[3]。
煤焦油馏分进入悬浮床加氢装置,或与均相催化剂混合均匀后进入悬浮床装置进行加氢处理和轻质化反应,反应后生成物流经蒸馏装置切割出水,小于 370 ℃馏分和大于 370 ℃的尾油。
其中小于 370 ℃馏分进入固定床反应器经加氢精制反应,其产物切割出小于 150 ℃汽油和 150~370 ℃的柴油,同时将大于 370 ℃的尾油循环回悬浮床反应器进一步转化成轻质油品。
该工艺使用了两种反应器的组合,利用不同反应器的特点达到研究目的,但也存在均相催化剂难分离、单元操作多、悬浮床反应器对催化剂要求高等不足。
对于引入超临界流体的工艺,CN101033410描述了一种用超临界溶剂加氢处理煤焦油的方法[4]。
将煤焦油原料加入反应器中,并加入与煤焦油原料体积比为 1:1~1:3 的溶剂 A 和煤焦油原料 1wt%~18wt%的催化剂B,在氢气存在条件下进行轻质化反应;从反应器出来的液体产物经蒸馏切割出水、溶剂、重油和轻质油馏分。
该工艺引入了外加的溶剂A,而且产生了溶剂与产品分离的问题。
引入超临界溶剂从研究角度看具有可取之处,但存在产品分离难度大、操作条件苛刻等缺陷。
在较为成熟的石油加氢催化技术的基础上,研究者开发了相应的高温煤焦油加氢工艺。
高温煤焦油加氢工艺主要由原料预处理部分、加氢反应部分、高低压分离系统以及分馏系统等构成。
原料预处理能够除去含盐水、固体杂质和沥青质,原料预处理后,经加氢裂化或加氢精制得到高温煤焦油馏分。
反应产物通过高低压分离系统分离成馏分油和H2,其中H2可供循环使用。
镏分油进入分馏系统切割成燃料油调和组分[5]。
湖南长岭石化科技开发公司在国内最早开展高温煤焦油加氢技术研究,云南解化集团在1997年建成了国内首套高温煤焦油加氢装置,而七台河宝泰隆煤化工集团在2009年成功对10万吨/年的高温煤焦油加氢装置进行开车。
而我院2012年签署和七台河宝泰隆煤化工集团合作推广高温煤焦油加氢技术。
目前我院设计完成了河南利源燃气有限公司、邯郸鑫盛能源科技有限公司的煤焦油加氢项目,此两个项目正在紧张的施工中,预计2014年下半年投产运行。
高温煤焦油加氢为多相催化反应,在临氢、催化及一定的温度压力作用下,发生加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、烯烃和芳烃加氢饱和以及加氢裂化等反应,目的是除掉油品中的硫、氮、氧等杂质及金属杂质并使烯烃饱和,改善油品的使用性能。
加氢过程中,主要进行以下反应:1)烯烃饱和——将不饱和的烯烃加氢,变成饱和的烷烃。
2)脱硫——将原料中的硫化物氢解,转化成烃和硫化氢。
3)脱氮——将原料中的氮化合物氢解,转化成烃和氨。
4)脱芳——将原料中的芳烃饱和,转化成饱和烷烃。
5)加氢精制也会发生脱金属反应,原料中的金属化合物氢解后生成金属,沉积于催化剂表面,造成催化剂失活,并导致催化剂床层压差上升。
6)使未转化油进一步裂化成轻组分,提高轻油收率。
从而改善安定性、降低硫含量和降低芳烃含量,获得优质燃料油调和组分。
其工艺流程主要特点:1)反应进料加热炉采用纯辐射型圆筒炉。
2)反应部分采用炉后混氢、热高分流程。
3)采用适合煤焦油加氢经过前处理后再加氢的催化剂——加氢精制(缓和裂化)催化剂,并且催化剂采用分级装填技术,有效降低反应器的压降,降低床层温差,提高催化剂使用效率。
4)高压换热器采用混合原料,提高换热效率,减少换热面积。
5)充分回收系统的余热,降低装置能耗,精制洗油高于100℃以上热量用于加热稳定塔重沸液和低分油。
6)高分液位控制采用高低液位开关方式,安全可靠,准确性高。
7)催化剂预硫化采用湿法硫化方法。
8)反应器入口温度通过调节换热器操作来实现,第二、第三反应器床层入口温度通过调节冷氢量来控制床层温度。
9)采用两相(油、气)分离的立式高压分离器,增大气相空间的挥发,以保证硫化氢的充分解吸,降低硫化剂的补充。
10)催化剂再生采用器外再生方式。
11)分馏部分采用“稳定+分馏”流程,分馏塔按配置重沸炉的方式操作。
12)预分馏部分采用“脱水塔+减压塔”流程,减压塔按配置加热炉的方式操作。
5总述总体而言,国内对于煤焦油加氢技术研究比国外起步晚,但由于产业发展需要,21 世纪以来研究逐步升温,仍缺乏集成化、高效清洁的大规模处理技术。
目前,我国中低温煤焦油年产量已超过 500 万吨,新一代大规模煤分级综合利用技术及煤气化将产生更大量的煤焦油,因此煤焦油加氢制清洁燃料油利用技术的研发势在必行且已迫在眉睫。
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