随着社会经济的不断发展, 我国对于各类能源的消耗量正在大幅度增加, 油气是对于液体燃料油的需求量更是十分巨大, 对燃料油的质量要求也越来越高。目前, 大多数的液体燃料油都是从石油当中提炼获得的。而在当前世界石油资源紧缺的情况下, 开发新型液体燃料油能源已经十分迫切。在此背景下, 中、低温煤焦油加氢生产清洁燃料油技术的出现, 给燃料领域带来了极大的影响。
1 中、低温煤焦油的性质和特点
煤焦油又被称作煤焦油溶液、蒸馏油、煤膏, 是在煤的焦化过程中产生的一种黑褐色或黑色的粘稠液体, 比重比水大, 具有特殊的气味和一定的溶性、腐蚀性、可燃性。在炼焦工业煤的热解过程中, 是生成粗煤中的一种主要产物, 产量通常为装炉煤的3%-4%左右。在常温常压的状态下, 煤焦油呈现出黑色粘稠状。在煤化学工业当中, 煤焦油是一种主要的原料, 构成成分十分复杂, 主要的有芳烃、蒽、萘、二甲苯、甲苯、苯, 以及苯酚和酚类化合物等芳香族含氧化合物, 含有硫和氮的杂环化合物等。对于煤焦油的分割, 可以采用分馏的方式, 进行不同沸点范围的馏分划分。在耐高温材料、医药、橡胶、燃料、合成纤维、塑料等领域当中, 煤焦油都具有广泛的应用, 同时还可以用来进行炸药、药品、糖精、杀虫剂的工业产品的生产。
在煤焦油当中, 能够产生很多稠环化合物, 以及含有硫、氮、氧的杂环化合物等。根据其不同的裂解温度, 可以分为450℃-550℃的低温煤焦油、600℃-800℃的中温煤焦油、以及1000℃的高温煤焦油。在不同的干馏温度下, 煤焦油也会体现出不同的性质。中、低温煤焦油中具有与天然石油相似的烃类构成, 不过, 其中的芳烃、氮、氧的含量, 要比天然石油高很多。同时其具有较高的碳氢比、较高的不饱和程度、较高的残炭、杂质、金属含量, 使得加工的难度大大增加[1]。
2 中、低温煤焦油加氢生产清洁燃料油技术
2.1 预蒸馏-固定床加氢技术
对蒸馏预处理技术进行应用, 能够使煤焦油中的重金属、沥青质、胶质等含量得到降低, 使固定床加氢装置长运转周期的问题得到了解决。在固定床加氢的过程中, 选择的加氢裂化和加氢精制催化剂, 能够有效的适应煤焦油的特性, 从而生产出10ug/g以下含硫量的石脑油和柴油, 或是调和柴油的组分。在实际应用中, 这项技术具有液体产品收率高、运转周期长、生产过程清洁环保、工艺流程科学合理等特点。其中, 预蒸馏处理属于物力方法, 无法对高温裂解产生的氧化物和二烯烃进行加氢, 因此, 通常需要增加预加氢的处理, 以实现二烯烃的脱除。
2.2 延迟焦化-固定床加氢技术
该项技术对煤焦油全馏分进料的方式进行了应用, 通过加热的方式, 促进重质馏分的裂化反应, 产生轻馏分油和气体。同时, 将原料当中的沥青、胶质等生焦前体转化为焦炭[2]。之后, 在固定床加氢当中利用轻馏分油, 进行石脑油和柴油组分的生产。在煤焦油延迟焦化的过程中, 固定床加氢大约能够达到80%左右的进料收率和16%左右的焦炭产率。该项技术具有将部分重质煤焦油转化为轻油产品的优点, 不过, 同时也具有工业流程复杂、部分煤焦油转化为焦炭的缺点。
2.3 沸腾床-固定床组合加氢技术
沸腾床加氢技术的应用, 使传统固定床工艺当中由于床层压降过高而引发的装置停转的问题得到了妥善的解决, 同时也降低了循环氢压缩机的动力消耗。由于氢气、原料油、催化剂在反应器当中进行剧烈的返混和搅拌, 使得传热与传质的过程得到了加快, 保证了沸腾床反应器内部上下温度的基本一致, 均匀了反应器的温度, 不但能够促进催化剂活性的提升, 同时也避免了传统固定床反应器中由于温度不均匀而导致的飞温情况。在沸腾床加氢之后, 中、低温煤焦油全馏分中的氮、硫含量降低, 沸程前移, 含氧化合物等杂质也得到了饱和, 使后续固定床加氢流程得到了简化[3]。
2.4 悬浮床-固定床组合加氢技术
在该技术的应用当中, 悬浮床加氢进料主要为全馏分的煤焦油。在原料油中分散水溶性催化剂。应当将反应温度控制在320℃-420℃, 反应压力控制在6.0MPa-19.0MPa, 氢油体积比控制在400-2000, 体积空速控制在0.5/h-3.0/h。之后对反应产物进行分馏, 得到石脑油和柴油组分, 加入固定床反应器继续加氢。将分馏得到的重油馏分从悬浮床反应器进行循环, 使其进一步轻质化。
3 结语
中、低温煤焦油是当前工业领域当中一种重要的资源, 利用它可以进行很多中工业产品的合成与生产。目前, 通过中、低温煤焦油进行加氢处理, 生产清洁燃料油的技术正在得到越来越广泛的关注和重视。随着科技的不断发展和该项技术的不断成熟, 未来将会提供更多的清洁型液体燃料油能源。
摘要：中、低温煤焦油是当前工业领域当中应用较为广泛的一种工业原料, 通过沸腾床加氢工艺, 能够对其中的单、双烯烃、含氧化合物等杂质进行饱和处理, 使后续的固定床加氢流程得到简化。在中、低温煤焦油加氢处理当中, 沸腾床-固定床的组合加氢技术是一个较为合理的技术方案。对中、低温煤焦油进行适当的加氢处理, 能够生产出清洁燃料油, 该项技术对于环境的改善和煤炭资源的高效利用具有十分良好的效果。
关键词：中、低温煤焦油,加氢技术,清洁燃料油
参考文献
[1] 范建锋, 张忠清, 姚春雷, 全辉.中温煤焦油加氢生产清洁燃料油试验研究[J].煤炭学报, 2013, 10 (02) :1868-1872.
[2] 唐巍.煤低温热解焦油加氢实验研究及工艺流程模拟[D].浙江大学, 2014.
[3] 王锦程.中低温煤焦油加氢技术的生产现状与产业发展研究[J].化工管理, 2014, 10 (02) :46.