煤焦油加氢转化技术

张连文　王小青

摘 要：我国属于缺油、少气、富煤的国家，我国的能源储备特点决定了煤焦油加工技术在我国能源未来发展的重要性。煤焦油的主要组成成分为芳香类化合物、不饱和烃类化合物、硫醇类物质以及胺类，本文针对当前我国化工产业煤焦油的转换工艺，逐级探索煤焦油加氢转化技术。

关键词：煤焦油；加氢转化技术

我国丰富的煤炭资源造就了我国极端重视煤焦油转化技术发展，煤焦油是一种具有刺激性的物质，主要是煤炭进行干馏过程的产物。煤炭在热解过程中的不同温度，代谢出了不同种类的煤焦油物质：小于800摄氏度的条件下的代谢物为低温煤焦油；在800摄氏度到1000摄氏度区间条件下的代谢物为中温煤焦油；大于1000摄氏度的条件下代谢物为高温煤焦油，煤焦油的性质及组成不同主要取决于不同的热解工艺。

1 煤焦油加氢目的及原理

煤焦油是一种液态产品，属于煤炭热解后获得的代谢产物，其主要组成物质是大量烯烃等不饱和烃，组成物中还有占据一定比例的氮、硫、金属化合物和氧等物质。煤焦油自身的存储和氧化安定性较差，在光线照射下物质组成也极不稳定。因此，所有煤焦油产品必须经过一定的加工处理才能够进行使用。煤焦油加氢技术就是将煤焦油混合物内不必要的杂质和物质进行脱除，进而产生商业使用产品。简单来讲，煤焦油加氢转化技术就是通过对煤焦油进行加氢转化处理，使煤焦油混合物内发生脱氮、脱硫、脱金属、脱氧反应或烃类饱和反应，进而实现混合物质的分类转化，将化工生产不需要的杂质进行脱除和分离的过程。通过加氢技术转化后的代谢物通过后续加工，进而生产出清洁燃料，为国家油类能源的紧缺压力提供极大的支持。

2 加氢技术分类

通常我国化工产业采用的加氢技术分为：加氢精制技术和加氢裂化技术。

2.1 加氢精制技术

煤焦油加氢精制技术是采用固定床加氢精制以及处理的方法特点，脱除煤焦油原油中氮、硫、金属、氧等原子和杂质，并剔除混合物中的芳烃和饱和烯烃，通常煤焦油加氢精制技术的代谢物主要为：柴油、石脑油、碳材料、低氮低硫重质燃料油。我国研发的加氢精制技术为煤焦油轻馏分油加氢精制技术，这种技术主要采用的原材料为煤焦油中的轻馏分油，通过固定床进行加氢精制，得到轻柴油和石脑油等相关产品。

2.2 加氢裂化技术

煤焦油加氢裂化技术的主要思路就是采用固定床加氢裂化技术将煤焦油中的重油转化成为轻质油产品，进而提升氢油产品的收率。加氢裂化技术的操作流程比较简单，操作和投资费用相对较低，但是其自身也存在一定的缺陷，煤焦油加氢裂化技术的柴油和石脑油产品收率偏低，因此，产品数量的多少直接取决于煤焦油原油产品中氢油含量的多少，传统的煤焦油加氢裂化技术对于煤焦油资源的转化利用率较低，这也是当前我国化工企业煤焦油加氢裂化技术优化变革的准要方向。

3 煤焦油固定床加氢裂化技术

煤焦油固定床加氢裂化技术的核心就是将大部分煤焦油中的重油成分转化成为轻馏分油，具有较高的煤焦油资源利用率，一改传统煤焦油加氢裂化技术的缺点，极大的提升了煤焦油轻油产品的收率，也很大限度的提升了柴油产品的十六烷值，基本突破40以上。煤焦油固定床加氢裂化技术的反应条件为：加氢裂化反应温度在300至450摄氏度区间；反应的压力区间设为5-19 MPa；氢油体积比设置为600到3500区间；体积空速为0.5到3.0h-1。由于加氢精制段生成的氨会影响加氢裂化催化剂的活性，生成的水会造成加氢裂化段催化剂永久性失活，因此，保护催化剂活性和催化剂床层长周期运转是固定床加氢裂化技术的关键。因此，多种催化剂级配就被应用到了多种加氢裂化技术方面，将传统的加氢裂化技术分为两段串联或者两段并联，避免了水和氨等物质进入加氢裂化反应阶段，这种改进在大幅提升轻油收率的同时还能够将上述加氢裂化生成的柴油馏分进一步进行加氢改质。

4 浆态床/悬浮床煤焦油加氢裂化技术

悬浮床、沸腾床、浆态床的煤焦油加氢裂化反应器多数采用可在线更换催化剂或一次性催化剂，这种催化剂的填装特点能有有效避免原料油中的污染物对催化剂活性的影响，使得整个煤焦油加氢裂化反应过程都在一个稳定的理想水平的催化剂活性条件下进行，也因此，多数污染物较高的煤焦油原料油采用此种方式进行加氢裂化反应。这种煤焦油加氢裂化技术在煤焦油转化方向具有十分突出的優点：首先，在加氢之前脱除酚类化合物，既能得到一部分酚产品，又能降低后续加氢过程的氢耗；其次，煤焦油重油通过此项加氢裂化技术几乎完全转变成为轻油产品，使得企业煤焦油生产的轻油收率实现最大化；第三，采用了适量比例的催化剂循环的方法，催化剂用量在该反应过程得到大幅降低；第四，在悬浮床加氢裂化过程中，粉状颗粒催化剂悬浮在煤焦油中，可以承载反应过程中缩聚生成的少量大分子焦炭，避免这些焦炭沉积在反应系统而影响设备的正常运行，延长装置的开工周期。

综上所述，伴随着我国新型煤化工技术的蓬勃发展，随着经济建设对清洁型能源的迫切需求，煤焦油加氢产业即将面临一个极好的发展机遇，化工企业工作者要结合煤焦油加氢转化技术的特点，致力于提升煤焦油加氢转发收率的发展方向上来，为企业生产洁能型产品提供重要的技术保障，彻底实现企业经济效益最大化。

参考文献：

[1]孙会青，曲思建，王利斌.低温煤焦油生产加工利用现状[J].洁净煤技术，2008，14（5）：34-37.