中低温煤焦油加氢两种技术的对比分析

aixireefoarub

摘 要：本文对目前中低温煤焦油加氢技术进行了描述，着重对预处理+固定床加氢方案和延迟焦化+固定床的加氢方案的物料平衡进行了分析对比，从油品的产品收率和产品分布等多方面提供了分析数据并为中低温煤焦油的技术的选择提供了可靠的依据。
关键词：延迟焦化；中低温煤焦油；产品分布；对比分析
1 概述
我国是属于石油资源短缺，天然气资源不足，煤炭资料则相对丰富的国家，我国国民经济快速发展，迫切需要解决石油和天然气的缺口问题，我国诗世界上最大的煤炭生产和消费大国，煤炭产量和消费量在一次能源中占的比重一直保持在70%以上[1]。在未来50年内，中国能源的70%还要来自煤炭。煤焦油是煤炼焦和煤气化生产过程中的产物，而中低温煤焦油是干馏温度在700至900摄氏度的下的产物。
以生产半焦副产的中低温煤焦油的密度大，粘度、残碳、灰分高，属于重质油。中、低温煤焦油具有巨大的经济价值，选择合适的工艺加工低温煤焦油，使之转变成高附加值的产品是化工行业现实的要求。以中低温煤焦油为原料生产汽油、柴油技术与间接法煤液化生产燃料油相比，具有投资少、耗能少、成本低、效益好等优势。目前采用或者正在研究的中低温煤焦油加氢工艺技术主要有以下几种[2]。
1.1 焦油预处理+固定床加氢方案
预蒸馏——固定床加氢技术的代表企业为辽宁抚顺石油化工研究院，其开发的地位煤焦油加氢技术通过使用蒸馏预处理的方式有效降低了加氢进料中的胶质以及沥青等杂质的含量，从而在一定程度完善了中低温加氢技术中固定床加氢运转周期较长的缺陷。固定床加氢过程挺较为适合加氢精致以及加氢裂化催化剂，实现产品含硫量低于10ug/g，这种身长工艺有着流程合理以及环保等优势，其缺点是无法对高温下分解出的系统等进行加氢。蒸馏塔下层组分存在软化点差以及无法获取沥青的缺点，资源利用率相对不高。
1.2 焦油延迟焦化+固定床加氢方案
所谓的延迟焦化，指的是通过运用煤焦油全馏分进料的流程，在一定温度的条件下，促使其中的重质六分进行裂化，从而获取气体成分以及轻质组分，并且将煤焦油中的胶质以及沥青质等转化成为焦炭，之后加轻质组分以固定床加氢的方式进行石脑油以及柴油的生产。通过延迟焦化方式获取的固定床加氢进料收率通常可达到80%，而焦炭产量也相对较高。延迟焦化的优势在于能有效将煤焦油中的重质成分转变成为轻油产品。其缺点在于生产工艺较为复杂，并且煤焦油资源没有得到充分利用。
1.3 焦油悬浮床+固定床加氢
悬浮床以及浆态床反应一般所使用的催化剂为一次性催化剂或可更换催化剂，这种催化剂使用方式能有效降低煤焦油中杂质对催化剂活性的影响，保证反应器中反应的持续进行。所以这种反应器通常也是处理高污染煤焦油的反应器。在2002年张明会通过运用固定床加氢以及沸腾床加氢串联的方式将煤焦油中重油反应成为石脑油以及柴油。通过两种加氢并联的方式，实现了固定床加氢的即时切换，其根本目的在于实现加氢裂化过程中原料油的正确供应。2010年我国煤炭科学研究总院通过对以往工艺进行总结后提出加氢液化以及石油渣油加氢思想，进而探讨出非均向催化剂的没有浆态床加氢工艺。该工艺技术通过运用蒸馏的方式将煤焦油进行分离，分离成为酚油、柴油以及大于370℃的重油。在将其中的酚油进行脱酚处理的方式进一步获取脱酚油以及粗酚，通过对粗粉进行今夕蒸馏的方式获取酚类产品。而大于370摄氏度的重油则作为悬浮床加氢裂化的原料進行反应获取轻质油，尾油则通过循环处理的方式进行再次反应。这种工艺的有点在于：加氢之前进行了脱酚处理，不但保证了后去原料的品质，也获取酚类产品；最大限度的利用煤焦油以及降低催化剂使用量；所获取的柴油品质较好。
2 预处理+固定床加氢和延迟焦化+固定床加氢方案对比分析
2.1 原料性质
2.2 延迟焦化+固定床的流程描述及物料平衡
随着石油、氢气价格的高起，煤焦油全馏分加氢成本很高，于是就有了将煤焦油中重质组分焦化、轻组分加氢改质的工艺路线。延迟焦化工艺是石油化工行业比较成熟的技术[3]，但是用煤焦油作为原料进行延迟焦化工艺的目前只有天元和陕西东鑫垣项目[4]。用延迟焦化技术加工中温煤焦油，将中温煤焦油全部转化为净化富气、粗汽油、酚油、柴油、蜡油及焦炭；然后粗汽油、酚油、柴油、蜡油混合后进入固定床加氢装置进行加氢处理，得到合格的油品[4]。该工艺能够提高焦化燃料油产率，降低焦化蜡油产率，得到较好的产品分布。
本装置处理能力按加热炉进料量为50万吨/年，总原料量为62.5吨/小时。装置产品为净化富气、汽油、柴油及沥青焦。装置的物料平衡见表2.2-1。
2.3 预处理+固定床的流程描述
该流程的预处理单元采用减压脱沥青的方法，脱出原料中含有较多能影响反应器运行周期的胶质成分，可有效地防止反应器压降过早升高，保护了加氢催化剂，延长了催化剂的使用寿命。
固定床的流程采用的是加氢精制+加氢裂化的方式，加氢精制反应主要目的是：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脱氧——将原料中的氧化合物氢解，转化成烃和水。
加氢裂化的目的是使得未转化油进一步裂化成1#轻质煤焦油和2#轻质煤焦油轻组分，提高轻油收率。
本装置的年处理量为50万吨/年，总原料量为62.5吨/小时。装置产品为液化气、汽油和柴油及成型沥青。预处理+固定床的物料平衡见表2.3-1
从两种不同的工艺流程中可以看出，延迟焦化+固定床加氢流程比预处理+固定床加氢流程的氢耗小，减少了2.42%的氢气消耗，为制氢制氢装置节省了投资；另外，延迟焦化+固定床加氢流程得油品收率为80.44%，预处理+固定加氢流程的的油品收率为75.96%，油品收率高出将近4.48%；因此从产品结构可以看出延迟焦化+固定床加氢流程优于预处理+固定床加氢流程。但是延迟焦化+固定床加氢流程比预处理+固定加氢流程要复杂，装置投资要多。
3 结束语
①延迟焦化+固定床加氢流程比预处理+固定床加氢流程要长，装置投资要高。
②延迟焦化+固定床加氢流程油品收率比预处理+固定床加氢流程的油品收率高出4.48%，经济效益更高。
③延迟焦化+固定床加氢流程油品新氢消耗量比预处理+固定床加氢流程降低了2.42%，意味着得到同样产品原料消耗更少。
④目前国内对于煤焦油加氢技术，两种技术都有更好的应用，各种技术都有不同的优劣之处，但相信将来，煤焦油加氢技术会日趋完善。
参考文献：
[1]马宝岐，任沛建，杨占彪，王树宽编制.煤焦油制燃料油品[M].北京：化学工业出版社，2011.
[2]刘伟，王彦军.中低温煤焦油加氢技术[J].化工管理，2016（9）：211.
[3]梁朝林主编.延迟焦化[M].北京：中国石化出版社，2007.
[4]王长寿.中低温煤焦油延迟焦化装置设计与优化[J].化工管理，2016（4）.