煤焦油加氢技术现状和发展趋势

摘 要：本文首先对煤焦油加氢技术进行了简要介绍，分析指出该技术目前存在的一些问题，并针对操作和装置上的问题提出了具体的改造办法。

关键词：煤焦油加氢 操作 装置 问题

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。

一、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。

煤焦油加氢操作存在的问题有：（1）预处理系统减压塔底重油出装置温度过高（ 300℃左右） ，造成重油罐温度高，在装车时会出现大量沥青烟，会对操作人员身体构成伤害和污染环境； 而重油罐顶呼吸阀也会溢出沥青烟，遇空气冷凝变成轻质焦油污染油罐和环境卫生。 （2） 采用一段加氢工艺，给其同样的裂解程度，势必造成目的产物的质量差或产率低等问题。从工业氢的供应来看，如果采用一次加氢，则需要一次供给相当多的氢气，使油中溶有足够的氢量，才能保证催化剂表面上有很高的活化氢的浓度，这样大量的过剩氢气在工业上是无法一次满足的。（3）在反应高压分离系统操作中，精制热高分和精制冷高分出现压差增大，最高值为2.0MPa以上，影响反应系统正常运行。其主要因为在反应过程中脱除焦油中的氮、硫、氧等杂质，其中脱氮时将其转化为氨，再与物料中金属反应形成铵盐，由于反应流出产物温度高，铵盐以液态或气态形式存在，当经热高分分离进入混氢换热器降温后，便析出结晶形成固体铵盐堵塞换热器列管或封头，使其管线不畅通，造成前后压力不一致。（4） 加氢反应器在制造过程中，焊缝的纵缝出现的氢致延迟裂纹的焊接缺陷问题。材料的性能通常随着板厚的增加而减弱；对于相同厚度的板材，虽然化学成分都符合相应标准，但P、S 的含量较低的施焊性较好，其焊接缺陷也越少。另外钢板的焊接工艺性能较差，焊接工艺规范较窄，操作难度较大，存在焊缝。 （5）在生产运行期间反应消耗硫化剂较多，增加成本费用。高温焦油加氢装置反应系统所用催化剂多为氧化态，没有活性，为促进其活性需进行硫化，使其变成硫化态供反应进行使用。催化剂硫化时所用硫化剂有多种，通常使用二甲基二硫和二硫化碳。

二、煤焦油加氢装置技术改造

煤焦油加氢装置由原料预处理系统、加氢反应系统、高低压分离系统、压缩机系统、分馏系统和辅助系统组成。原料预处理系统包括过滤、电脱盐和减压蒸馏脱沥青质三部分。加氢反应系统包括加氢精制和加氢裂化两部分。高低压分离系统包括加氢精制生成油的热高分、冷高分，加氢裂化生成油的热高分、冷高分，两套系统共用的热低分、冷低分，以及相应的换热、冷却和冷凝系统。压缩机系统包括新氢压缩机和循环氢压缩机两部分。辅助单元的作用主要是向系统中添加硫化剂和高压注水等。针对煤焦油加氢装置构造特点进行技术改造：（1） 预处理系统重油出装置换热器更换加大换热面积，取消壳程走减顶油，改为进料煤焦油，并增加调节阀来调节煤焦油量控制重油换后温度，从而降低重油出装置温度提高进料温度，减轻进料加热炉负荷。无论从安全角度还是从经济方面，工业硫磺具有其优越性。（2）两段加氢工艺，分别进行液相加氢和气相加氢，大大提高了产品的质量与收率。分段后，不仅每段的氢气量不大，而且过剩氢气的总量也大大减少，因为在气相固定床加氢阶段，氢气可以直接进入催化剂活性中心，足以维持反应所需的活化氢浓度。（3） 反应精制系统热高分和冷高分差压增大，在原换热器后注水的基础上，增加一根换热器前注水管线，此注水管线在出现差压时可间接使用。（4）焊接前进行UT 探伤检测，确定焊缝缺陷具置，根据探伤结果，确定焊缝加工宽度。焊接前应进行预热。焊接时，每层药皮、熔渣、飞溅、焊条产生的烟尘熏黑处等都应处理干净，对可能产生缺陷的部位必须采取适当的处理措施处理（如修磨等）。焊接完毕后尚应采取焊后保温的消氢热处理或中间消除应力热处理，以便氢及焊接应力及时释放。（5）为降低原材料成本，硫化剂选型上，应该选用工业固体硫磺或液体硫磺。

三、结束语

随着煤焦油加氢技术的日渐成熟，中国具备了大规模产业化的条件，可是国内煤焦油加氢工艺还存在焦油利用效率低、资源浪费、生产成本高、环境污染等问题。因此，积极优化工艺技术，使技术不断完善，提高原料利用率，降低浪费，利用加氢技术开发煤焦油新型清洁能源，对中国能源的可持续发展具有重要战略意义，并将给煤焦油加氢产业带来更多的机遇。

参考文献

[1]美国石油学会.API682 - 2008 用于离心泵和回转泵轴封系统[S].华盛顿DC：美国石油学会，2008.

[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.压力容器设计工程师培训教程[M]. 北京：新华出版社， 2005.

作者简介：张鑫（1984-），男，籍贯：陕西渭南 ，本科，助理工程师。

李伟龙（1985-），男，籍贯：陕西咸阳，本科，助理工程师。