煤焦油加氢转化为轻质燃料油的技术研究

2019-10-14 版权声明 举报文章

摘 要:本文通过对煤焦油加氢技术的现状研究分析,确定了煤焦油加氢的工艺路线以及对加氢精制催化剂和加氢改质催化剂的选择,还考察了反应温度对加氢精制产物的影响及对改质效果的影响。相信能为我国的煤焦油加氢转化为轻质燃料油的技术的提高提供参考。

关键词:煤焦油 加氢转化 柴燃料油

一、引言

随着国际油价在近些年里,价格在不断的在增长,一直保持在高位进行持续的运行。由此而造成人们对新能源的开发研究。对煤焦油进行加氢从而转化为轻质的燃料已经成为研究的热点。实现轻质化以及清洁化的煤焦油必须对其进行氢的加入。那么在什么条件下完成这一动作,这就要求必须保证在临氢的情况下进行脱除操作,完成对煤焦油的脱氮、脱氧、脱硫以及脱金属等,保证作为燃料使用的清洁性。这种轻质化的燃料最明显的一个组成成分就是芳烃加氢饱和并裂解开环,而这样的最小分子构成烃类又是对胶质进行加氢后完成相应的分解行为而得到的。

从世界上对于焦炭的使用情况来看,中国毫无疑问的被冠以第一的身份。而从世界范围内对焦炭进行生产的量上考虑中国也不甘落后成为了第一。在这么多的焦炭生产以及使用的过程中,煤焦油的产量也是不可小觑的,几乎每一年的产量都是介乎在600万吨到800万吨之间。 如何对这样大量的资源进行利用,使之转化成我们生活中的轻质能源燃料。本论文即通过对相关技术的论证来进行煤焦油的转化操作。

二、原料来源及性质

通过对煤进行焦化等过程使之在完成干馏以及气化等具体过程后进而得到一种液体,气味属性为刺激性的臭味,状态上为粘稠状,颜色表现为黑褐色或者黑色。煤焦油的组成成分十分的复杂,种类繁多。主要包含各种类型的苯,不饱和烃类比如:多环芳烃以及烯烃,氮化合物以及硫化合物等。

在国内的技术领域上,对煤焦油所采取的处理方法大多是分两种。一种是将煤焦油通过酸碱等技术的综合完成精制操作,使之成为质量低劣能够达到进行燃烧的油类。但是在燃烧的过程中会对大气造成严重的污染,这是因为煤焦油的组成成分中含有氮以及硫等元素组成的杂质一经燃烧后就会变成氮氧化合物以及硫氧化合物,除此之外还会会水质造成污染。另一种方法虽然能够完成转化后实现一定的效益,这是因为在对煤焦油进行处理后可以将其中的一些化学物质比如萘和酚等转化为一种能够用于防腐或者防水用的材料,但是在技术上存在很多的不完善,使得在转化的过程中会对环境造成严重的污染。

三、加工工艺

对煤焦油进行技术上的加氢,主要的目的就是为了使之变成一种燃料油关键的要求就是这种燃料油的性质上必须达到优质以及清洁。具体的是采用加氢的方法,在操作的过程中利用精制的或者是改质的催化剂完成煤焦油的精制。

本研究的技术点是基于现有的加氢工艺并在具体的实施的过程中,选择更适合完成加氢目的的精制以及改质催化剂。

1.工艺流程

将煤焦油注入到预分馏塔中,通过对煤焦油进行分馏,使得分离出粗沥青、粗柴油以及粗汽油,这其中的粗沥青可用于生产一些在管道上应用的防水以及防腐等材料。同时还会分离出小于碳五类的轻烃物质,这种烃类可用于烷类等的生产,变成相对附加值高的产品。分离出的粗柴油、汽油又会重新的被注入到固定床加氢反应器中,完成相应的氮、硫等物质的脱离。这些经过脱离后的产物再通过产品分馏塔就会变成一些清洁的燃料油。

2.加氢的原理

煤焦油中所含有的烃类物质以及各种杂原子(N、S、O),完成一定的温度的加热后,就会发生一些相应的化学反应,比如脱氢缩合以及裂解等。经过这样的处理后会产生在处理上困难的焦炭,由于这样的物质的出现会造成结垢现象的发生,主要附着在进行热交换的设备上或者是反应炉的管道上。而这种结垢会造成催化剂的活性的降低。鉴于此,必须对焦油进行加氢精制上的处理,从而对其中的烃类物质以及各种杂原子(N、S、O)进行脱离,很显然经过这样的处理后会使得催化剂的寿命变得更长。

加氢的反应条件为,13.5MPa的压强,在体积上煤焦油与氢的比例为1:2400,温度的要求为385摄氏度,相应的体积空缩:主要的精制剂为0.2h-1、金属脱离剂为0.8h-1、保护剂为0.8h-1。在满足这样的条件后,与氢气发生相应的反应,从性能上对煤焦油进行改变,完成高品质的产品的生产。其中一些反应的方程式为:

通过加氢完成硫的脱离: C12H8S+2H2C12H10+H2S

通过加氢完成氮的脱离: C5H5N+5H2C5H12+NH3

通过加氢完成烯烃的脱离: R-CH=CH2+H2RCH2CH3

通过加氢完成氢键的裂化: C10H22+H2C4H10+C6H14

四、结束语

当今我国的经济处在高速发展的状态,对于能源的需求现在也是特别的大。通过对煤焦油进行加氢工艺的处理后使之转化成轻质燃料油。不仅会对经济产生一定的效益,同时对于整个社会来说也是具有非常的贡献的。

参考文献

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作者简介:贺彦峰;男; 出生年月:1984.06.30; 籍贯和民族:陕西.榆林;工作单位:陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司;学历:大学本科;研究方向:煤化工、煤焦油加氢精制,加氢裂化,精馏;职称:助工.

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