煤焦油加氢基本论述

2019-10-23 版权声明 举报文章

目前我国石油化工产品,几乎全部以石油为原料。虽然我国石油化工产品快速发展,但仍不能满足国民经济快速增长的市场需求,每年都要进口大量石化产品。2010年我国原油的进口依存度接近55%,到2015年以后,必须进口更大量的原油,进口依存度大于60%。一个国家对原油进口的依存度大于50%,会极大的影响和危机到国家经济的发展。

一、煤焦油加工的现状与前景

1. 我国煤焦油加工现状

我国富煤贫油的资源现状和市场对焦炭的大量市场需求,一大批大型,环保型焦化企业应运而生,副产大量的焦油产品。

目前,我国对煤焦油,尤其是中低温煤焦油的加工利用主要还停留在初级加工或直接外售阶段。这样不仅浪费了资源,而且紧急利用率差,环境污染严重。

1.2我国煤焦油制燃料油开发研究的主要工作

高、中、中低和低温焦油的性质组分分析评价、反应性能、加氢反应及动力学研究

煤焦油加氢催化剂、工艺路线、反应器设计和污水处理等的研究。

煤焦油热解、催化裂化、延迟焦化、超临界改质、电解加氢方法的研究。

采用电场净化、离心分离、过滤分离、萃取分离和旋流分离等对煤焦油进行预处理方法的研究

煤焦油乳化和微乳化制燃料油、煤焦油与稠油混配加氢、煤焦油与废塑料混配热裂解等技术研究。

二、煤焦油加氢制燃料油的方法

1.焦油先进行脱酚后加氢

由于低温焦油中酚类化合物含量高达15,将焦油中的粗酚脱除后进一步加工成高附加值产品,同时在焦油加氢过程中,可避免因酚类化合物与氢气反应生成的水对催化剂的损坏。

2. 焦油脱沥青在加氢

焦油脱沥青再加氢的主要特点是:①将从焦油中脱出的沥青采用乳化的方法制成燃料油,该法具有技术简易、可靠、投资少、效益显著的优点;② 将沥青进一步加工生产针状焦或碳纤维等高附加值化工产品;也可用沥青加工生产电极粘结剂或沥青胶。

3.煤焦油加氢裂化-加氢改质

先将焦油蒸馏分离为轻质油(325℃)和重馏分(325℃),然后对重馏分进行加氢裂化,并将产物与轻馏分送去加氢改质生产汽油、柴油。主要特点是:可降低加氢反应器的操作压力,显著减少设

备加工费用。

4.煤焦油延迟焦化-加氢

将全馏分焦油先经延迟焦化使其轻质化,然后将延迟焦化生成产物进行加氢反应制得汽油、柴油。主要特点:可使焦油全馏分不经蒸馏分离而直接利用。

焦油延迟焦化加氢 汽油、柴油

5.焦油全馏分加氢

主要特点:将焦油加氢反应器和缓和加氢裂化反应器串联,其生产工艺过程较简单,并易操作和控制。

焦油加氢改质缓和加氢裂化汽油、柴油

三、目前国内煤焦油加氢生产装置

1.现已建成投入生产的装置

2.国内在建的煤焦油加氢制燃料油的企业

神木富油能源科技有限公司(12万吨/年)

陕西东鑫垣化工有限责任公司(50万吨/年)

榆林市基泰能源化工有限公司(30万吨/年)

神木安源化工有限责任公司(26万吨/年)

内蒙古庆华集团有限公司(16万吨/年)

内蒙古赤峰国能化工科技有限公司(45万吨/年)

四、煤焦油加氢的原理

1.加氢原料与产品的比较

产品的氢含量比原料的氢含量多,须向原料中加入氢元素,补充原料和产品之间氢含量差额。

原料中含有大量的氧、氮、硫等元素,产品中含量很少甚至不含这些元素,这些元素在加氢过程中可以被还原,分别生成水、氨及硫化氢被除去。

各种液体加氢产品之间氢含量的差别,远较各种原料之间的氢含量差别为小。

气体产品的氢含量,远比液体加氢产品为多,因此,为了节省氢气消耗应尽量减少气体产品的生成。

2.煤焦油加氢的特性

煤焦油的生产过程中,由于所用煤炭产地不同,煤种及质量的差异,以及生产方法工艺条件的不同,使其不同品种焦油的组成具有很大差异。

H/C原子比由大到小顺序为低温焦油-中温焦油-高温焦油。

煤焦油中氧含量由大变小的顺序为低温焦油-中温焦油-高温焦油

五、煤焦油加氢化学反应

1.非烃类加氢反应

煤焦油中的非烃类物质,主要指的是含硫、氮、氧化合物及有机金属化合物等。煤焦油中的非烃类杂质的脱除方法,主要以催化加氢最为先进,并在国内外广泛应用。主要反应包括:加氢脱硫、加氢脱氧、加氢脱金属、烯烃和芳烃加氢饱和反应,还有少量的开环、断链和缩合反应。焦油加氢目的是脱除非烃类中的杂环原子硫、氮、氧分别转化为硫化氢、氨、水。

2.烃类加氢反应

芳烃加氢反应:煤焦油加氢主要有单环芳烃、双环芳烃、三环芳烃、多环芳烃四类加氢反应。

烯烃加氢反应:烯烃在煤焦油中含量很少,性质极不稳定,在催化剂条件下生成烷烃,也可以使不饱和度降低。

加氢裂化反应:加氢裂化是在氢气和催化剂存在下,使煤焦油中较大烃类分子变成小分子的反应。

焦油加氢脱沥青质反应:沥青质的含量对焦油加氢整个过程影响很大,主要除了含有金属外,还含有S、N、O。反应时先由沥青质大胶粒生成沥青质小粒子,然后变成稠环化合物,同时一部分沥青质可变成油。

缩合生焦反应:煤焦油加氢过程中,随着各种加氢反应的进行,均发生一定的缩合生焦反应,其焦炭沉积在催化剂颗粒的外表面和内表面,容易造成催化剂中毒和失活。

总述:以上对煤焦油加氢做了相对综合性论述,结合近年来煤焦油的轻质化项目的增多,工业应用的成功证明了煤焦油加氢技术在生产中的可行性。用煤焦油加氢生产汽油、柴油和燃料油,对替代我国部分石油资源具有重要意义。在以后煤的综合利用中将会突出显现出来,也为煤的分支利用开拓了新思路。

参考文献

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