煤焦油加氢工艺条件对产物分布的影响

煤焦油加氢工艺条件对产物分布的影响

陶芳 刘世金

内蒙古庆华集团乌斯太精细化工有限公司 内蒙古 阿拉善 750336

摘要：经济发展离不开能源的支持，化工行业作为重要的支柱行业，一直为其他行业发展进行能源生产和加工。煤焦油加氢技术，就是借助加氢反应对煤焦油进行优化和提升，提升其能源转化率，从而有效缓解能源缺乏问题。本文将围绕着煤焦油加氢工艺条件对产物分布的影响展开论述，从煤焦油加氢工艺流程和条件入手进行分析，并进一步探索工艺条件对产物分布的影响，以期为加工实践提供一定思路，促进化工行业发展。

关键词：煤焦油加氢；工艺条件；产物分布影响

引言

我国作为工业大国对能源的需求一直有增无减，但是煤炭石油等能源不可再生，随着工农业的应用其储备一直在减少，这就要求合理应用先进技术提升对煤炭、石油的利用率。煤焦油作为炼焦副产品，产量巨大，虽然可以作为能源来使用，但粗放的利用方式不可避免的造成了能源浪费。煤焦油加氢技术解决了这一问题，大大提升的煤焦油的能源转化率。行业内加强了对于该技术的研究，通过分析工艺条件对其产物的影响有助于把握生产环境要素，进一步提升煤焦油品质。

1煤焦油加氢的工艺和工艺条件

1.1煤焦油原料加工与精馏分离工艺研究

为使煤焦油的常规脱水及机械杂质去除效率得到有效的提升，通过采用蒸馏方法进行煤焦油中的杂质的去除流程，首先应当确定应用该技术所需要的三种主要温度，这三种温度分别为260℃以下、260~370℃以上、370℃以上。在煤焦油温度低于260℃时，用常规的煤焦油脱酚工艺进行脱酚，得到了粗酚和脱酚油，对粗酚再次进行精馏，可以获得苯酚以及甲酚、二甲酚等酚类化合物，同时还可以利用该技术进行化工产品的提纯应用。

1.2重质精馏加氢裂化煤焦油

要进行催化剂的再利用或将煤焦油中的重馏分油和低于100 la m的催化剂粒子复合悬浮床进行加氢，则需要将其与硫化剂在80℃-200℃的搅拌下充分混合，从而得到催化剂油浆。在重馏分油原料370℃以上时，将包含催化剂的再循环油由常压塔分馏的含催化剂的再循环油进行混合，由原料泵升压，混氢升温，再进入悬浮床或者其他浆态床加氢反应器中进行加氢，催化剂的加入量是以控制活性成分的金属对煤焦油的原料质量的比例是 O.1:100-4∶100，再将反应器的反应排出物经过高温分离器和低温分离器，获得液-固相油的混合流和富氢气体，作为回收氢的相关作用。常压塔分馏后，液-固相高分油的混合流不超过370。C轻馏分油，底部获得包含催化剂的常规重油，这些重油中的大多数是直接循环的重油，直接进入悬浮床加氢反应器进行加氢轻化反应；将剩余的少量固体重油通过过滤或蒸馏的方式进行固、液分离，从而获得催化剂残余物和悬浮床加氢重馏分油，这些重馏分油可以循环至悬浮床或鼓泡床加氢反应器中，使脱出的催化剂被抛出或再生。

因为煤焦油中所存在的主要物质为钙和铁，并且这两种物质通常以酚类盐的形态存在，所以利用加氢的方法能够较为安全地对金属进行脱除，特别是对煤焦油进行低压预处理之后，金属的脱除效果更好，并且该方法操作简单，具备较好的经济性。当低压运行时，压力和氢油比对精练过程的影响不大，因此，将中低温煤油的全馏分分成原料，研究了反应温度和空速对其低压脱金属的影响。

在实验条件下，在低压预处理中，铁、钙和总金属的去除率都高于90%；结果表明，在较低的压力下，金属的脱除率、铁脱除率和钙脱除率都随反应温度的升高而逐步增加，这是因为反应过程中的动力学因素决定的，而提高反应温度对金属脱除率的影响较大；结果表明，反应温度对铁脱除率的影响不大，但对钙脱除率的影响比较大，这是由于煤焦油中的铁、钙以羧酸根为主，而羧酸铁的脱除速度比羧酸钙快，因而不会受到温度的影响。综上所述，煤焦油原料中的金属铁、钙易于脱除，且当反应温度高于参考温度时，总金属的脱除率超过95%，能满足合成工艺对原料脱金属的需求，故本文选取参考温度或（+10）℃作为低压预处理装置的工作温度。

1.3精练精制轻油

用传统的方法提取上述轻质馏分油，然后用悬浮床的方法使加氢反应产物得到低于370℃轻馏分油和260℃的煤焦油和260℃的脱酚油，经悬浮床处理，得到馏分油的原料油。该加氢技术具有以下特点：煤焦油中温度超过370℃的物料将被直接用作加氢裂化原料，经悬浮床等加氢裂化反应器直接进行，其中370℃以上的重油将被直接回炉进行裂解，多次裂解后，可以保证重油的反应完全。其目标是去除小分子聚合物和已失去活性的裂解反应中产生的催化剂。

2蒸馏过程中各工序对汽油馏分分配的影响

汽油馏分成分的分布特征与加氢工艺条件密切相关。加氢时，汽油馏分的产率受液体空速和床层温度的影响最大。在催化剂床上，液体容积空速与催化剂的滞留时间有关，而在催化剂的作用下，精练剂床的温度、床内温度都与催化剂的活性有密切的关系，而催化剂的反应时间和反应速率则是影响加氢深度的主要因素。通过对不同床温、不同空速下的汽油馏分成分组成进行分析，能够获得在工艺条件发生变化时其对应组成分布的关系。

2.1汽油馏分成分与反应温度的关系

结果表明，在不同的精制剂床温度及裂化剂床温条件下，煤焦油加氢汽油馏分的主要成分是相同的。通过对烷烃、环烷烃、苯系物的分类研究，发现环烷烃和环烷烃的含量随精制剂及裂化剂床温度的升高而下降。结果显示，提高精料和提高裂化剂床温度有利于提高环烷烃的质量，但对苯系和烷烃的影响则相对较小。但在汽油馏分成分变化方面，在较低的温度下，可以得到较高的芳烃，较高的芳烃可以提高其辛烷值，但若反应温度过低，则会对精练效果产生不利的影响，导致进入裂化段的油中含有较多的碱氮，从而降低了催化剂的使用寿命。

2.2空气流速对汽油馏分成分的影响

煤焦油加氢汽油中，体积空速对其馏分成分有显著的影响。空速越小，燃料在反应器内的滞留时间越长，反应时间越长，反应越充分，加氢深度越大，汽油中的苯系物越少，环烷烃的含量越高。此外，随着加氢深度的增大，烷烃的裂化水平也随之升高，多环化合物转变成单环化合物，例如2-甲基戊烷，再将其转变成分子量较低的分子，从而将其质量分数从0.45h-1时的0.29%降低到0.35h-1时的0.47%。结果显示，在提高环烷烃含量的同时，降低液相容积空速能使苯系物和烷烃的含量有所下降，因此，最佳的反应空速是0.40h-1。从煤焦油加氢精制效果、产物分配合理、能源消耗等方面综合考虑，最终选用了13 MPa反应压力、360℃精制段反应温度、380℃裂化段反应空速0.40 h-1的反应空速。

结束语

综上所述，过去粗放的能源利用模式导致了我国面临着能源不足的困境，这阻碍了行业经济持续发展。面对这一问题，除了要加强新能源的开发利用之外，还要加强废弃能源的再利用。加强对煤焦油加氢技术的分析和优化有助于更好地脱硫改质，分析工艺条件对产物分布的影响，加强对空速和反应温度合理控制，保持最佳反应工艺条件，从而提升脱硫质量，更好地降低芳烃含量，实现煤焦油加氢的优化提质。

参考文献

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