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摘 要:伴随着经济的快速发展,各行各业对能源的需求越来越大,优质的燃料油作为工业燃料,是一种理想的汽油和柴油替代品,并且广泛地用于电厂、冶炼、锻压等行业.在煤焦油中有许多烯烃、多环芳烃等不饱和烃、氮的化合物质,酸度高、胶质含量高,采用加氢工艺,以达到改善它的稳定性、降低硫、芳烃元素的含量的目的,以此获得石脑油和优质燃料油.此技术采用常减压蒸馏或者其他方法去除重质油,再配合加氢技术脱去煤焦油中的硫,氧,氮和其他的有害成分让煤焦油中的烯烃饱和,从而改善煤焦油的质量,制取合格的燃料油的替代物.

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一、煤焦油的性质及加工流程分析

煤焦油是在煤炭焦化过程中得到的一种黑色或者黑褐色比较黏稠状的液体,它的成分达到上万种,主要的含有苯、甲苯、萘、蒽等一系列芳烃,以及芳香族含氧化合物(比如苯酚等酚类化合物)和含硫或氮的杂环化合物等许多有机物.高温煤焦油是一种黑色的粘稠液体,通常来说相对密度大于1.0,其中含有54%-56%的沥青,其他的成分是芳香族和杂环化合物.因为它的馏分重、质量差,尤其金属和沥青质量和含量均比较高,是一种很难处理的原料.当前,我国的煤焦油加工还处于较低的技术水平,一些高附加值的产品较少,其价格偏低,并且燃烧技术落后,使得焦油燃烧程度不充分,煤焦油里面的有机硫转化成SQ,对环境造成相当大的污染.因为煤焦油它是一种密度较大,杂质的含量比较高的劣质油,加氢去改质的难度特别大,不但要选出比较合适的加氢催化剂,而且要解决加氢的耗量高,温升高,催化剂等易失去活性,床层更易结焦堵塞等一系列的难题,所以,煤焦油加氢制燃料油,提高煤焦油中附加值的新途径是相关工作人员应该关注的问题.

二、蒽油加氢,柴油改质试验

根据蒽油的特点,以此对照轻柴油的理想的组成要求可以看出,加氢的目的就是要在适宜的催化剂及工艺下,经过逐环饱和(包括异构)等的反应,使得部分嵌于芳核中的S、O原子以H2S、NH和HO的形式脱除,与此同时生成分支度较高的烷烃类柴油.但是由于单环芳烃加了氢,相对于化学反应速率常数较小.所以对蒽油而言.最大可能性地生成的柴油理想组成成分为多烷基单环芳烃及环烷烃,来达到制取燃料油的目的.在以往所获得的煤焦油全馏加氢丁艺的参数上对产物性质影响趋势不大的基础上针对蒽油进行的试验,反应了温度对加氢产品性质的影响,并且选用了对蒽油适用的加氢精制的催化剂以及加氢改质的催化剂.

三、煤焦油加氢技术分析

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有关于煤焦油加氢来制取轻质燃料油的各类文献较多,但都是对于大于360℃的重质煤焦油轻质化的问题,所提供的方法都不能使蒽油完全轻质化.壳牌石油公司已经在1986年申请有关于三环化合物的选择性裂化提高十六烷值的专利.其原料为石油冶炼厂的馏分油,原料中除了三环化合外,还有链饱和烃,异构饱和烃,四氢萘及十氢萘.它的组成与蒽油的差别较大.其他的非沥青煤焦油加氢的报道大多属于基础研究.当前,国内仅仅有2套煤焦油加氢的装置,一个是在哈尔滨气化厂,另一个是在云南解放军化肥厂.两者的原料均为低温焦油.在N杂质和芳烃含量中与蒽油都存在着较大差异.中低温焦油中的烃类组成数脂肪烃和酚属烃为主,它的芳烃很少,目前我们所采用的工艺条件和催化剂都无法处理本文所指的蒽油.燕京等以全馏高温焦油为原料的加氢制取轻质油,也有20.27%的尾油无法处理,仅仅用作催化或加氢裂化掺炼原料.并且其所提供的工艺不能使本文所指的蒽油完全转化.以干点为455℃的中高温焦油为原料,用加氢裂化生产汽油、柴油及润滑油工艺.目前用的加氢裂化催化剂通常情况下,对氮的要求极为严格,这个方法难脱除的氮化合物都集中在作为加氢裂化进料的重馏分中,在常态的加氢精制催化剂及加氢条件下.难以使重馏分中的氮的含量满足加氢裂化的进料要求.沈和平提出了煤焦油加氢裂化方法,此方法以干点小于550℃的煤焦油作为原料,用加氢裂化生产汽油、柴油等轻质油品.这个方法没有使原料完全地轻质化,仍有0.5%至1.0%的尾油,虽然量不大,但也说明轻质化的能力有限.而且对加氢而言,它的原料比蒽油优质.


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四、成本测算

蒽油,目前的原料价格大至约为4000元每吨.氢气的来源比较广,如钢铁公司产生的焦炉煤气可以经变压来吸附制氢,这项技术已经相当地成熟;如煤化工企业生产的炭黑的副产氢气和氯碱化工所产生的副产氢气等,所以氢气的价格都可以按小于15000元每吨来计算,如果按7.89%的氢耗来折算,每吨蒽油要耗氢气1200元,原料成本大概5200元每吨.产品方面来说,97%的清洁燃料及油调和组分,价格和成汽、柴油仅仅相差400元到500元每吨,大约为7000元每吨,按照9%的轻质油的收率来折算,于是还剩6790元/t,它们之间还有1590元差距.如果每吨蒽油的加工费用以1000元来计(包括三废处理),那么最终的利润大约590元每吨.所以,蒽油加氢转化成轻质燃料油具有较强的成本优势,可以创造较高的经济利益.

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五、结语

此项技术具有较高的研发价值.(1)加氢处理后得到的产品里汽油馏分硫、氮含量低,芳潜高,都可以作为重整后的原料或者是汽油调和组分,柴油馏分硫氮的含量低,添加氢尾油使原料油性质得到了很大得改善,可以作为燃料油.(2)以廉价的煤焦油加氢转化成燃料油,以此来得到附加值高的产品,不但提高了企业的经济效益,还增强了企业的市场竞争力.(3)加氢转化过程中脱除了煤焦油的有机硫化物和氮化物,并且得到了处理,不但减少了环境的污染,还具有广泛的经济,环保价值.所以,煤焦油加氢处理技术是一种很理想的加工方法.应该得到广泛的应用.

参考文献

[1]杨国祥,李毓良.高温煤焦油加氢制取轻质燃料油工艺的运行实践[J].化工,2010,37(6):57-58.

[2]李增文.煤焦油加氢工艺技术[J].化学工程师,2009,(10):57-59,62.

[3]常景泉.浅谈煤焦油加氢生产燃料油加工工艺[J].中国高新技术企业,2011,(17):72-73.

[1]煤焦油加氢制清洁燃料油获突破[J].河北化工,2011,34(11):80-80.

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