中低溫煤焦油加氫技術(shù)進(jìn)展與改質(zhì)工藝研究

黃海輪 曹立朋

摘 要：我國作為一個煤炭生產(chǎn)和消耗大國，在新時期背景下如何提升能源利用效率尤為重要。煤焦油是煤干餾的副產(chǎn)物，在傳統(tǒng)粗放的利用方式中，煤焦油資源的優(yōu)勢并未得到有效的開發(fā)。本文從優(yōu)化處理工藝的視角入手，分析介紹了煤焦油加氫的原理及工藝，闡述了加氫技術(shù)現(xiàn)狀及實施整改措施的必要性，最后提出了加氫改質(zhì)工藝的應(yīng)用意義，旨在為煤化工企業(yè)提供一絲參考和幫助，以期獲取更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

關(guān)鍵詞：中低溫煤焦油;加氫技術(shù);改質(zhì)工藝

在我國能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中，煤炭占據(jù)了主要形式。而且一直以來利用方式相對簡單，工藝較為落后，多以直接燃燒為主，加工深度明顯不足，對環(huán)境也造成了極為嚴(yán)重的污染。近年來，隨著國家倡導(dǎo)節(jié)能減排政策的深入，在煤焦油產(chǎn)量不斷增加的背景下，需要進(jìn)一步提高其使用價值。為此對煤焦油進(jìn)行加氫改質(zhì)成為了研究的重點(diǎn)課題。改質(zhì)工藝不僅能夠生產(chǎn)出環(huán)境友好型清潔燃料，例如汽、柴油等產(chǎn)品，還可以滿足當(dāng)今的市場需要，減少對環(huán)境的污染和危害，降低能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，具有鮮明的現(xiàn)實意義和環(huán)保效益。

1 煤焦油加氫的原理

煤焦油為硫、氮、及多環(huán)芳烴、烯烴等不飽和烴化合混合物，作為煤化工液體副產(chǎn)品之一，其來源為煤炭熱解、氣化或干餾后的產(chǎn)物。由于其結(jié)構(gòu)組成十分復(fù)雜多變，為此雜質(zhì)含量不穩(wěn)定且安定性較差，將其直接作為燃料使用是不可能的。而通過加氫改質(zhì)實踐，借助溫度、壓力和催化劑，能夠?qū)⒉伙柡偷臒N化物飽和，同時排出硫、氮等雜質(zhì)，可以實現(xiàn)凈化提純的優(yōu)質(zhì)燃料油的目標(biāo)。

2 煤焦油加氫技術(shù)進(jìn)展介紹

2.1 加氫精制工藝

煤焦油加氫技術(shù)的應(yīng)用范圍相對廣闊，其中煤焦油中的芳香烴、飽和烴、金屬、氧、氮、硫都可以作為生產(chǎn)原料，但是直接加氫利用，會導(dǎo)致原料利用率低，不符合標(biāo)準(zhǔn)。為此需要采用加氫精制工藝，使煤焦油經(jīng)過預(yù)處理之后，送混合氫氣原料，通過加熱加氫反應(yīng)以及冷卻過程，使得氣體和液體在分離器中分離，最后得到相應(yīng)的重油和輕油。

2.2 加氫裂化工藝

加氫裂化工藝的優(yōu)點(diǎn)在于提高了輕質(zhì)油收率，資源的利用效率得到有效的提升。與傳統(tǒng)加氫工藝相比，裂化工藝的操作過程更加復(fù)雜，而且加氫工藝得到優(yōu)化，可以將瀝青質(zhì)重油和煤焦油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)餾分。

2.3 非均相懸浮床加氫工藝

該工藝最初由中國煤炭科學(xué)研究總院煤炭研究所率先提出，其原理是加入了多相催化劑加氫處理方法，在煤焦油懸浮床加氫過程中，工藝溫度要低于370℃，確保部分催化劑和重質(zhì)部分保持活性，接下來使用硫化劑，對剩余煤焦油和催化油漿進(jìn)行增壓，最后通過加氫裂化反應(yīng)和加氫反應(yīng)器排出的相應(yīng)化合物。

2.4 液相裂化加氫工藝

該技術(shù)為液體熱解加氫工藝，主要是優(yōu)化和完善了催化劑，進(jìn)而開發(fā)出高壓液相加氫技術(shù)，在設(shè)定好的催化劑、壓力和溫度條件下，主要原料選取了重質(zhì)煤焦油重質(zhì)餾分，在液相裂化加氫工藝的保障下，柴油、汽油、煤焦油熱解過程將會持續(xù)完成。

3 中低溫煤焦油加氫改質(zhì)展望

煤焦油本身具有難聞的刺激性臭味，對于人們的身體健康和周圍環(huán)境影響極大。通過采取蒸餾以及加氫改質(zhì)處理，煤焦油中帶有刺激性氣味的物質(zhì)能夠深度開發(fā)和利用，尤其是在耐高溫材料、農(nóng)醫(yī)藥和塑料膠等領(lǐng)域已經(jīng)取得了不俗的成果。隨著我國化工科研人員對加氫技術(shù)研究的深入，改質(zhì)工藝已經(jīng)取得了重大的突破和進(jìn)展，但是其中存在的問題依然不容忽視，還需要不斷對其完善和修改。一方面，還需要繼續(xù)加大研究部署和力度，不斷開辟新的思路和發(fā)展道路，例如向新型清潔利用方向轉(zhuǎn)變和升級。另一方面，完善煤焦油的加氫技術(shù)，選擇適當(dāng)合理的參考技術(shù)指標(biāo)。此外拓展原料的來源，確保為新型材料的開發(fā)提供源源不斷的支撐保障。

4 研究中低溫煤焦油加氫改質(zhì)工藝的現(xiàn)實意義

在中低溫煤焦油加工過程中，加氫效果與液體體積空速、氫油體積比、反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度息息相關(guān)，為了取得預(yù)期目標(biāo)和效益，需要采取最佳的工藝條件和反應(yīng)壓力，使得尾油餾分、混合重芳烴、混合輕芳烴可以作為優(yōu)質(zhì)的原料。在加氫裂化和催化裂化反應(yīng)中，所得到溶劑油加氫尾油能夠全效利用，為此研究加氫改質(zhì)工藝不僅對于煤化企業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量具有戰(zhàn)略意義，同時還是提升煤焦油生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)保障。具體意義表現(xiàn)如下：加氫裂化催化劑以及加氫精制催化劑在改質(zhì)處理條件下，能夠去除金屬、氮、硫等不需要雜質(zhì)，對于改善了產(chǎn)品的性質(zhì)功不可沒。此外，在特定反應(yīng)溫度、壓力條件下，中低溫煤焦油加氫改質(zhì)工藝可以得到進(jìn)一步的完善，同時產(chǎn)物中硫和氮含量很低，能夠為后續(xù)的加氫裂化和催化裂化提供優(yōu)質(zhì)原料。最后，加氫改質(zhì)轉(zhuǎn)化后，有害環(huán)境的物質(zhì)得到全方位的控制，既收獲了高附加值的燃料，又帶來了環(huán)保效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

總之，煤化企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對中低溫煤焦油加氫改質(zhì)工藝的創(chuàng)新研發(fā)。通過加氫改質(zhì)，既能夠提高煤焦油的利用率，又可以降低對環(huán)境的危害。面對嚴(yán)峻的環(huán)境污染形勢，更應(yīng)該加強(qiáng)對其的研究和改進(jìn)，不斷創(chuàng)新和完善生產(chǎn)實踐，為社會創(chuàng)造更多的清潔能源和產(chǎn)品，最終推動煤化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的同步提升。

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