煤焦油加氢综述

煤焦油加氢综述

摘要：煤经历高温热解，产出大量燃料气体的同时副产煤焦油，而煤焦油的直接燃烧会产生大量的SO 和N0 ，造成严重的环境污染．采用加氢工艺可以完成煤焦油脱硫、脱氮、脱氧、脱金属、不饱和烃饱和、芳烃饱和等反应，从而改善其安定性，获得高品质的清洁燃料油，本文着重介绍常见的几种煤焦油加氢加工工艺

关键词：煤焦油加氢加工工艺

Abstract: coal experience high temperature pyrolysis, output amounts of fuel gas and byproduct coal tar, and coal tar direct combustion produces a large number of SO and N0, causing serious pollution of the environment. The hydrogenation process can be completed in coal tar desulfurization and nitrogen, deoxidization, take off metal, unsaturated hydrocarbons saturated, aromatic saturation and reaction, SO as to improve its stability, get high quality clean fuel oil, this paper introduces several common coal tar hydrogenation processing technology

Keywords: coal tar hydrogenation processing technology

前言：

煤是我国的主要化石能源，其主导地位在今后相当长的时间内不会发生根本的变化．【1】煤经历高温热解，产出大量燃料气体的同时副产煤焦油，我国是煤焦油大国，据统计2008年我国煤焦油产量已达1 080万t．【2】我国煤焦油的加工除约2／3通过蒸馏、结晶和精制等工艺提取萘、酚、蒽、苊、吲哚、联苯等化工产品外，其余均作为粗燃料替代重油直接烧掉，而煤焦油的直接燃烧会产生大量的SO 和N0 ，造成严重的环境污染．【3】“研究表明，采用加氢工艺可以完成煤焦油脱硫、脱氮、脱氧、脱金属、不饱和烃饱和、芳烃饱和等反应，从而改善其安定性，获得高品质的清洁燃料油．【4】

一、煤焦油的来源和性质及前景

1.1 煤焦油的来源和性质

煤焦油是煤在干馏和气化过程中获得的液体产物之一。根据干馏方法和温度的不同，煤焦油可分为：低温干馏煤焦油(450～650~C)、低温、中温发生炉煤焦油(600～800℃)、中温立式炉煤焦油 (900 1000℃)、高温炼焦煤焦油(>1000℃)。煤焦油是黑色或黑褐色具有刺激性臭昧的粘稠状液体。

1.2 前景

近几年我国煤焦油加工业迅速发展，煤焦油下游产品应用领域不断拓宽，人们越来越重视煤焦油加工的技术进展状况及发展方向。煤焦油是一个组分上万

种的复杂混合物，目前已从中分离并认定的单种化合物约500余种，约占煤焦油总量的55％，其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分；酚、甲酚等63种酸性组分和1 13种碱性组分脚。某些组分虽然价值很高，但在煤煤焦油中的含量很少，占l％以上的品种仅有13种，它们是萘、菲、萤蒽、芴、蒽、芘、苊、咔唑、2一甲基萘、1一甲基萘、氧芴和甲酚。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。但是，目前我国煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等，再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料，虽然产品数量较多、用途广泛，但是相对煤焦油中的500多种化合物来讲，还是少得很。专家认为，煤焦油简单加工后的利用价值不大，国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。据业内人士介绍，国内外煤焦油加工工艺大同小异，都是脱水、分馏，煤焦油加工的主要研究方向是增加产品品种、提高产品质量等级、节约

能源和保护环境。近年来，随着煤化工投资及技术研发的趋势，我国煤焦油加

工规模和技术均取得了一定进展，其中在煤焦油加工分离技术研发上取得的成果，为煤焦油加工提供了技术支撑。目前，国外工艺相比国内呈现出大型化、多样性等特点，其加工深度及精度均优先于国内。【5】。根据中国炼焦协会统计数据，2007年新增机焦生产能力2273万吨，我国焦炭产量达3．36亿吨，比06年增长12．75％；2008～2009在建和拟建机焦生产能力达5091万吨，2004～2007年，我国焦油产量由530万吨提高到860万吨，由于受到经济危机的影响，2008年我国焦油产量819．35万吨，比O7年减少4．7％。主要是因为10月份之后，焦化企业纷纷限产甚至停产，煤焦油的产量也随之减少。预计到2010年我国煤焦油的产能约为1000万吨以上。【6】

2、反应设备

2.1 反应器结构分类

2.1.1 筒体结构

加氢反应器简体结构有锻焊式、板焊式和多层包扎式三种。与锻焊式、多层包扎式结构相比，板焊式结构简单，是最普遍采用的型式。由于煤焦油加氢反应器直径较小、壁厚较厚，受卷板机卷板能力的限制，故采用瓦片式板焊结构，简体上有两条纵焊缝。

2.1.2 法兰密封结构

高压设备法兰普遍采用八角垫密封和透镜垫密封。／角垫密封要求密封槽离法兰内径有一定距离，这就要求法兰直径较大；采用透镜垫密封时，垫片安装在法兰内侧，法兰直径较小。因此，高压设备从密封效果、经济性考虑宜采用

透镜垫密封。煤焦油加氢反应器大部分接管法兰采用透镜垫密封；仅顶部大开孔和卸料孔，由于直径较大，并且要求入口扩散器悬挂在法兰内侧，检修及卸料时容易损坏密封面，因而采用八角垫密封。

2.1.3 接管焊接结构

加氢反应器接管焊接类型普遍采用的是嵌入式结构及插入式结构【6】

2.2 反应装置：

反应器一共有四个催化剂床层，每两个床层中间有冷氢管、冷氢盘，可通冷氢，控制下一个

床层温度。每个床层上部有分配盘，使物料分配均匀。整个反应器使用三种催化剂，分别起不

同作用。

【7】

3、煤焦油加氢的主要化学反应

(1)煤焦油中存在各种各样的氧化产物，主要是酚类。含氧化合物最容易加氢，

一般很快反应生成相应的烃及水，同时还伴着脱烷基、异构化、缩合和开环等

反应。

(2)煤焦油中存在含硫化合物。不同的含硫化合物，反应难易不同。硫化物和二

硫化物在缓和加氢条件下迅速反应，生成相应的烃及硫化氢；环状硫化物要难

一些，因为它先开环，再生成烃及硫化氢。

(3)吡啶类和喹啉类化合物是煤焦油中主要的含氮化物。吡啶类化合物是指吡啶

及其同系物，系含氮单(杂)环化合物，主要有吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶和

三甲基吡啶。喹啉类化合物是指喹啉及其同系物，系含氮(杂)双环芳烃，俗称

重毗啶，主要有喹啉、甲基喹啉和二甲基喹啉等。一般脱氮比脱硫困难。

(4)煤焦油中的不饱和烃类主要是烯烃和芳烃。在煤焦油所选择的加氢条件下，

烯烃的双键为氢所饱和；多环芳烃先开环后饱和，单环可能一般不起变化。

(5)加氢脱金属。沥青胶束的金属桥的断裂：——

【8】

4、煤焦油加氢工艺及应用

4.1 高温煤焦油加氢工艺：

高温煤焦油经过预处理分离，其中的轻质油馏分在12．0MPa下，经过加氢

精制和加氢裂化反应器改质，分离后得到燃料油调和组份。通过加氢反应器的

原料油及调和组份油性质【9】

流程图

4.2 中低温煤焦油加氢改质工艺

研究得到最优的煤焦油加氢反应条件为：反应温度390℃，压力14 MPa，液

体体积空速0．25 h～，氢油体积比1 600：1．得到的产品进行实沸点蒸馏，