焦油加氢

煤焦油加氢技术就是采用固定床加氢处理技术将煤焦油所含的S、N等杂原子脱除，

并将其中的烯烃和芳烃类化合物进行饱和，来生产质量优良的石脑油馏分和柴油馏分。一般煤焦油加氢后生产的石脑油S、N含量均低于50ppm，芳潜含量均高于80%；生产的柴油馏分S含量低于50ppm，N含量均低于500ppm，十六烷值均高于35，凝点均低于－35℃～－50℃，是优质的清洁柴油调和组分。

1、煤焦油加氢技术概述

1.1煤焦油的主要化学反应

煤焦油加氢为多相催化反应，在加氢过程中，发生的主要化学反应有加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、烯烃和芳烃加氢饱和以及加氢裂化等反应：

①加氢脱硫反应

②加氢脱氮反应

③芳烃加氢反应

④烯烃加氢反应

⑤加氢裂化反应

⑥加氢脱金属反应

1.2、影响煤焦油加氢装置操作周期、产品质量的因素

主要影响煤焦油加氢装置操作周期、产品收率和质量的因素为：反应压力、反应温度、体积空速、氢油体积比和原料油性质等。

1.2.1反应压力

提高反应器压力和/或循环氢纯度，也是提高反应氢分压。提高反应氢分压，不但有利于脱除煤焦油中的S、N等杂原子及芳烃化合物加氢饱和，改善相关产品的质量，而且也可以减缓催化剂的结焦速率，延长催化剂的使用周期，降低催化剂的费用。不过反应氢分压的提高，也会增加装置建设投资和操作费用。

1.2.2、反应温度

提高反应温度，会加快加氢反应速率和加氢裂化率。过高的反应温度会降低芳烃加氢饱和深度，使稠环化合物缩合生焦，缩短催化剂的使用寿命。

1.2.3、体积空速

提高反应体积空速，会使煤焦油加氢装置的处理能力增加。对于新设计的装置，高体积空速，可降低装置的投资和购买催化剂的费用。较低的反应体积空速，可在较低的反应温度下得到所期望的产品收率，同时延长催化剂的使用周期，但是过低的体积空速将直接影响装置的经济性。

1.2.4、氢油体积比

氢油体积比的大小主要是以加氢进料的化学耗氢量为依据，描述的是加氢进料的需氢量相对大小。煤焦油加氢比一般的石油类原料，要求有更高的氢油比。原因是煤焦油组成是以芳烃为主，在反应过程中需要消耗更多氢气；另外芳烃加氢饱和反应是一种强放热反应过程，需要有足够量的氢气将反应热从反应器中带走，避免加氢装置“飞温”。

1.2.5、煤焦油性质

煤焦油的性质会影响加氢装置的操作。

氮含量

氮化物主要集中在芳环上，它的脱除是先芳环加氢饱和，后C-N化学键断裂，因此，原料中氮含量的增加，对加氢催化剂活性有更高的要求，同时，反应生成的NH3也会降低反应氢分压，影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。

硫含量

原料中的硫在加氢过程中生成H2S，因此，硫含量主要影响反应氢分压，高的硫含量增加，会明显降低反应氢分压，从而影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。

沥青质

沥青质对加氢装置影响主要是造成催化剂结焦、积碳，引起催化剂失活，加速反应器的提温速度，缩短催化剂的使用寿命。

微量金属杂质

原料中含的微量金属杂质主要有Fe、Cu、V、Pb、Na、Ca、Ni、Zn等，这些金属在加氢过程中会沉积在催化剂上，堵塞催化剂孔道，造成催化剂永久失活。

2、煤焦油的加氢结果（举例）

2.1高温煤焦油的重洗油加氢

加氢后产品性质

密度(20℃) /g•cm-3 0.8730 总环烷80.6

馏程/℃其中: 一环38.2

IBP/10% 120/196 二环40.4

30%/50% 213/218 三环2.0

70%/90% 224/232 总芳烃19.4

95%/EBP 242/274 其中: 一环18.1

十六烷值33.1 二环0.3

由于洗油处于石油中的柴油沸程内，因此洗油加氢后只有一种产品，那就是好的柴油调和组分。由加氢生成的柴油馏分性质可以看出，其密度为0.8730、十六烷值提高为约33，已是很好的柴油调和组分。

2.2高温煤焦油的蒽油加氢

蒽油加氢的产品分布

项目数据，％

<65℃ 2.51

65～177℃（石脑油馏分）24.44

>177℃（柴油馏分）70.74

C5+液收97.69

蒽油加氢石脑油（65～177℃）的性质

密度(20℃)/g•cm-3 0.786 环烷烃90.0

辛烷值(RON) 65 C5/C6 0.2/19.0

S/mg×g-1 <0.5 C7/C8 23.4/17.6

N/mg×g-1 <0.5 C9/C10 14.3/13.5

组成分析，% C11 2.0

烷烃6.2 芳烃 3.8

C4/C5 0.2/0.9 C6/C7 1.4/0.8

C6/C7 1.9/1.7 C8/C9 0.6/0.9

C8/C9 0.9/0.5 C10 0.1

C10¬ 0.1 芳潜，% 88.53

蒽油加氢柴油馏分（>177℃）性质

密度(20℃)/g•cm-3 0.8904 闪点/℃ 56

馏程/℃凝点/℃ <-50

IBP/10% 176/213 冷滤点/℃ <-41

30%/50% 226/240 十六烷值37.8

70%/90% g-1×gm260/296 S/ <5

g-1×gm95%/EBP 311/346 N/ <1.0

从上述表中数据可以看出，石脑油（65～177℃）产品是优质的化工石脑油原料，尤其用作生产“三苯”的重整进料；而柴油馏分（>177℃）则是优质的清洁柴油调和组分。

3、煤焦油的加氢结果讨论

3.1原料选择

通过对各种煤焦油原料加氢的分析，为延长加氢装置的运转周期，最大化提高经济效益，煤焦油加氢装置的优化进料为：低温煤焦油（含煤气化焦油）、高温煤焦油的洗油、高温煤焦油的洗油和蒽油的混合物、高温煤焦油的蒽油、中温煤焦油。总之是不含游离炭和无机物的煤焦油有机馏分。

3.2加氢工艺流程选择

通过对各种煤焦油原料加氢的分析，为了从煤焦油中获得优质的石脑油馏分和柴油调和组分，应根据煤焦油加氢装置的进料的不同，选择加氢精制、加氢改质和加氢裂化等不同工艺流程，以满足对产品的要求。

4、煤焦油加氢的经济性

煤焦油加氢技术装置主要包括：煤焦油加氢装置、制氢装置。制氢装置按焦化厂的焦炉煤气作原料制氢来计，以目前市场价格，一套10万吨/年的煤焦油加氢项目投资约16311万元，其中建设投资14300万元。年均销售收入50534 万元，年均总成本费用32392万元，年均所得税后利润8868万元，投资利润率为81.14 %，静态投资回收期为3.53 年（含建设期1.5年）。各项经济评价指标远好于行业基准值，项目经济效益较好，并具有较强的抗风险能力。是一个利于环境保护、利于煤炭焦化行业深发展、利于目前煤炭综合利用的具有较高经济回报的项目。

5、结论

5.1煤焦油加氢装置的优化进料为：低温煤焦油（含煤气化焦油）、高温煤焦油的洗油、高温煤焦油的洗油和蒽油的混合物、高温煤焦油的蒽油、中温煤焦油。

5.2为满足产品要求，煤焦油加氢工艺根据煤焦油性质的不同，可选择加氢精制、加氢改质和加氢裂化等工艺。

5.3煤焦油加氢生产优质石脑油和柴油调和组分项目的经济效益较好，也具有较强的抗风险能力。是一个利于环境保护、利于煤炭焦化行业深发展的项目。