对煤焦油预处理工艺技术的研究

对煤焦油预处理工艺技术的研究

我国作为富煤贫油国家，近年来煤焦油深加工工艺取得了令人瞩目的成就，然而煤焦油原料成分复杂，为了提升煤焦油加工的效率和质量，并有效解决煤焦油加氢中存在的各种问题，因此创新和优化煤焦油预处理工艺十分必要，且势在必行。本文以此为视角，重点探究不同预处理方法的可行性以及优缺点，并针对性的提出预处理工艺建议，旨在为保证装置长周期运行提供些许切实的参考或助力。

标签：煤焦油;预处理;工艺技术

随着我国社会经济的快速发展，为煤化工行业带来了新的机遇和挑战。一方面，民众对于清洁液体燃料需求持续上升，当然这也符合了国家节能环保的趋势。另一方面，以往加工技术相对传统，对资源的利用率普遍较低，为了缓解我国能源压力，最大限度地避免资源浪费，为此优化煤焦油加氢技术迫在眉睫。与此同时，煤焦油产品的种类相对复杂，不仅含有大量的金属和沥青质等杂质，而且在处理过程中还会到各种应急的问题。为此提升预处理工艺技术的水平，加快产业化节奏和进程成为了煤化行业重点解决的课题。只有不断对技术进行完善和探究，才会确保煤焦油加氢技术日趋成熟，进而缩短与国外发达国家之间的差距，并形成自己的特色，最终实现经济效益、社会效益和环保效益的同步协调发展。

1 原料选择

不同工艺的煤焦油组成和性质差别很大，低温煤焦油与高温煤焦油相比，酚和中性油含量高，沥青质含量少，且中性油含有部分脂肪烃，从高温煤焦油中提取化学品构成了传统煤焦油深加工产业的主要内容，这些化学品是非常重要的医药、农药、纤维、塑料、染料、香料等工业的基本原料。

2 原料的预处理

2.1 煤焦油的均合

本论文的焦油是处理后作为原料进行加氢反应，但是由于焦油成分复杂，同一热解工艺的不同批次焦油性质差别很大，且蒸馏处理的各馏分段油性质差别也较大，为防止不同性质焦油相遇结焦，反应前也需进行焦油的均合。

2.2 煤焦油脱水

本论文采用加压脱水的方法进行最终脱水，此方法可以破坏乳化水，分离水以液态排出，降低热耗。本论文原料煤焦油脱水具体分以下两步进行：首先，静置脱水维持焦油储槽温度在70-80℃之间静置24h脱水，焦油脱水至2%-3%。其次，最终脱水用惰性气体N2将焦油加压至0.5MPa，温度控制在120℃的条件下进行脱水，静置30min，水和焦油分开，下层得到含水量小于0.5%的焦油。

2.3 煤焦油脱盐

煤焦油中所含的挥发性铵盐在最终脱水阶段即被除去，而占绝大部分的固体铵盐仍留在脱水焦油中。固体铵盐中的氯化铵占80%左右，其余为硫酸铵、硫氰化铵、亚硫酸铵及硫代硫酸铵等。当焦油被加热到220-250℃，这些铵盐将分解成游离酸和氨。本论文所用原料固体氨含量高达1wt%，配制碳酸钠溶液质量百分数为5wt%，处理后的焦油固体氨含量小于0.01g/lkg焦油，符合加氢要求。

2.4 煤焦油脱沥青

中温煤焦油沥青质含量约为30%，低温煤焦油沥青质含量也在15%左右，沥青质的存在使得煤焦油C/H比大大增加，给加氢带来困难，需要很高的氢油比和反应压力，将这部分沥青加氢在经济上也是不合算的。除此之外，沥青质的存在也给流体输送带来困难，容易造成加料泵的损坏和管线堵塞，同时高温下沥青质易结焦，去反应过程中容易造成催化剂积碳失活，这些都对加氢反应不利。本论文对煤焦油原料进行均和、除尘、脱水、脱盐等前处理后进行常压一次蒸馏，取460℃之前的馏分为加氢原料，此馏分约占煤焦油总质量的70wt%。

3 煤焦油加氢工艺预处理单元流程模拟

3.1 原料预处理单元工艺流程

文中以国内某50万t/a中低温煤焦油加氢装置为研究对象。其原料预处理单元主要工艺流程是：原料煤焦油首先通过超级离心机和闪蒸罐脱水、脱杂质，再经一系列换热升温后，由减压进料加热炉将原料油加热至350℃进人减压塔内，在减压塔内煤焦油被切割成满足工艺的馏分油和沥青产品。

3.2 建立模拟流程

采用Aspen Plus模拟软件对煤焦油预处理工艺进行模拟。针对原料预处理工艺特点，采用PetroFrac模型模拟减压塔的实际运行情况，物性方法选择BIB 10。煤焦油组成非常复杂，测定其准确组成困难，一般可采用原料油实沸点蒸馏数据进行定义。

4 煤焦油加氢预处理新技术的研究

傳统工艺中，煤焦油经过分离、过滤、电脱盐后直接进人分馏塔进行物理分馏，液收率仅为70%左右。而且在该处理过程中，不饱和烯烃及部分胶质沥青质均不能被除去，致使加氢裂化反应器结焦，设备不能长周期运转。现将分馏塔预处理改为悬浮床反应器，所得产品的液收率将大大提高，为95%左右。且所得产品中，胶质沥青质及不饱和烯烃均能变成有用组分，其中胶质沥青质能有效的被转化成小分子，不饱和烯烃可被转化成为饱和烃。

总之，在社会经济快速发展的背景下，依托煤焦油技术提升对煤炭资源的利用十分可行和必要。为此煤化行业要加快研究进程，确保煤焦油的分离效率，创设科学合理的预处理工艺流程，以实现加氢装置运行时间的延长，最终达成运行成本降低的基础上，力争煤焦油加氢技术工艺的稳定可持续发展。

参考文献：

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[2]孟兆会，方向晨，杨涛，姚春雷，张忠清.沸腾床与固定床组合工艺加氢处理煤焦油试验研究[J].煤炭科学技术，2015，03：134-137+81.