煤焦油预处理工艺技术浅析

煤焦油预处理工艺技术浅析2016年第2期

- 38 -宁波化工

煤焦油预处理工艺技术浅析

谢琤 李兵 陈松炜

（宁波市化工研究设计院有限公司 宁波315040）

摘要：针对煤焦油加氢中存在的堵塞、结焦、腐蚀等问题，分析了煤焦油成分及杂质组成，对不同煤焦油加氢流程提出不同的预处理工艺建议。

关键词：煤焦油；预处理；脱盐；脱水；固渣

中图分类号：TQ524 文献标识码：A

煤焦油组成中硫、氮、氧含量高，多环芳烃含量较高，具有碳氢比大，粘度和密度大，机械杂质含量高，易缩合生焦，较难进行加工等特点。鉴于国内煤变油的大环境和煤焦油加氢制汽柴油的优点，煤焦油加氢这一技术已经产业化，形成一定规模，替代传统的煤焦油加工工艺，以缓解我国能源压力。但在技术操作的过程中发现了一些问题，针对这些问题进行有效地技术改造，才能让煤焦油加氢技术越走越远，带来经济效益、社会效益和环保效益。

1 煤焦油加氢的主流工艺过程[1]

目前国内煤焦油加氢工艺主要可分为以下两大类：固定床加氢；悬浮床/沸腾床加氢。其中固定床加氢技术已广泛运用，而悬浮床/沸腾床加氢目前只有小部分企业采用，并未普及。

2 煤焦油中存在的杂质及其影响

煤焦油中常见的杂质为固渣、盐、沥青质和胶质。这些杂质均会对预处理系统的操作产生严重问题。

（1）固渣

煤焦油中所带的固渣主要为从焦化中带来的焦粉和残炭。这些固渣是煤焦油在高温工况下发生结焦的内核。较高的固渣含量将会使煤焦油在加热炉炉管、减压塔塔底及沥青换热器中易于结焦、堵塞设备，造成严重的生产事故。

（2）盐

煤焦油中的盐主要是各种铵盐及重金属盐类。铵盐在高温下易分解为氨+酸，如氯化铵在250℃会分解为氨气和盐酸。这导致煤焦油在高温下对设备的腐蚀性较强，设备容易泄露，造成火灾或爆炸等重大人员伤亡事故。而重金属盐类则会导致加氢催化剂中毒，丧失活性，造成产品质量下降。

（3）沥青质和胶质

沥青质和胶质主要为稠环芳烃，它们主要分布在煤焦油的重馏分中，受热容易结焦，堵塞管道、设备和催化剂，造成装置停工。

3 不同加氢流程对原料的要求

（1）当采用固定床加氢技术时，由于固定床特性，无法加工煤焦油中的沥青质和胶质，故除了需要脱除煤焦油中的固渣、盐以外，还需要对煤焦油进行蒸馏分离，将沥青和胶质从煤焦油中分离出去。

（2）对于悬浮床/沸腾床加氢，因该工艺可以对沥青质和胶质进行加工，故不需要将其从煤焦油中分离出去，仅需除去煤焦油中的固渣和盐。

4 各种杂质的处理方法

（1）固渣

目前煤焦油中固渣的去除主要依靠高速离心分离和精密过滤。

宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2016年第2期

宁波化工- 39 -

高速离心机[2]

高速离心机利用的是固渣和煤焦油的密度差，在高速离心旋转产生的强大离心力作用下将固渣从煤焦油中分离出来。高速离心机具有体积小、部件紧凑的特点。它主要由三个部分组成：离心机驱动部件、输送器及转筒。高速离心机的运作是以物体沉降原理为基础的，通过引力及离心力作用，将较重的固体颗粒（固渣）沉淀下来，在一个预设的时间点使其与液体（煤焦油）分离开来，实现对焦煤油的分离目的。具体过程为：煤焦油被放入转筒后，通过转筒的高速旋转带动焦煤油的转动，由于煤焦油自身混合物的特点，在同一转筒内，重量大的固体颗粒受离心力的影响最大，其次是液态的煤焦油，这固液两相就从内向外形成了同方向的固液层。固渣被输送器输送出来，煤焦油则从液体导出口被排出。使用高速离心机，大大提高了煤焦油分离的效率和精度。

精密过滤器

精密过滤器主要是采用高精度过滤原件对煤焦油进行过滤，滤除煤焦油中颗粒度≥25μm 的固体杂质。由于煤焦油固渣含量高、粘度较大，故需要将煤焦油升温后再进行过滤，否则过滤器将很难稳定运行。

（2）盐[3]

目前煤焦油脱盐主要采用交直流电脱盐

技术。

交直流电脱盐技术以其脱盐脱水效率高，电耗低，对原料油适应范围宽，被广泛应用于各大炼化和煤焦油加工企业。

在交直流电脱盐的设计中，交流弱电场、直流中电场、直流强电场。在脱盐罐内，含水量从下到上逐渐减少，根据介质的导电性能，用弱电场脱除较大的水滴，这将减少较大水滴及乳化液进入中电场和强电场，使用弱电场可以减少电耗和因较大水滴排列造成的电场短路现象的发生，有效利用直流中电场和强电场脱除微小水滴，降低电耗，同时该技术应用保证了水滴在电场中有足够的停留时间，有利于水滴的有效分离。另外，直流电源回路中正、负极板均为半波电压，两极板间不直接构成回路，每组电极上的直流电压只为交流电压的45%，只在放电过程中极板间才有电导电流，这就大大减小了电能损耗，只有通常全波整流形式的一半。但由于电极板间有一定的电容量，正、负电极板电压下降实际有延时现象，故电极板间是有电场存在的，也是交直流电脱盐设备比交流电脱盐设备节电的本质原因。

采用悬挂式网状电极板作为交直流电脱盐的电极板，悬挂式网状电极板是交直流电脱盐罐内的专用电极板，它安装在电脱盐罐的上半部。电极板正、负相间，自电脱盐罐首端至尾端，垂直悬挂于电脱盐罐内。直流强电场为网状结构，这种结构电场分布均匀，能使微小水滴全部在极板聚集，或抵达极板获得电荷后，向相反极性的极板加速运动，与水珠碰撞并聚结沉降。一般说来，在正常情况下较大含盐水滴在各种电脱盐装置中均能聚结沉降的，从而获得较高的脱盐率。

（3）沥青质和胶质

对于固定床加氢需要除去煤焦油中的沥青质和胶质。目前国内采用的工艺主要是减压蒸馏。通过蒸馏的方式将煤焦油中的重组分切除，以达到减少沥青质和胶质的目的。

除传统的减压蒸馏外，目前亦有厂家在研究利用丙烷等溶剂对煤焦油进行萃取分离沥青质和胶质的工艺技术。

丙烷脱沥青工艺是加工重质油的一种石油加工工艺。其原理是以丙烷为溶剂，用萃取的方法，从原油蒸馏所得的减压渣油（有

时也从常压渣油）中，萃取获得蒸馏手段无法获得的更重的馏分，以制取脱沥青油作为重质润滑油原料或裂化原料；脱除的胶质和沥青质等非理想组分存在于脱油沥青之中。脱沥青油进一步通过溶剂精制、溶剂脱蜡和