煤焦油加氢制清柴油资料集.docx

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煤焦油加氢制清柴油资料集

煤焦油加氢制清洁柴油资料集

导言：

现将中、低温煤焦油加氢制清洁柴油相关资料汇总如下，供公司领导和相关人员参阅。

由于该项目技术属于新型技术，资料来源有限，部分资料无法确认其产业化的适应性，相关数据的准确性也无法证实，请参阅者予以关注。

第一篇煤焦油加氢技术概述

人类赖以生存的自然环境在不断恶化，如：

世界性能源危机不断升级、淡水短缺、大气污染等。

石油作为一种不可再生的自然资源正在日渐减少，价格不断上涨。

煤炭虽然也是一种不可再生的自然资源，但世界煤炭储量丰富，至今没有象石油一样大规模开采利用，因此，将煤炭作为石油的后备或补充能源是大势所趋。

煤炭资源的利用主要有如下几种：

煤的直接燃烧、煤的直接液化、煤的间接液化和煤焦化（包括煤气化）。

其中煤炭燃料油性利用的是煤的直接液化、煤的间接液化和煤焦化。

由于煤直接液化和间接液化装置的建设投资大、运行成本高（主要是需要庞大的电力和水资源做支撑），国内是以能源储备技术的方式在开发，目前无工业化装置。

煤焦化是为炼钢企业提供焦炭，但它副产焦炉煤气和煤焦油，以往炼焦企业的焦炉煤气直接外排大气，不但污染环境也造成能源浪费；煤焦油则以低附加值产品形式流入燃料油市场，虽可补充石油燃料油市场，但煤焦油中含有的大量硫、氮则会以SOx和NOx进入大气污染环境。

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-30.8730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%/EBP242/274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，％

气体　　　　　　　　　　　　　2.31

<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-30.786环烷烃90.0

辛烷值（RON）65C5/C60.2/19.0

S/mg×g-1<0.5C7/C823.4/17.6

N/mg×g-1<0.5C9/C1014.3/13.5

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

芳潜　　　　　　　　　　　　　　　88.53

蒽油加氢柴油馏分（>177℃）性质

密度（20℃）/g/cm-30.8904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%260/296S/?

g?

g-1<5

95%/EBP311/346N/?

g?

g-1<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焦油加氢有很多的方案，国内的主要作法如下：

方案一：

将煤焦油先进行预分馏，小于470℃的煤焦油馏分去加氢精制反应器，反应出来的物料经分馏后得到汽柴油馏分，重质尾油作为沥青组分出装置。

方案二：

煤焦油小于470℃馏分先加氢精制反应处理，分馏后的重质尾油返回加氢裂化反应器，可生产优质溶剂油、润滑油基础油及柴油馏分，并副产LPG。

高温煤焦油的组成特点是硫、氮、氧含量高，多环芳烃含量较高，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。

高温煤焦油加氢生产技术首先将煤焦油全馏分原料采用电脱盐、脱水技术将煤焦油原料脱水至含水量小于0.05%，然后再经过减压蒸馏切割掉含机械杂质的重尾馏分，以除去机械杂质（与油相不同的相，表现为固相的物质），使机械杂质含量小于0.03%，得到净化的煤焦油原料。

净化后的煤焦油原料经换热或加热炉加热到所需的反应温度后进入加氢精制（缓和裂化段）进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃和芳烃饱和、脱胶质和大分子裂化反应等，之后经过进入产品分馏塔，切割分馏出汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分；未转化油馏分经过换热或加热炉加热到反应所需的温度后进入加氢裂化段，进行深度脱硫、脱氮、芳烃饱和大分子加氢裂化反应等，同样进入产品分馏塔，切割分馏出反应产生的汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分。

氢气自制氢装置来，经压缩机压缩后分两路，一路进入加氢精制（缓和裂化）段，一路进入加氢裂化段。

经过反应的过剩氢气通过冷高分回收后进入氢气压缩机升压后返回加氢精制（缓和裂化）段和加氢裂化段。

6.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。

第二篇中低温煤焦油加氢技术及产业发展

中低温煤焦油是煤气化、生产半焦（兰炭）以及低阶煤加工改质过程中的副产品。

随着煤气化装置的新建和半焦产能的逐渐增加，目前我国中低温煤焦油的年产量已经达到600万吨以上，多分布于陕蒙宁晋4省交界区域。

中低温煤焦油的深加工方式与高温煤焦油所采用的提取萘、蒽等化学品的深加工方式不同，这是由于中低温煤焦油中的化学组分集中度低，大部分组分的质量分数不足1%，故不宜采用传统的分离方法。

一般认为，中低温煤焦油比较适于通过催化加氢的方式改变其组成、稳定性、颜色、气味、燃烧性能等，使其转化为马达燃料（汽、柴油）并副产相关化学品

虽然目前我国中低温煤焦油总量可观，但是由于单个企业煤焦油的产量较低，并且生产煤焦油的企业在地域上分散，长期以来中低温煤焦油的资源一直没有得到充分利用。

除少量中低温煤焦油的轻馏分油用于生产发动机燃料，剩余的大部分煤焦油都作为重质燃料油和低端产品使用，造成资源浪费和环境污染。

随着产量的增加，对于中低温煤焦油的利用在逐渐得到各方重视。

本文主要就中低温煤焦油加氢技术的工业应用进行了调研。

1中低温煤焦油的成分

常温下，低温煤焦油为暗褐色液体,密度＜1000kg/m3，粘度大，具有特殊的不愉快气味。

经恩氏蒸馏试验，350℃前馏出率在50％左右，初馏点较高，几乎不含轻质馏