煤焦油提质

煤化工——煤焦油提质“十二五”我国石油和化学工业结构调整重点传统煤化工产业已进入成熟期，以石油替代为目标的新型煤化工产业全面起步。由于国内缺油、少气、富煤的资源环境，传统煤化工已有很长的发展历史。我国是世界上最大的煤化工生产国，是世界上最大的煤制合成氨、煤制甲醇、电石和焦炭生产国，也是唯一的大规模采用电石法路线生产聚氯乙烯的国家。新型煤化工产业是以先进煤气化为龙头，生产以替代石油化工产品和成品油的能源化工产业。目前，多个煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工示范工程正顺利推进，新型煤化工产业正在步入产业化轨道。低碳经济是煤基能源化工发展的战略方向今后,一切化合物的创新专利技术必源于煤炭这种“三维空间结构”化合物。这将是未来物质世界的宝贵资源,是影响人类生存、生活水平及世界不断繁荣发展的高技术和功能性物质的基源。这将比碳的高效利用更加深远,并是“新能时代”最有效最长期的战略支撑,并将和碳的高效利用相呼应,从而带来能源领域划时代的发展。煤制油技术，后化石时代的奇迹煤制油技术，后化石时代的奇迹在我国资源结构中，煤炭储量最多、分布最广。煤炭在一次能源生产和消费中一直占据主导位置，比例高达70%左右。我国富煤贫油少气的资源特点，决定了我国常规能源资源以煤为主的现实。充分利用煤炭资源，开展相关煤化工技术研发一直是重要的科研方向。所谓煤制油，本质上是煤炭液化技术，即通过化学反应，将含碳资源的煤转化成碳氢化合物如柴油、汽油等的先进洁净的煤化工技术。根据不同的加工路线，又可分为直接液化和间接液化两大类。煤制油技术可为后化石时代由传统能源逐步向新型能源过渡赢得时间，更为富煤贫油的中国提供新的能源安全保障。我国煤化工产品市场潜力我国的煤化工企业需要密切关注宏观经济环境和市场动向,合理选择投资项目和投资时机,在当前全球经济市场一体化时期,我国煤化工产品面临进口产品的竞争(中东低成本天然气甲醇和聚烯烃);预计在今后相当长的一个时期内,我国煤化工产品有较大的发展潜力。煤焦油coaltar煤焦油又称煤膏，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体，比重大于水，具有一定溶性和特殊的臭味，可燃并有腐蚀性。煤焦油是煤化学工业之主要原料，其成分达上万种，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物（如苯酚等酚类化合物），含氮、含硫的杂环化合物等很多有机物，可采用分馏的方法把煤焦油分割成不同沸点范围的馏分。煤焦油是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料，可以用来合成杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。煤焦油的加工工业现状国内煤焦油的生产现状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07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。煤焦油的加工工业现状2004~2008年我国机焦、煤焦油产量见表1：煤焦油的加工工业现状我国煤焦油加工现状：煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物。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。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。煤焦油加工的新工艺1.某些煤焦油加工企业在煤焦油蒸馏分离技术新工艺：（1）煤焦油蒸馏由常压法改为减压或常减压法（2）萘精制“Praobd”工艺技术（3）焦油蒸馏馏分碱洗脱酚或酸洗脱喹啉制取酚盐与硫酸喹啉技术2.煤焦油加氢轻质化处理工艺3.精蒽、精咔唑与蒽醌生产技术4.煤沥青制针状焦煤焦油加氢技术煤焦油加氢工艺是以石油馏分油加氢工艺为基础，通过对现有石油馏分油加氢催化剂的改进，发明专用的煤焦油加氢催化剂来满足工艺要求。加氢反应器入口压力不大于15.0MPa（氢分压），初始反应温度为300～390℃，体积空速0.4～4.0h-1,氢油比600～2500Nm3·m-3。催化剂是利用新型催化材料和助剂为煤焦油加氢工艺专门研发。煤焦油加氢技术——工艺流程煤焦油加氢工艺流程图煤焦油加氢技术——反应过程加氢主要反应（1）加氢脱硫硫醇RSH+H2→RH+H2S硫醚R-S-R+2H2→RH+RH+H2S二硫化物（RS）2+3H2→2RH+2H2S噻吩类R+4H2→R-C4H9+H2S（2）加氢脱氮烷基胺R-H2-NH2+H2→R-CH3+NH3吡啶+4H2→C5H12+NH3（3）加氢脱氧酚类+H2→+H2O（4）烯烃加氢饱和单烯烃R-CH=CH2→R-CH2-CH3双烯烃R-CH=CH-CH=CH2+2H2→R-CH2-CH2-CH2-CH3煤焦油加氢技术——反应过程（5）芳烃加氢饱和苯+3H2→（6）加氢裂化C8H18+H2→C5H12+C3H8（7）加氢脱金属在加氢精制过程中，金属有机化合物发生氢解，生成金属沉在催化剂表面。（8）缩合反应当反应温度升高时或稠环分子的含量过高时，缩合反应生成焦炭，沉积在催化剂表面。煤焦油特点是沸点较高、分子量大、结构最为复杂的混合组分，粘度高，焦油中含有大量S、N、金属Ni、V、沥青质和残炭。煤焦油加氢过程特点是：（1）反应受扩散控制，速度慢，空速低，催化剂用量大；（2）反应类型多,HDM,HDS,HDN,HDCCR等多种催化剂联合完成加氢反应；（3）煤焦油中金属元素Ni、V沉积是催化剂失活的主要因素，催化剂不能再生利用；（4）煤焦油中含有较多沥青质和残炭，床层压降升高较快，影响催化剂使用周期。煤焦油加氢技术——反应过程煤焦油加氢技术——反应影响因素影响加氢处理装置操作周期、产品质量的主要因素有反应温度、压力、空速、氢油比及煤焦油性质。(1)反应压力提高反应器压力意味着提高反应氢分压。提高反应氢分压,有利于芳烃化合物的加氢饱和,从而改善相关产品质量。反应氢分压的提高还可以减缓催化剂的结焦速率,因而可以延长催化剂的使用周期,降低催化剂的使用费用。但提高反应氢分压,将增加装置的建设投资,同时装置的操作费用也要增加。(2)反应温度提高反应温度,意味着提高转化深度,耗氢量将增加。过高的反应温度将降低催化剂对芳烃的加氢饱和能力,使芳烃的加氢饱和更加困难,同时将使稠环化合物缩合结焦,生成焦炭,造成加氢催化剂失活,缩短催化剂的使用寿命。煤焦油加氢技术——反应影响因素(3)体积空速提高反应体积空速,将增加加氢处理装置的加工能力。对于新装置设计,高的体积空速,可减小反应器的容积和催化剂的用量,相应可降低装置的投资和催化剂的费用。但较低的反应体积空速,可以在较低的反应温度下得到所期望的产品收率,并可延长催化剂的使用周期。(4)氢油体积比对煤焦油加氢处理来说,要求有很高的氢油比。一方面是因为煤焦油加氢反应过程是不断大量消耗氢气的过程,高的氢油比可保证在反应期间,反应器始终保持较高的氢纯度,维持系统有足够的氢分压;另一方面是因为加氢反应是放热反应,需要足量氢气带走反应热量。煤焦油加氢技术——反应影响因素(5)煤焦油性质加氢处理装置煤焦油的质量将严重影响操作条件的选择。①氮含量煤焦油中氮化物主要集中在芳环上,它的脱出首先要求芳环加氢饱和,然后化学键断裂,因此氮含量的增加,对加氢处理催化剂的加氢活性有更高的要求。如果煤焦油中的氮含量增加,生成的NH3将明显增加,从而降低反应氢分压,影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。②硫含量煤焦油中的硫在加氢处理过程中生成气体硫化氢,从而降低反应氢分压,影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。③沥青质沥青质对加氢处理装置的最大影响是造成催化剂结焦、积炭,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。④金属杂质煤焦油中金属杂质有Fe、Cu、V、Pb、Na、Ca、Ni、Zn等,这些金属在加工过程中沉积在催化剂的孔道内,将对催化剂造成永久失活。参考文献【1】白颐.“十二五”我国石油和化学工业结构调整重点（待续）[J].化学工业，2010（5），28-5：1-20【2】王知彩,水恒福,古绪鹏,高晋生.SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤直接液化反应性研究[J].燃料化学报,2010(6),257-262【3】王知彩,水恒福,裴占宁,高晋生.SO42-/ZrO2酸性及其催化液化性能研究[J].燃料化学报,2008(2):10-14【4】李世宏,崔建中.煤焦油加氢技术研究概况及进展[J].辽宁化工，2010（6）：644-646【5】李增文.煤焦油加氢工艺技术[J].化学工程师，2009（10）：57-62【6】水恒福,张德祥,张超群.煤焦油分离与精制[M].北京:化学工业出版社,2007,40～41.【7】江巨荣.国内煤焦油的加工工业现状及发展[J].广州化工，2009（4）：52-55【8】杨亚君,臧丹炜.煤焦油深加工研究现状分析与展望[J].石油化工设计,2009,26(2):62～65【9】李华民,王永刚,初茉.煤化工产业现状及技术发展趋势[J].煤炭工程，2009(11):82-84【10】刘延伟.煤化工行业新工艺、新产品发展动态分析[J].化学工业,2009(8):1-5【11】孙涛.能源转换与可持续发展[J].环境保护与可持续发展，2010（2）：60-61谢谢！.演艺峰彩.颁.奖.晚.会