煤焦油加氫技術(shù)現狀和發(fā)展趨勢
煤焦油加氫技術(shù)現狀和發(fā)展趨勢
摘 要：本文首先對煤焦油加氫技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，分析指出該技術(shù)目前存在的一些問(wèn)題，并針對操作和裝置上的問(wèn)題提出了具體的改造辦法。
關(guān)鍵詞：煤焦油加氫 操作 裝置 問(wèn)題
煤焦油組成中硫、氮、氧含量高，多環(huán)芳烴含量較高，具有碳氫比大，粘度和密度大，機械雜質(zhì)含量高，易縮合生焦，較難進(jìn)行加工等特點(diǎn)。
鑒于國內煤變油的大環(huán)境和煤焦油加氫制汽柴油的優(yōu)點(diǎn)，煤焦油加氫這一技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，形成一定規模，替代傳統的煤焦油加工工藝，以緩解我國能源壓力。
但在技術(shù)操作的過(guò)程中發(fā)現了一些問(wèn)題，針對這些問(wèn)題進(jìn)行有效地技術(shù)改造，才能讓煤焦油加氫技術(shù)越走越遠，帶來(lái)經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)保效益。
一、煤焦油加氫技術(shù)簡(jiǎn)介
煤焦油加氫生產(chǎn)技術(shù)首先將煤焦油全餾分原料采用電脫鹽、脫水技術(shù)將煤焦油原料脫水至含水量小于0.05%，然后再經(jīng)過(guò)減壓蒸餾切割掉含機械雜質(zhì)的重尾餾分，使機械雜質(zhì)含量小于0.03%，得到凈化的煤焦油原料經(jīng)換熱或加熱爐加熱到所需的反應溫度后進(jìn)入加氫精制(緩和裂化段)進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧、烯烴和芳烴飽和、脫膠質(zhì)和大分子裂化反應等，之后經(jīng)過(guò)進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔，切割分餾出汽油餾分、柴油餾分和未轉化油餾分;未轉化油餾分經(jīng)過(guò)換熱或加熱爐加熱到反應所需的溫度后進(jìn)入加氫裂化段，進(jìn)行深度脫硫、脫氮、芳烴飽和大分子加氫裂化反應等，同樣進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔，切割分餾出反應產(chǎn)生的汽油餾分、柴油餾分和未轉化油餾分。
煤焦油加氫操作存在的問(wèn)題有：(1)預處理系統減壓塔底重油出裝置溫度過(guò)高( 300℃左右) ，造成重油罐溫度高，在裝車(chē)時(shí)會(huì )出現大量瀝青煙，會(huì )對操作人員身體構成傷害和污染環(huán)境; 而重油罐頂呼吸閥也會(huì )溢出瀝青煙，遇空氣冷凝變成輕質(zhì)焦油污染油罐和環(huán)境衛生。
(2) 采用一段加氫工藝，給其同樣的裂解程度，勢必造成目的產(chǎn)物的質(zhì)量差或產(chǎn)率低等問(wèn)題。
從工業(yè)氫的供應來(lái)看，如果采用一次加氫，則需要一次供給相當多的氫氣，使油中溶有足夠的氫量，才能保證催化劑表面上有很高的活化氫的濃度，這樣大量的過(guò)剩氫氣在工業(yè)上是無(wú)法一次滿(mǎn)足的。
(3)在反應高壓分離系統操作中，精制熱高分和精制冷高分出現壓差增大，最高值為2.0MPa以上，影響反應系統正常運行。
其主要因為在反應過(guò)程中脫除焦油中的氮、硫、氧等雜質(zhì)，其中脫氮時(shí)將其轉化為氨，再與物料中金屬反應形成銨鹽，由于反應流出產(chǎn)物溫度高，銨鹽以液態(tài)或氣態(tài)形式存在，當經(jīng)熱高分分離進(jìn)入混氫換熱器降溫后，便析出結晶形成固體銨鹽堵塞換熱器列管或封頭，使其管線(xiàn)不暢通，造成前后壓力不一致。
(4) 加氫反應器在制造過(guò)程中，焊縫的縱縫出現的氫致延遲裂紋的焊接缺陷問(wèn)題。
材料的性能通常隨著(zhù)板厚的增加而減弱;對于相同厚度的板材，雖然化學(xué)成分都符合相應標準，但P、S 的含量較低的施焊性較好，其焊接缺陷也越少。
另外鋼板的焊接工藝性能較差，焊接工藝規范較窄，操作難度較大，存在焊縫。
(5)在生產(chǎn)運行期間反應消耗硫化劑較多，增加成本費用。
高溫焦油加氫裝置反應系統所用催化劑多為氧化態(tài)，沒(méi)有活性，為促進(jìn)其活性需進(jìn)行硫化，使其變成硫化態(tài)供反應進(jìn)行使用。
催化劑硫化時(shí)所用硫化劑有多種，通常使用二甲基二硫和二硫化碳。
二、煤焦油加氫裝置技術(shù)改造
煤焦油加氫裝置由原料預處理系統、加氫反應系統、高低壓分離系統、壓縮機系統、分餾系統和輔助系統組成。
原料預處理系統包括過(guò)濾、電脫鹽和減壓蒸餾脫瀝青質(zhì)三部分。
加氫反應系統包括加氫精制和加氫裂化兩部分。
高低壓分離系統包括加氫精制生成油的熱高分、冷高分，加氫裂化生成油的熱高分、冷高分，兩套系統共用的熱低分、冷低分，以及相應的換熱、冷卻和冷凝系統。
壓縮機系統包括新氫壓縮機和循環(huán)氫壓縮機兩部分。
輔助單元的作用主要是向系統中添加硫化劑和高壓注水等。
針對煤焦油加氫裝置構造特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)改造：(1) 預處理系統重油出裝置換熱器更換加大換熱面積，取消殼程走減頂油，改為進(jìn)料煤焦油，并增加調節閥來(lái)調節煤焦油量控制重油換后溫度，從而降低重油出裝置溫度提高進(jìn)料溫度，減輕進(jìn)料加熱爐負荷。
無(wú)論從安全角度還是從經(jīng)濟方面，工業(yè)硫磺具有其優(yōu)越性。
(2)兩段加氫工藝，分別進(jìn)行液相加氫和氣相加氫，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量與收率。
分段后，不僅每段的氫氣量不大，而且過(guò)剩氫氣的總量也大大減少，因為在氣相固定床加氫階段，氫氣可以直接進(jìn)入催化劑活性中心，足以維持反應所需的活化氫濃度。
(3) 反應精制系統熱高分和冷高分差壓增大，在原換熱器后注水的基礎上，增加一根換熱器前注水管線(xiàn)，此注水管線(xiàn)在出現差壓時(shí)可間接使用。
(4)焊接前進(jìn)行UT 探傷檢測，確定焊縫缺陷具體位置，根據探傷結果，確定焊縫加工寬度。
焊接前應進(jìn)行預熱。
焊接時(shí)，每層藥皮、熔渣、飛濺、焊條產(chǎn)生的煙塵熏黑處等都應處理干凈，對可能產(chǎn)生缺陷的部位必須采取適當的處理措施處理(如修磨等)。
焊接完畢后尚應采取焊后保溫的消氫熱處理或中間消除應力熱處理，以便氫及焊接應力及時(shí)釋放。
(5)為降低原材料成本，硫化劑選型上，應該選用工業(yè)固體硫磺或液體硫磺。
三、結束語(yǔ)
隨著(zhù)煤焦油加氫技術(shù)的日漸成熟，中國具備了大規模產(chǎn)業(yè)化的條件，可是國內煤焦油加氫工藝還存在焦油利用效率低、資源浪費、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染等問(wèn)題。
因此，積極優(yōu)化工藝技術(shù)，使技術(shù)不斷完善，提高原料利用率，降低浪費，利用加氫技術(shù)開(kāi)發(fā)煤焦油新型清潔能源，對中國能源的可持續發(fā)展具有重要戰略意義，并將給煤焦油加氫產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的機遇。
參考文獻
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