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煤焦油加氫技術現狀和發展趨勢
煤焦油加氫技術現狀和發展趨勢
摘 要：本文首先對煤焦油加氫技術進行了簡要介紹，分析指出該技術目前存在的一些問題，并針對操作和裝置上的問題提出了具體的改造辦法。
關鍵詞：煤焦油加氫 操作 裝置 問題
煤焦油組成中硫、氮、氧含量高，多環芳烴含量較高，具有碳氫比大，粘度和密度大，機械雜質含量高，易縮合生焦，較難進行加工等特點。
鑒于國內煤變油的大環境和煤焦油加氫制汽柴油的優點，煤焦油加氫這一技術已經產業化，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。
但在技術操作的過程中發現了一些問題，針對這些問題進行有效地技術改造，才能讓煤焦油加氫技術越走越遠，帶來經濟效益、社會效益和環保效益。
一、煤焦油加氫技術簡介
煤焦油加氫生產技術首先將煤焦油全餾分原料采用電脫鹽、脫水技術將煤焦油原料脫水至含水量小于0.05%，然后再經過減壓蒸餾切割掉含機械雜質的重尾餾分，使機械雜質含量小于0.03%，得到凈化的煤焦油原料經換熱或加熱爐加熱到所需的反應溫度后進入加氫精制(緩和裂化段)進行脫硫、脫氮、脫氧、烯烴和芳烴飽和、脫膠質和大分子裂化反應等，之后經過進入產品分餾塔，切割分餾出汽油餾分、柴油餾分和未轉化油餾分;未轉化油餾分經過換熱或加熱爐加熱到反應所需的溫度后進入加氫裂化段，進行深度脫硫、脫氮、芳烴飽和大分子加氫裂化反應等，同樣進入產品分餾塔，切割分餾出反應產生的汽油餾分、柴油餾分和未轉化油餾分。
煤焦油加氫操作存在的問題有：(1)預處理系統減壓塔底重油出裝置溫度過高( 300℃左右) ，造成重油罐溫度高，在裝車時會出現大量瀝青煙，會對操作人員身體構成傷害和污染環境; 而重油罐頂呼吸閥也會溢出瀝青煙，遇空氣冷凝變成輕質焦油污染油罐和環境衛生。
(2) 采用一段加氫工藝，給其同樣的裂解程度，勢必造成目的產物的質量差或產率低等問題。
從工業氫的供應來看，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，這樣大量的過剩氫氣在工業上是無法一次滿足的。
(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程中脫除焦油中的氮、硫、氧等雜質，其中脫氮時將其轉化為氨，再與物料中金屬反應形成銨鹽，由于反應流出產物溫度高，銨鹽以液態或氣態形式存在，當經熱高分分離進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，使其管線不暢通，造成前后壓力不一致。
(4) 加氫反應器在制造過程中，焊縫的縱縫出現的氫致延遲裂紋的焊接缺陷問題。
材料的性能通常隨著板厚的增加而減弱;對于相同厚度的板材，雖然化學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，沒有活性，為促進其活性需進行硫化，使其變成硫化態供反應進行使用。
催化劑硫化時所用硫化劑有多種，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濾、電脫鹽和減壓蒸餾脫瀝青質三部分。
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進行技術改造：(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，改為進料煤焦油，并增加調節閥來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料溫度，減輕進料加熱爐負荷。
無論從安全角度還是從經濟方面，工業硫磺具有其優越性。
(2)兩段加氫工藝，分別進行液相加氫和氣相加氫，大大提高了產品的質量與收率。
分段后，不僅每段的氫氣量不大，而且過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，此注水管線在出現差壓時可間接使用。
(4)焊接前進行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。
焊接前應進行預熱。
焊接時，每層藥皮、熔渣、飛濺、焊條產生的煙塵熏黑處等都應處理干凈，對可能產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釋放。
(5)為降低原材料成本，硫化劑選型上，應該選用工業固體硫磺或液體硫磺。
三、結束語
隨著煤焦油加氫技術的日漸成熟，中國具備了大規模產業化的條件，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、生產成本高、環境污染等問題。
因此，積極優化工藝技術，使技術不斷完善，提高原料利用率，降低浪費，利用加氫技術開發煤焦油新型清潔能源，對中國能源的可持續發展具有重要戰略意義，并將給煤焦油加氫產業帶來更多的機遇。
參考文獻
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