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煤焦油加氫技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
煤焦油加氫技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
摘 要：本文首先對煤焦油加氫技術(shù)進行了簡要介紹，分析指出該技術(shù)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(guān)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(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，較難進行加工等特點。
鑒于國內(nèi)煤變油的大環(huán)境和煤焦油加氫制汽柴油的優(yōu)點，煤焦油加氫這一技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，形成一定規(guī)模，替代傳統(tǒng)的煤焦油加工工藝，以緩解我國能源壓力。
但在技術(shù)操作的過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，針對這些問題進行有效地技術(shù)改造，才能讓煤焦油加氫技術(shù)越走越遠，帶來經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。
一、煤焦油加氫技術(shù)簡介
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(yīng)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(zhì)和大分子裂化反應(yīng)等，之后經(jīng)過進入產(chǎn)品分餾塔，切割分餾出汽油餾分、柴油餾分和未轉(zhuǎn)化油餾分;未轉(zhuǎn)化油餾分經(jīng)過換熱或加熱爐加熱到反應(yīng)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(yīng)等，同樣進入產(chǎn)品分餾塔，切割分餾出反應(yīng)產(chǎn)生的汽油餾分、柴油餾分和未轉(zhuǎn)化油餾分。
煤焦油加氫操作存在的問題有：(1)預(yù)處理系統(tǒng)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(xiàn)大量瀝青煙，會對操作人員身體構(gòu)成傷害和污染環(huán)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(zhì)焦油污染油罐和環(huán)境衛(wèi)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)率低等問題。
從工業(yè)氫的供應(yīng)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(yè)上是無法一次滿足的。
(3)在反應(yīng)高壓分離系統(tǒng)操作中，精制熱高分和精制冷高分出現(xiàn)壓差增大，最高值為2.0MPa以上，影響反應(yīng)系統(tǒng)正常運行。
其主要因為在反應(yīng)過程中脫除焦油中的氮、硫、氧等雜質(zhì)，其中脫氮時將其轉(zhuǎn)化為氨，再與物料中金屬反應(yīng)形成銨鹽，由于反應(yīng)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)熱高分分離進入混氫換熱器降溫后，便析出結(jié)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(yīng)器在制造過程中，焊縫的縱縫出現(xiàn)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(xué)成分都符合相應(yīng)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(guī)范較窄，操作難度較大，存在焊縫。
(5)在生產(chǎn)運行期間反應(yīng)消耗硫化劑較多，增加成本費用。
高溫焦油加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)所用催化劑多為氧化態(tài)，沒有活性，為促進其活性需進行硫化，使其變成硫化態(tài)供反應(yīng)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(shù)改造
煤焦油加氫裝置由原料預(yù)處理系統(tǒng)、加氫反應(yīng)系統(tǒng)、高低壓分離系統(tǒng)、壓縮機系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。
原料預(yù)處理系統(tǒng)包括過濾、電脫鹽和減壓蒸餾脫瀝青質(zhì)三部分。
加氫反應(yīng)系統(tǒng)包括加氫精制和加氫裂化兩部分。
高低壓分離系統(tǒng)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(tǒng)共用的熱低分、冷低分，以及相應(yīng)的換熱、冷卻和冷凝系統(tǒng)。
壓縮機系統(tǒng)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(tǒng)中添加硫化劑和高壓注水等。
針對煤焦油加氫裝置構(gòu)造特點進行技術(shù)改造：(1) 預(yù)處理系統(tǒng)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(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)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(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(yīng)所需的活化氫濃度。
(3) 反應(yīng)精制系統(tǒng)熱高分和冷高分差壓增大，在原換熱器后注水的基礎(chǔ)上，增加一根換熱器前注水管線，此注水管線在出現(xiàn)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(jù)探傷結(jié)果，確定焊縫加工寬度。
焊接前應(yīng)進行預(yù)熱。
焊接時，每層藥皮、熔渣、飛濺、焊條產(chǎn)生的煙塵熏黑處等都應(yīng)處理干凈，對可能產(chǎn)生缺陷的部位必須采取適當?shù)奶幚泶胧┨幚?如修磨等)。
焊接完畢后尚應(yīng)采取焊后保溫的消氫熱處理或中間消除應(yīng)力熱處理，以便氫及焊接應(yīng)力及時釋放。
(5)為降低原材料成本，硫化劑選型上，應(yīng)該選用工業(yè)固體硫磺或液體硫磺。
三、結(jié)束語
隨著煤焦油加氫技術(shù)的日漸成熟，中國具備了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的條件，可是國內(nèi)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)開發(fā)煤焦油新型清潔能源，對中國能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義，并將給煤焦油加氫產(chǎn)業(yè)帶來更多的機遇。
參考文獻
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