煤在低溫干餾時(shí)會(huì)產(chǎn)生6%~25%的煤焦油。中國的中低溫煤焦油產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到600萬噸以上，由于中低溫煤焦油中化學(xué)組分集中度很低，大部分組分含量不足1%，不適合用傳統(tǒng)的分離方法得到化學(xué)品。大部分的中低溫煤焦油作為粗燃料直接燒掉，經(jīng)濟(jì)利用率很低，又污染環(huán)境。

　　近幾年，煤焦油通過加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成汽柴油并副產(chǎn)相關(guān)化學(xué)品的工藝越來越得到關(guān)注。小編有幸參與了其中一套裝置的設(shè)計(jì)，并寫了一篇專利。在此聊聊中低溫煤焦油的加氫加工利用。歡迎各位討論，并指點(diǎn)迷津。

　　中低溫煤焦油是黑褐色液體，密度一般小于1g/cm3，原料煤性質(zhì)和低溫干餾方法不同，焦油的密度也不同，一般在0.95~1.1g/cm3之間。低溫焦油中含有較多的脂肪烴和環(huán)烷烴以及多烷基酚、二元酚和三元酚等化合物，故相對平均分子量較低，密度比高溫焦油小。低溫煤焦油中，含酚類：可達(dá)35%;有機(jī)堿：1%~2%;烷烴：2%~10%;烯烴：3%~5%;環(huán)烷烴：可達(dá)10%，芳烴：15%~25%;中性含氧化物(酮、酯和雜環(huán)化合物)：20%~25%;中性含氮化合物(主要為五元雜環(huán)化合物)：2%~3%;瀝青：可到10%。

　　從以上組成可以看出煤焦油中含有大量的芳香族等環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物，含碳量高，含氫量低，作為燃料難以充分燃燒，燃燒時(shí)又易于生成炭黑，產(chǎn)生大量煙塵。同時(shí)，煤焦油中硫和氮的含量較高，燃燒前無脫硫、脫氮手段，燃燒時(shí)排放大量的SOx和NOx，煤焦油燃燒的這種粗利用方式，不僅浪費(fèi)了大量不可再生資源，而且造成了嚴(yán)重的污染。

　　而實(shí)際上，進(jìn)一步分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，煤焦油卻又是很好的化工原料，因?yàn)槠浞雍勘容^高，可以生產(chǎn)用來生成酚類化合物。其環(huán)烷烴跟芳烴含量比較高，也就是芳潛高，可以作為很好的芳烴原料。同時(shí)，煤焦油可以通過加氫改質(zhì)轉(zhuǎn)化成高附加值的清潔燃料，比如柴油。

　　中低溫煤焦油，因?yàn)槠浜^多，所以會(huì)有一個(gè)預(yù)處理單元，經(jīng)過靜止脫水、機(jī)械除渣之后，進(jìn)入脫水塔和減壓塔。經(jīng)過預(yù)處理之后再進(jìn)入煤焦油加氫單元。這里想提的一點(diǎn)是，煤焦油不同餾分的利用。在中低溫煤焦油170℃~230℃、210℃~230℃的兩種餾分中，含有大量的酚類化合物，這些餾分可以單獨(dú)抽出來，作為制酚的原料。由于酚中有羥基(-OH)，進(jìn)入后續(xù)的加氫單元，勢必會(huì)與氫氣反應(yīng)，生成水，增加設(shè)備選型的難度，也可能導(dǎo)致催化劑水熱失活。但是，對于酚的市場比較小眾，對于大型國有企業(yè)來說，收益并不高，所以目前主要還是地方小化工廠在做。對于地方小廠來說，這是一塊豐厚的蛋糕，他們可以用很小的投資、比較簡單的裝置生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。而對于國企來說，其成本結(jié)構(gòu)決定了他不會(huì)對這塊市場有興趣。

　　酚的提取與精制下回再講，這里主要講煤焦油的加工利用，也就是提出酚油之后的初餾點(diǎn)≥230℃的煤焦油如何處理。生產(chǎn)BTX的石腦油餾程大概在60~145℃，汽油餾程大概在70~205℃，柴油餾程在162~365℃，而煤焦油全餾分在750℃時(shí)僅能蒸餾出77%左右的餾分。所以需要通過裂化反應(yīng)生成相對分子較小的汽柴油，同時(shí)煤的碳?xì)浔纫哂谑停杂忠a(bǔ)充大量的氫氣。以下介紹幾種常見的煤焦油加工方法：

　　1)煤焦油加氫精制/加氫處理技術(shù)

　　采用固定床加氫精制或加氫處理方法，脫除煤焦油中的硫、氮、氧、金屬等雜原子和雜質(zhì)，以及飽和烯烴和芳烴，生產(chǎn)出石腦油、柴油、低硫低氮重質(zhì)燃料油或碳材料的原料等目標(biāo)產(chǎn)品。

　　以煤焦油中的輕餾分油(<370℃)為原料，經(jīng)過多段深度加氫精制技術(shù)，得到石腦油和柴油產(chǎn)品。加氫反應(yīng)溫度300~450℃，反應(yīng)壓力5~19MPa，體積空速0.5~3.0h-1，氫油體積比600~3500。

　　這一技術(shù)流程簡單，投資低，但是煤焦油的利用率不高。在哈爾濱氣化廠等企業(yè)采用過此技術(shù)。

　　2)延遲焦化-加氫聯(lián)合工藝技術(shù)

　　煤焦油中的重油部分通過延遲焦化生成輕餾分油和焦炭，將煤焦油的輕餾分油和延遲焦化生成的輕餾分油共同加氫精制或改質(zhì)，用來生成石腦油和柴油產(chǎn)品。

　　延遲焦化-加氫精制/加氫裂化組合工藝：全餾分煤焦油進(jìn)行延遲焦化，得到氣體、焦炭、輕餾分油和重餾分油(350~500℃)，將輕餾分油進(jìn)行加氫精制，重餾分油作為加氫裂化的原料。神木天元化工有限公司采用了這一工藝。

　　延遲焦化-加氫精制組合工藝：先將煤焦油分餾成輕油(<360℃)和重油(>360℃)兩部分，其中重油作為延遲焦化的原料，延遲焦化采用>360℃餾分油全循環(huán)的流程，將輕餾分油進(jìn)行加氫精制，得到石腦油和柴油產(chǎn)品。操作條件：延遲焦化反應(yīng)溫度450~550℃，反應(yīng)壓力0.1~3.0MPa;加氫反應(yīng)溫度300~450℃，反應(yīng)壓力6.0~20.0MPa。

　　3)煤焦油固定床加氫裂化技術(shù)

　　采用固定床加氫裂化方法把煤焦油中的重油(>350℃)轉(zhuǎn)化成輕油產(chǎn)品，從而提高輕油產(chǎn)品收率。主要操作條件：加氫反應(yīng)溫度300~450℃，反應(yīng)壓力5~19MPa，體積空速0.5~3.0h-1，氫油體積比600~3500。

　　但是，煤焦油中含有較多的硫、氮、氧等雜原子，以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、金屬等催化劑污染物，容易導(dǎo)致催化劑失活。目前該技術(shù)并沒有在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。

　　4)國內(nèi)懸浮床/漿態(tài)床煤焦油加氫裂化技術(shù)

　　使用一次性催化劑或可以在線更換催化劑，消除原料油中污染物對催化劑活性的影響，保持催化劑活性穩(wěn)定。國內(nèi)的撫順石油化工研究院跟煤炭科學(xué)研究總院都提出了懸浮床煤焦油加氫裂化工藝。這里以煤炭科學(xué)研究總院的技術(shù)為例。

　　煤炭科學(xué)研究總院借鑒了煤直接加氫液化和石油渣油加氫工藝技術(shù)，提出了非均相催化劑的煤焦油懸浮床/漿態(tài)床加氫工藝及配套催化劑技術(shù)，流程如下圖。

　　該技術(shù)獎(jiǎng)煤焦油采用蒸餾的方法分離為酚油、柴油和大于370℃重油3個(gè)餾分，對酚油餾分采用傳統(tǒng)煤焦油脫酚方法進(jìn)行脫酚處理，獲得脫酚油和粗酚，粗酚進(jìn)一步精制，分離出酚類化合物產(chǎn)品;大于370℃重油作為懸浮床加氫裂化的原料，懸浮床反應(yīng)溫度320~480℃，反應(yīng)壓力8~19MPa，體積空速0.3~3.0h-1，氫油體積比500~2000。催化劑是配套研發(fā)的復(fù)合多金屬活性組分的粉狀細(xì)顆粒懸浮床(或鼓泡床或漿態(tài)床)加氫催化劑，高活性組分金屬與低活性組分金屬的質(zhì)量比為1:1000~1:10，加入量為活性組分金屬量與煤焦油原料質(zhì)量比為0.1:100~4:100。懸浮床加氫反應(yīng)產(chǎn)物分出輕質(zhì)油后，含有催化劑的尾油大部分直接循環(huán)制懸浮床反應(yīng)器進(jìn)一步輕質(zhì)化，重油全部或最大量循環(huán)，實(shí)現(xiàn)煤焦油最大量生產(chǎn)輕質(zhì)油和催化劑循環(huán)利用的目的，提高原料和催化劑的利用率，最后，該過程得到的全部輕質(zhì)餾分油(懸浮床加氫反應(yīng)產(chǎn)物小于370℃輕餾分和蒸餾得到柴油、脫酚油)再進(jìn)行加氫精制，生產(chǎn)車用發(fā)動(dòng)機(jī)燃料油和化工原料。目前這一技術(shù)還未得到工業(yè)化應(yīng)用。

　　5)VCC煤焦油懸浮床加氫技術(shù)

　　VCC技術(shù)來源于德國，如果說天下武功出少林，那么可以說天下最好的煤制油技術(shù)出自于得到，而且是二戰(zhàn)時(shí)期的技術(shù)，看到差距了吧。

　　VCC與其他流程的不同點(diǎn)是，采用了懸浮床反應(yīng)器+固定床反應(yīng)器的流程。可以滿足全餾分煤焦油進(jìn)料，包括焦油瀝青，無需預(yù)處理(蒸餾、脫酚)。對煤焦油原料性質(zhì)適應(yīng)性好，允許有大幅度波動(dòng)?？梢詽M足長周期運(yùn)行，懸浮床操作壓力在21MPaG，操作溫度在460~480℃，專利商認(rèn)為其轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95wt%以上。

　　目前國內(nèi)有兩套VCC裝置，一套為煤油共煉裝置，正在開車，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行6周;一套今年年中建成投產(chǎn)，為煤焦油加氫裝置。兩套裝置均由北京石油化工工程公司承擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)，由延長石油集團(tuán)投資建設(shè)。VCC一旦開車成功，前景非常好，這個(gè)技術(shù)可以廣泛用于煤焦油加氫、煤制油和渣油加氫裝置，同時(shí)也會(huì)對芳烴產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。