中溫煤焦油重餾分加氫裂化的工藝條件優(yōu)化

徐偉 唐培紅（陜西神木富油能源科技有限公司，陜西神木719319）

中溫煤焦油重餾分加氫裂化的工藝條件優(yōu)化

徐偉 唐培紅（陜西神木富油能源科技有限公司，陜西神木719319）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其對石油產(chǎn)品的需求越來越大，與此同時，原油供應(yīng)緊張的問題日益突出，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，必然需要尋找新的替代能源。我國的煤炭能源比較豐富，而且焦化企業(yè)的數(shù)量也比較多，在企業(yè)生產(chǎn)的過程中，煤焦油的產(chǎn)量比較多，在真正的替代能源尋找到之前，可通過加氫工藝的應(yīng)用，使煤焦油變?yōu)檩p質(zhì)燃料油，改善能源短缺的狀況。在本文中，重點論述了中溫煤焦油重餾分加氫裂化工藝條件的優(yōu)化方法。

煤焦油；重餾分加氫；裂化；優(yōu)化

近年來，研究者越來關(guān)注煤焦油加氫研究，并且在多個方面取得了良好的研究成果，然而，這些成果轉(zhuǎn)化為實際工藝技術(shù)時，煤焦油資源轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂嫌偷纳a(chǎn)并不充分，產(chǎn)生資源浪費的現(xiàn)象。這就需要在進(jìn)行煤焦油加氫生產(chǎn)時，對工藝條件進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，以提高重餾分加氫裂化率。

1　煤焦油加氫的作用

煤炭在進(jìn)行加工（比如熱解、干餾）的過程中，會獲得多種液體產(chǎn)品，其中一個便是煤焦油。在煤焦油的成分中，不飽和烴、硫化合物及氮化合物的含量比較多，具備比較高的酸度和膠質(zhì)含量，產(chǎn)品的安定性能比較差，質(zhì)量比較低，并不能成為優(yōu)質(zhì)的燃料油，無法出廠。不過，應(yīng)用加氫工藝之后，可對煤焦油的質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)，通過溫度、壓力的科學(xué)設(shè)置，以及催化劑的加入，可將其中的硫化合物及氮反應(yīng)脫除，提升不飽和烴的飽和程度，提高產(chǎn)品的安定性能，將芳烴及硫的含量降低，最終，獲得石腦油，并將煤焦油改造成為優(yōu)質(zhì)燃料油，且改造后煤焦油的質(zhì)量與汽油、柴油等相似［1］。

煤焦油加氫處理時，發(fā)生的反應(yīng)主要包含五種，一是加氫脫硫反應(yīng)，將其中的硫脫除，二是加氫脫氮反應(yīng)，將其中的氮脫除，三是加氫脫氧，將其中的氧氣脫除，四是加氫脫金屬，將其中的金屬直接去除，五是不飽和烴加氫飽和反應(yīng)，提升不飽和烴的飽和程度。經(jīng)過處理之后，硫化合物轉(zhuǎn)化為硫化氫，氮化合物轉(zhuǎn)換為氨，氧雜原子轉(zhuǎn)換為水，有機(jī)金屬化合物經(jīng)過轉(zhuǎn)化之后被脫除，改善不飽和烴的飽和情況。

2　中溫煤焦油重餾分加氫裂化的工藝條件優(yōu)化實驗

2.1單因素試驗

第一，裂化溫度的影響。煤焦油加氫裂化處理的過程中，裂化溫度會產(chǎn)生一定的影響，為了考察產(chǎn)生的具體影響，進(jìn)行了裂化溫度試驗，試驗中，反應(yīng)壓力設(shè)置為13MPa，液體體積空速設(shè)置為0.4/h，煤焦油體積與氫體積之間的比值為1800，進(jìn)行實驗操作。經(jīng)過試驗結(jié)果可知，在裂化溫度逐漸升高的過程中，加氫裂化率也隨之升高，裂化溫度的升高到約670K時，加氫裂化率的增幅逐漸的處于平穩(wěn)狀態(tài)中，此時，裂化溫度如果繼續(xù)提高，那么加強(qiáng)裂化率的升高結(jié)果非常小，而且會進(jìn)一步的提高裂化反應(yīng)深度，這說明，將會增加氣體和小分子的產(chǎn)物，減小汽油和柴油餾分的選擇性，對產(chǎn)品的分布產(chǎn)生嚴(yán)重的影響［2］。

第二，反應(yīng)壓力的影響。反應(yīng)壓力同樣是煤焦油加氫裂化處理過程中的重要影響因素，在進(jìn)行反應(yīng)壓力影響實驗時，裂化溫度設(shè)置為670k，液體體積空速設(shè)置為0.4/h，煤焦油體積與氫體積之間的比值為1800，進(jìn)行實驗操作。經(jīng)過試驗結(jié)果可知，在反應(yīng)壓力逐漸增大的情況下，加氫裂化隨之顯著的提升，當(dāng)反應(yīng)壓力約為13MPa時，加氫裂化率的增幅趨于平穩(wěn)。此外，反應(yīng)壓力比較大時，縮合反應(yīng)和生焦反應(yīng)的出現(xiàn)可受到較大的抑制，使催化劑積碳的水平顯著降低，由此看來，煤焦油加氫處理時，反應(yīng)壓力應(yīng)設(shè)置的比較高。

第三，液體體積空速的影響。通過實驗結(jié)果可知，隨著液體體積空速的提高，加氫裂化率隨之降低，液體體積空速為0.3/ h時，加氫裂化率出現(xiàn)明顯的大幅度降低，這說明，煤焦油加氫處理時，應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵后w體積空速，以便與提升裂解率，并加深裂化深度。

第四，氫油體積比的影響。通過實驗可知，當(dāng)氫油體積比越大時，裂解率越高，主要原因是較大的氫油體積比可提高循環(huán)氫力量，進(jìn)而促進(jìn)原料油的霧化程度，將油氣混合的水平有效提高，對物料的分布狀況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，增?qiáng)催化劑的作用，將裂化率提高［3］。

2.2響應(yīng)面分析

通過單因素試驗結(jié)果可知，煤焦油加氫裂化處理的效果會受到裂化溫度、反應(yīng)壓力、液體體積空速及氫油體積比的影響，因此，在設(shè)計響應(yīng)面分析試驗時，設(shè)計的原理為中心組合試驗原理，對四個影響因素的水平進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，通過響應(yīng)面分析試驗結(jié)果可知，反應(yīng)壓力設(shè)置為13.5MPa、裂化溫度設(shè)置為683K、液體體積空速設(shè)置為0.25/h、氫油體積比設(shè)置為1900時，加氫裂化率可達(dá)到82.28%。響應(yīng)面試驗完成之后，對其進(jìn)行優(yōu)化分析，分析時，利用相應(yīng)的優(yōu)化軟件，依據(jù)響應(yīng)面試驗時的各個結(jié)果，擬合分析，并將相應(yīng)的回歸方程建立起來。經(jīng)過回歸分析可知，加氫裂化率與工藝條件之間的模型可以對試驗設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。之后，將實際的生產(chǎn)情況考慮其中，對工業(yè)條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化之后，反應(yīng)壓力設(shè)置為13.4MPa、裂化溫度設(shè)置為682K、液體體積空速設(shè)置為0.3/h、氫油體積比設(shè)置為1895，經(jīng)過處理之后發(fā)現(xiàn)，裂化率可達(dá)到77%。

3　結(jié)語

煤焦油加氫裂化處理的過程中，通過對反應(yīng)壓力、裂化溫度、液體體積空速及氫油體積比的優(yōu)化，可顯著的提升裂化率，提高煤焦油處理的質(zhì)量。

［1］侯沛，唐鳳金，盧紅波等.中低溫煤焦油加氫工藝技術(shù)概述［J］.化肥設(shè)計，2011，05：12～15+19.

［2］王志永，李剛，張航飛等.我國中低溫煤焦油加氫制備燃料油研究進(jìn)展［J］.當(dāng)代石油石化，2014，06：14～18.

［3］孫國權(quán)，姚春雷，全輝等.中低溫煤焦油加氫生產(chǎn)清潔燃料技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用［J］.石油煉制與化工，2015，08：12～17.