淺述中低溫煤焦油加氫工藝

王偉 王興富（神木富油能源科技有限公司，陜西 榆林 719000）

淺述中低溫煤焦油加氫工藝

王偉 王興富（神木富油能源科技有限公司，陜西 榆林 719000）

煤焦油是煤炭干餾過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，其組成與性質(zhì)因工藝條件的不同而不同，煤焦油中主要含有不飽和烴類化合物、芳香類化合物及其胺類、硫醇類物質(zhì)，加氫還原工藝是將煤焦油高效地轉(zhuǎn)化為化工原料的過(guò)程。本文主要闡述了煤焦油的產(chǎn)生過(guò)程，煤焦油加氫工藝的目的及其基本原理以及煤焦油以后的發(fā)展方向，為中國(guó)煤焦油企業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

氣相法；亞硝酸甲酯；負(fù)載型催化劑；草酸二甲酯

1 煤焦油簡(jiǎn)介

我國(guó)是煤炭大國(guó)，煤炭的儲(chǔ)量十分豐富，煤炭不僅是我國(guó)的主要能源，也是重要的化工原料。煤焦油是煤炭在干餾過(guò)程中產(chǎn)生的一種具有刺激性的物質(zhì)，煤焦油中含有碳元素、氫元素、氧元素、氮元素、硫元素等。依據(jù)不同溫度對(duì)煤炭的熱解，煤焦油可以分為低溫煤焦油（＜800℃）、中溫煤焦油（800℃-1000℃）和高溫煤焦油（＞1000℃）。高溫煤焦油主要是煉焦工藝過(guò)程中產(chǎn)生的，中溫煤焦油主要是中溫（800℃-1000℃）煉焦?fàn)t中產(chǎn)生的，其中含有大量的苯酚及其衍生物，而瀝青相對(duì)含量較低，低溫煤焦油是低溫?zé)捊範(fàn)t中產(chǎn)生的，用于生產(chǎn)半焦、褐煤干燥、褐煤提質(zhì)等，干餾條件不同產(chǎn)物組分也不同。煤焦油組分和性質(zhì)的不同主要是取決于不同的熱解工藝。

2 煤焦油加氫的目的及原理

煤炭是不可再生的能源，對(duì)于煤炭的高效利用一直是我國(guó)研究的熱點(diǎn)，煤焦油是石油化工過(guò)程的副產(chǎn)物，其中含有大量的烯烴、芳香烴以及含硫含氮的化合物，烯烴和芳香烴都是不飽和烴類化合物，其中的碳?xì)浔壤?，燃燒熱值小，直接燃燒原子利用率低，含硫含氮的化合物燃燒也?huì)造成硫氧化物和氮氧化物不僅造成環(huán)境污染，而且浪費(fèi)了資源。因此，如何增大煤焦油中烴類化合物的飽和度、提高碳?xì)浔壤强蒲泄ぷ髡哐芯康闹饕较颉?/p>

煤焦油加氫的原理就是在氫氣氛圍下將其中的不飽和烴類化合物還原為飽和烴類，與其中的硫元素、氮元素、氧元素發(fā)生加氫反應(yīng)達(dá)到脫硫脫氮脫氧的目的。主要分為一下幾類加氫工藝：

2.1 加氫飽和反應(yīng)

加氫飽和反應(yīng)就是將不飽和的烯烴、炔烴或芳香烴加氫還原，降低其不飽和度的過(guò)程，例如：

2.2 加氫脫硫反應(yīng)

加氫脫硫反應(yīng)是將硫醇、硫酚、硫醚中硫元素轉(zhuǎn)化為硫的氰化物的過(guò)程，例如將硫醇加氫得到脂肪烴與硫化氫，其他加氫脫硫反應(yīng)如下所示：

2.3 加氫脫氮反應(yīng)

加氫脫氮反應(yīng)是將脂肪胺類、含氮雜環(huán)類化合物中的氮元素轉(zhuǎn)化為氨氣，例如脂肪胺與氫氣反應(yīng)生成脂肪烴與氨氣，其他加氫脫氮反應(yīng)如下：

2.4 加氫脫氧反應(yīng)

加氫脫氧反應(yīng)是將含氧化合物中的氧元素轉(zhuǎn)為水，例如苯酚與氫氣反應(yīng)生成苯與水，苯與氫氣可以繼續(xù)反應(yīng)生成環(huán)己烷等，具體反應(yīng)如下所示：

3 煤焦油加氫工藝技術(shù)應(yīng)用前景

煤焦油加氫工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，只需加入相關(guān)催化劑即可高效地將煤焦油進(jìn)行轉(zhuǎn)化為化工原料，實(shí)現(xiàn)了中低溫條件下的煤焦油的高轉(zhuǎn)化率。加氫工藝是一種清潔無(wú)污染的綠色環(huán)保工藝，目前國(guó)內(nèi)很多企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化。雖然煤焦油加氫工藝發(fā)展迅速，但是由于不同的煤炭裂解條件下產(chǎn)生的煤焦油組成與性質(zhì)存在差異，加氫工藝也不具有普適性，對(duì)催化劑的要求也各不相同，最終會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，煤焦油加氫工藝以后的發(fā)展應(yīng)該從以下三方面突破。

（1）在煤焦油加氫精制方面投入更多的研究，將煤焦油中含有的有機(jī)化合物進(jìn)行提取，加工成精細(xì)化工產(chǎn)品，努力開(kāi)發(fā)新型、高效地催化劑，最終實(shí)現(xiàn)煤焦油加氫工藝的新突破。

（2）對(duì)煤焦油現(xiàn)有工藝進(jìn)行革新，目前的煤焦油加氫工藝相對(duì)成熟，基本能夠?qū)崿F(xiàn)煤焦油的高效轉(zhuǎn)化，但是有些高溫煤焦油組分復(fù)雜，對(duì)其轉(zhuǎn)化有些難度，因此，在原有成熟工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)上的革新，將煤焦油實(shí)現(xiàn)高效地轉(zhuǎn)化。

（3）開(kāi)發(fā)新型催化劑，實(shí)現(xiàn)煤焦油的高效轉(zhuǎn)化，優(yōu)化工藝參數(shù)，降低對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求，減少工業(yè)三廢排放，降低工藝成本，爭(zhēng)取產(chǎn)品利益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

煤焦油是煤化工過(guò)程不可或缺的一部分，同時(shí)煤焦油也是燃油的主要來(lái)源之一。我國(guó)是人口大國(guó)，人均能源占有量比世界平均水平還要低，因此，在節(jié)約能源的同時(shí)，要做好能源的高效轉(zhuǎn)化，本文主要介紹了煤焦油的產(chǎn)生過(guò)程，煤焦油的加氫工藝以及煤焦油的未來(lái)發(fā)展方向，為我國(guó)煤焦油冶煉企業(yè)提供借鑒，希望我國(guó)能夠積極地開(kāi)發(fā)新的煤焦油轉(zhuǎn)化工藝，變廢為寶，造福人類。

[1]任明丹,張端峰,李濤,等.中,低溫煤焦油加氫技術(shù)進(jìn)展[J].河南化工,2014,31(8):21-25.

王偉（1987-）；性別：男，籍貫：陜西省綏德縣人，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于榆林學(xué)院；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：化工工藝。