中温煤焦油重馏分加氢裂化工艺的优化

曹庭　王森

摘 要：近年来，世界石油产品供应日趋紧张，为此寻找新的替代能源势在必行。与此同时，我国煤炭资源储备丰富，而且焦化企业的煤焦油产量也十分可观，通过对中温煤焦油重馏分加氢裂化可以将煤焦油变为轻质燃料油，为此是提升能源利用效率的有效途径。然而该工艺在具体实施过程中经常会出现一些不足，为此研究影响裂化效果的因素和条件十分必要。本文以此为视角，重点探究优化重馏分加氢裂化的实验，以供参考。

关键词：煤焦油；重馏分加氢；裂化；优化

1 导言

随着全球原油供应不足的加剧，开发替代能源成为了石化行业共同关注的焦点。我国拥有丰富的煤炭资源，而且焦化企业在生产过程中会产生产大量的煤焦油。而煤焦油作为一种资源，以往并未得到很好的利用，为此造成了巨大的资源浪费。当然煤焦油转化为燃料油也十分复杂，对于技术的要求极高。在研究者大量的实践和探索之后，重馏分加氢裂化率也取得了新的进展和突破，这无疑对缓解世界能源危机具有重大的影响和意义。由于焦油重油馏分的组成极为复杂，作为一种含量很高的化学混合物，其加氢催化裂化反应也异常复杂，为此工艺技术需要不断的优化，以获取其加氢裂化动力学参数，这样才会为重馏分加氢裂化水平的稳步提升奠定坚实基础和保障。

2 有关焦油重油馏分的理论研究

焦油重油馏分是一种组成复杂的混合物，其来源决定了馏分中稠环芳烃和硫、氮等杂原子化合物含量很高，这些物质是加氢催化裂化过程中反应活性较低的化合物。研究反应过程中原料转化以及中间产物和最终产物的分离等难度很大。因此研究焦油重油馏分的加氢机理和动力学，对于焦油的燃料油加工路线具有重要意义。但目前关于重质油（包括焦油重油馏分）催化加氢裂化机理的研究还处于半理论性阶段，重质油加氢裂化反应过程中，活化氢原子的产生和自由基的迁移有以下路径：氢气直接与硫化态的催化剂反应生成硫化氢分子，硫化氢分子在催化剂活性中心吸附，产生活性氢原子。对液化加氢过程中氢原子的作用进行研究，发现氢气可形成活化的氢原子，稳定产生的大分子自由基基团，防止大分子自由基结焦，使其稳定，提高油产率；同时也会稳定小分子自由基，生成气体或小分子轻油等，降低油产率，但关于焦油重质油加氢裂解反应过程的机理特性研究还较少。对焦油重油馏分加氢制汽柴油或航空燃料油进行研究，发现焦油重油加工燃料油能得到高品质燃料油，有利于缓解我国目前能源短缺的现状。

3 中温煤焦油重馏分加氢裂化的工艺条件优化实验

3.1 单因素试验

首先，裂化温度的影响。煤焦油加氢裂化处理的过程中，裂化温度会产生一定的影响，为了考察产生的具体影响，进行了裂化温度试验，试验中，反应压力设置为13MPa，液体体积空速设置为0.4/h，煤焦油体积与氢体积之间的比值为1800，进行实验操作。经过试验结果可知，在裂化温度逐渐升高的过程中，加氢裂化率也随之升高，裂化温度的升高到约670K时，加氢裂化率的增幅逐渐的处于平稳状态中，此时，裂化温度如果继续提高，那么加强裂化率的升高结果非常小，而且会进一步的提高裂化反应深度，这说明，将会增加气体和小分子的产物，减小汽油和柴油馏分的选择性，对产品的分布产生严重的影响团。其次，反应压力的影响。反应压力同样是煤焦油加氢裂化处理过程中的重要影响因素，在進行反应压力影响实验时，裂化温度设置为670K，液体体积空速设置为0.4/h，煤焦油体积与氢体积之间的比值为1800，进行实验操作。经过试验结果可知，在反应压力逐渐增大的情况下，加氢裂化随之显著的提升，当反应压力约为13MPa时，加氢裂化率的增幅趋于平稳。最后，液体体积空速的影响。通过实验结果可知，随着液体体积空速的提高，加氢裂化率随之降低，液体体积空速为0.3/h时，加氢裂化率出现明显的大幅度降低，这说明，煤焦油加氢处理时，应适当的降低液体体积空速，以便与提升裂解率，并加深裂化深度。此外，氢油体积比的影响。通过实验可知，当氢油体积比越大时，裂解率越高，主要原因是较大的氢油体积比可提高循环氢力量，进而促进原料油的雾化程度，将油气混合的水平有效提高，对物料的分布状况进行适当的改变，增强催化剂的作用，将裂化率提高。

3.2 响应面优化分析

考虑到实际生产过程中对产品收率和生产效率的双重要求，在各因素的实验设计范围内，以空速最大为优化约束条件，以加氢转化率最大为优化目标，对回归方程进行优化求解，得到响应面优化结果：反应压力13.4MPa，反应温度682K，液体体积空速0.30，氢油体积比1895，加氢裂化率预测值为77.20%。以响应面优化结果为操作条件，进行3组重复实验，发现在该条件下的加氢裂化率为77%-78%，与预测值很接近，说明拟合模型的预测能力可靠。

4 结语

总之，在社会经济发展的驱动和需求下，提升对中温煤焦油的开发利用不仅符合时代发展的趋势，更是煤化企业可持续发展的必要支撑。为此在煤焦油加氢裂化处理的研究中，应该明晰其反应是一个连串反应，而且其影响因素分别为液体体积空速、反应温度和压力以及氢油体积比。为此在优化的研发中，应该做好反应温度和时间的合理控制，并结合企业和煤焦油实际情况，最终提升裂化率的同时以确保企业竞争力的持久。

参考文献：

[1]侯沛，唐凤金，卢红波等.中低温煤焦油加氢工艺技术概述[J].化肥设计，2011，05：12-15+19.