低温煤焦油加工技术及发展

低温煤焦油加工技术及发展摘 要煤焦油是煤干馏过程中得到的黑褐色黏稠产物。煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%-4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。煤焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，如樟脑丸，沥青，塑料，农药等。 煤焦油按焦化温度不同所得焦油可为高温焦油、中温焦油和低温焦油。本文将重点讲述低温煤焦油的加工技术及发展。目录1.煤焦油的简介31.1低温煤焦油的定义31.2低温煤焦油的性质31.3低温煤焦油的基本组成31.4低温煤焦油的用途42.国内外低温煤焦油生产加工现状53.低温煤焦油的加工53.1低温煤焦油的蒸馏53.2油品的精制加工53.3气体烃的加工利用63.4低温煤焦油的加工途径63.5低温煤焦油加氢技术74.低温煤焦油的发展前景7总 结81.煤焦油的简介煤在干馏过程中会得到的一种液体产物，即为煤焦油。 高温干馏得到的焦油称为高温干馏煤焦油（简称高温煤焦油），低温干馏得到的焦油称为低温干馏煤焦油（简称低温煤焦油）。煤焦油是煤化学工业之主要原料，其成分达上万种，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物，含氮、含硫的杂环化合物等很多有机物。1.1低温煤焦油的定义低温煤焦油是炼焦工业在温度（450-650）较低时，煤热解生成的粗煤气中的产物之一。1.2低温煤焦油的性质 低温煤焦油从外观上看，是暗褐色液体，密度小于至接近。黏度大，具有特殊气味。低温煤焦油的性质与其组成有密切关系，而低温煤焦油的组成不仅受煤的品位或煤化程度影响，还受到煤热解时多因素的影响。随着干馏最终温度的升高，焦油产率下降，焦油中芳烃和沥青增加，酚类和脂肪烃含最降低，说明加热温度不同，热解反应的深度不同，表1列出了不同最终温度下干馏产品的产率和性状。低温焦油是极复杂的有机化合物，基本上由烃类和非烃类有机化合物所组成。首先非烃类化合物含量很高，特别是酸性组分，主要是酚类，含量高达40%以上。酸性组分和碱性组分加起来占低温焦油的50%以上。烃类中芳香烃占50%以上，此外含有烷烃和环烷烃。1.3低温煤焦油的基本组成低温煤焦油和高温煤焦油性质上有很大区别，由于干馏原料和干馏条件的差异，在化学组成上有很大不同。特别是非烃类含量很高，酚类化合物含量占干基焦油的一半左右。低温焦油中含石蜡量相当多，特别是褐煤低温焦油。可通过冷冻、过滤或抽提方法分离出石蜡。石蜡可作为化工原料，如通过氯化可得到各种脂肪酸及酚类，作为植物油或动物油的代替品，用于制造肥皂、润滑油等;酸类可制作洗涤剂。通过氯化，可得到氯化石蜡，在三氯化铝等催化剂的作用下，可聚合而制取高级润滑油。此外，石蜡本身可作为制造蜡纸、蜡烛的材料。低温焦油中含有碱性油，碱性油可代替硫酸作金属表面处理，具有缓蚀作用。表1：不同最终温度下干馏焦油的产率和性状焦油和性状最终温度低温干馏(600)中温干馏(800)高温干馏(1000)焦油产率/9-106-73.5相对密度1中性油/6050.535-40酚类2515-201.5焦油盐类1-21-22沥青123057游离碳1-354-10中性油成分脂肪烃、芳烃脂肪烃、芳烃芳烃煤气中回收的轻油气体、汽油粗苯-汽油粗苯轻油产率1.01.01.11.4低温煤焦油的用途煤焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，如樟脑丸，沥青，塑料，农药等。煤焦油同时也是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料，可以用来合成杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。2.国内外低温煤焦油生产加工现状日本、德国、法国、俄罗斯等国家的单套焦油蒸馏装置的能力都在1050万t/年。从理论上讲，能力越大，规模效益越好。在资源有限的情况下，选择lO万t/年的加工装置能最大限度发挥产品的加工价值。只有焦油收集量足够多的时候，才能建设5O万t/年焦油加工装置。国内单套焦油蒸馏装置有0.6、1.2、3、5、1O万t/年各种规模。3万t/年以上的规模均为连续蒸馏工艺，小于3万t/年的规模都是间歇蒸馏工艺。3.低温煤焦油的加工低温煤焦油和高温煤焦油的性质和组成有根本的区别，而低温煤焦油与石油在应用上十分相似。至今，世界上绝大部分的低温煤焦油是作为液体燃料(如汽油、柴油和燃料油)的生产原料，而且也是化学品的生产原料。大量的酚和甲酚从低温煤焦油中回收并用于塑料、树脂和农药的生产。和石油产品一样，像蔡这类芳环化合物在低温焦油中并不能得到。以低温焦油为原料生产化工产品为主要应用的近代化工厂中，典型的有英国的波尔索威尔厂和法国的马里诺的洛林厂。 低温煤焦油加工产品用途广泛，特别是在生产液体燃料和提取酚类产品方面，优于高温焦油。低温焦油的精炼和高温焦油的精制，共同构成煤化工产品的多样化和资源的合理综合利用。3.1低温煤焦油的蒸馏蒸馏是低温焦油加工的第一步。通过蒸馏可以直接得到一部分产品。还可以通过蒸馏切割，将焦油分割成若干馏分段的蒸馏产物，为整个油品进一步加工准备原料。在焦油蒸馏之前，对焦油的性质、特性进行分析，根据市场对产品的需求，制定产品方案和加工可能性，结合经济的合理性等因素分析，确定焦油蒸馏切割馏分的方案和加工方向。3.2油品的精制加工低温煤焦油初步蒸馏产品，称为直馏馏分，如粗汽油，亦称石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分、重质油馏分等，从中提取出化学产品后，油品作为燃料油用途时，相关指标仍需要提高。油品还应进一步精制，主要的精制工艺有热裂解、催化裂解、加氢、催化重整等。3.3气体烃的加工利用低温焦油馏分在热裂化和催化裂化过程中，产生大量的气体烃称为炼厂气，含有烯烃、烷烃及异构烃。这些气体是进行化学加工良好的气体原料，可制取高质量的叠合汽油和制取化工原料。裂化气中除含有低分子烃外，还含有等气体杂质。所以在利用加工前应进行净化。如硫酸脱水、脱炔烃。烯烃叠合是指由两种或两种以上不饱和烃类分子化合形成沸点更高的不饱和烃及复杂分子，叠合物分子量等于组成叠合物原来烃类分子量的总和。最容易叠合的烯烃是异丁烯，然后是丁烯、丙烯，最后是乙烯。叠合方式有本身叠合，是由相同分子结构的烯烃分子叠合;另一种是共叠，是由各种不同不饱和烃分子的叠合。在混合气体中，两种叠合方式都存在。反应是放热反应，方程式如下: 气体烃的叠合产物是叠合汽油，是车用汽油的重要组分，辛烷值可达到82以上。叠合作用可以采用热叠合方式，也可以采用催化叠合方式。催化叠合方式应用较广泛，应用的原料主要含有烃类。叠合物中有本身叠合物也有共叠物。3.4低温煤焦油的加工途径相对于高温煤焦油，低温焦油的组成特点与石油原油组成更相似，所以加工方式和途径也很接近石油化工。流程类型也有3种形式，即:燃料型、燃料一润滑油型和燃料一化工型。燃料型工艺路线以生产汽油、煤油、柴油等为主，产品很有局限性，资源没有得到充分利用。燃料一润滑油型，除生产轻质和重质燃料油类外，还生产石蜡和润滑油。 燃料一化工型工艺路线，除生产汽油、煤油、柴油等燃料油类外，还从石脑油馏分中抽提芳烃，利用裂解技术制取烯烃和芳烃类基本有机化工原料，综合利用原料资源。燃料一润滑油一化工型工艺路线是发展的方向。 采用何种加工路线，首先依据原料的组成性质，不同的焦油有不同的最合适的途径和利用方向;另外，还必须依据经济发展的需求和国家发展总体指导性计划;最后要结合本地区、本企业的技术水平和资源状祝。3.5低温煤焦油加氢技术低温煤焦油经初期蒸馏后得到的原油初期只作为燃油锅炉的燃料油使用,利用价值低,并且由于该油中含有硫、氮等物质,在燃烧时产生硫化物、氮化物,对环境造成污染。为了使这部分能源得到合理的利用,减少对环境的污染和提高使用价值,科研部门做了大量的试验、研究。最后根据该油品的组成特点,决定采用石油炼制工艺中的加氢改质工艺对该油进行深加工处理,降低硫、氮的含量,以减少在使用时对环境造成的污染。经过加氢改质处理后,该油品的质量得到极大改善,可以达到车用燃料油标准,提高了使用价值。近20年来，中国在中低温煤焦油加氢技术的开发方面取得了明显的进展，先后开发出了多种加氢技术，根据各种技术的特点，可以归纳为如下4类:第1类是煤焦油加氢精制/加氢处理技术;第2类是延迟焦化一加氢联合工艺技术;第3类是煤焦油的固定床加氢裂化技术;第4类是煤焦油的悬浮床/浆态床加氢裂化技术。目前已工业化的为加氢精制/加氢处理技术和延迟焦化一加氢组合工艺技术。4.低温煤焦油的发展前景虽然现在我国的低温煤焦油的加工及利用都已取得很大的成就，但是和发达国家的先进技术相比仍有很多需要改进的地方。如：国外焦油蒸馏的工艺比国内要多样化。只要对国内工艺的设备、仪表控制、能量利用方面做一些改进工作，就能够变成先进和实用的工艺。环保主要是指对焦油加工过程中所产生的废水、废气、废渣的处理。焦油加工产生的废水，国内外所采取的措施基本相同，都是集中收集，送焦化厂污水处理装置处理后排放，所不同的是国内污水处理后的指标要差一点。随着我国经济的不断发展和对环境保护要求的日益提高，煤焦油的深加工成为一个亟待解决的课题。从目前煤焦油行业的发展情况来看，国内的煤焦化行业正处在一次重要的整合变革时期，未来的煤焦油工业正向集中化、精细分离、深加工、新材料合成方向发展。在石油化工高速发展的今天，煤焦油化工仍然占有重要地位，在提供多环芳烃和高碳物料原料方面具有不可取代的作用。煤焦油是一种碳氢化合物的复杂混合物，大部分为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。总 结通过以上内容我们发现：低温煤焦油的集中加工是现代化工业发展的必然趋势，也是国家的一项技术政策，今后发展方向是如何提高资源利用率、扩大品种、搞深度加工，对产品结构延伸，致力于新产品的开发、减少污