1108煤焦油加氢

高温干馏煤焦油加氢

一、煤焦油概述

煤焦油是煤炭干馏时生成的副产物，按干馏温度可以分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。焦炭生产过程获得的煤焦油为高温焦油。

煤焦油是一种高芳香度碳氢化合物的复杂混合物，绝大部分为带侧链键或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物，并含有少量的脂肪烃、环烷烃和不饱和烃。煤焦油的绝大部分组分熔点较高。煤焦油的性质和产率主要取决于原料煤性质、干馏炉结构、干馏温度及压力。原料煤挥发份高、煤软化温度低、软化温度区间宽，则煤焦油产率高，煤焦油元素组成中氢的比例越大。由于在高温炼焦过程中挥发份经受了二次裂解，致使煤焦油的最终性质和组成主要取决于二次热分解条件。热分解程度越深，焦油产率越低，焦油密度越大，带侧链的化合物量减少，侧链缩短，元素组成中氢所占的比例减少。

目前，我国煤焦油加工技术尚处于较低水平，高附加值产品少，价格偏低。高温煤焦油由于加工能力不足，很大一部分被当作低档燃料油消耗掉，中低温焦油包括煤炭气化以及直立炉干馏所产的焦油，基本上均作燃料应用，不但经济性差，还对环境造成严重污染。 二、煤焦油加氢

利用催化加氢反应，使分子量高，氢碳比（H/C）低，杂质含量（ S、N、O和金属杂质）多的煤焦油转化为分子量较低、氢碳比（H/C）较高的并脱除硫、氮等杂质的工艺称之为煤焦油加氢工艺。该工艺二战期间在德国已有工业性应用，采用抗硫的加氢催化剂进行气、液相加氢制取汽油及润滑油产品。

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制备1吨汽油约需1.3吨煤焦油和2000m3氢气。后因石油工业迅速发展，焦油加氢工业衰退。

随着国际原油价格持续走高，国内燃料油供需压力日益增大，开拓新的石油补充领域，扩大燃料油来源势在必行，煤焦油加氢工艺制油必将具有旺盛的市场需求前景。

加氢是煤焦油转化为车用燃料的必然工艺路线，在加氢条件下，煤焦油中大量的胶质、沥青质、芳烃被加氢饱和、加氢分解并裂解开环，获得低分子的饱和烃，成为优质燃料油组分，煤焦油中的杂质S、N、O和金属杂质等原子被脱除，提高柴油馏分的十六烷值。 1. 高温煤焦油加氢

根据对高温煤焦油性质的分析，拟采用预处理后加氢的工艺，具体流程如下：

原料先过滤然后分馏，<240℃的馏分进行碱抽提获得苯酚，抽余油与>240℃的馏分混合加氢处理。按此工艺可获得下列产品：粗酚：5.9％，其性质能满足行业标准要求（YB/T5079-93）。液化产品如下：柴油：70.8％，十六烷值40－45，凝点为-28℃。附合国际（GB252-2000）要求。汽油馏分：10.7％，辛烷值71，可供作汽油产品的调和料。 2. 低温干馏煤焦油或气化炉焦油加氢：

2010年我国生成半焦约1500万吨，则低温干馏气化炉煤焦油产量的资源量为120左右万吨，此类焦油与高温焦油性质不同，含有较多的烷烃，是人造石油的重要来源之一。近年来，由于汽油等产品涨势惊人，促进中低温煤焦油等替代品的价格提高，一般在3000元/吨以上。

上述焦油经过预处理去除水份、杂质后再进行加氢处理可获得汽油、柴

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油等油品。

三、氢气的来源－焦炉煤气制氢

焦炉煤气是高温炼焦的副产品，我国是世界第一焦炭生产大国，焦炉煤气产量大，估计2006年产净煤气1200亿m3，但焦炉煤气的使用并不十分合理，钢铁联合企业的煤气进入燃料气网统一使用，独立焦化厂的煤气除供焦炉自身加热、动力用气之外，其余部分焦炉煤气外排或点天灯。根据统计每年约有400 亿m3焦炉煤气被放散或点天灯，不但极大地浪费资源也造成环境污染。

焦炉煤气是一种富含氢气的气体，原始含氢量就达55－60％（体积比），单凭变压吸附分离技术就可将其高效分离出来，制氢成本低，仅为电解水制氢成本的1/4-1/3。此外，焦炉煤气中含有的碳氢化合物也可以用重整技术转化为氢气，因此焦炉煤气制氢不失为焦炉煤气综合利用的一个有效途径。

随着变压吸附分离技术工业化的迅速发展，变压吸附制氢已被广泛利用于焦化行业，用变压吸附工艺可制备高纯度（99.999％）的氢气。目前宝钢、鞍钢、武钢、包钢已建成多套制氢能力100 m3/h至5000 m3/h的焦炉煤气变压吸附装置，最长的已运行8年之久。

变压吸附制氢装置按规模1000 Nm3/h，纯度99.999％为例，投资为1000万元左右，考虑每Nm3/h节电5Kw.h，年节电2000万Kw.h，氢气售价为2元/Nm3计算，年效益1000万元。仅此两项约半年即可收回投资。

综上所述，焦炉煤气变压吸附制氢技术不失为焦炉煤气综合利用为焦油加氢提供氢源的有效途径。 四、焦油加氢的可行性及市场前景

2006年国家发改委、财政部、税务总局联合发布的“国家鼓励资源综合

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利用认定管理办法”指出“资源综合利用是我国经济发展和社会发展的一项长远战略方针，也是一项重大的技术经济政策。对提高资源利用效率，发展循环经济，建设节约型社会具有十分重要的意义”。

采用变压吸附工艺由焦炉煤气制氢，再用氢气加工处理焦油，制备市场短缺的燃料油，是符合“国家鼓励的资源综合利用认定办法“要求的。不但综合利用了大量放散的焦炉煤气资源，又将未被加工利用的焦油充分利用了。

焦炉煤气变压吸附制氢，若按1 m3 煤气制0.5m3氢气计算，放散的400亿m3焦炉煤气可制氢气200亿m3，或者180万吨氢。焦油加氢工艺氢气耗量5％，若400万吨焦油全部加工需要氢气20万吨，焦炉煤气量是足够的。

对于一个年产量100万吨焦的独立焦化厂，年产净煤气4.3亿m3，年产焦油4.3万吨，50％焦炉煤气用于本身加热尚有50％富余。若焦油全部加氢处理，需要用5％的氢气即2150t/a即约2400万m3/a氢气需要生产能力为2700 m3/h的变压吸附装置。若焦炉煤气变压吸附氢气收率为50％，焦油加氢需要焦炉煤气约4800万m3/a。

考虑焦油集中加工更为合理，若年处理焦油20万吨，需要氢气（5％）10000吨即约1.1亿m3氢气，需要生产能力12500m3/h变压吸附装置。

按焦炉煤气变压吸附氢气收率50％计算，需要2.2亿m3焦炉煤气，对于一个年产100万吨焦化厂而言，焦炉煤气供应也是有可能的。 五、我国第一套高温煤焦油加氢装置

2008年底，黑龙江七台河宝泰隆煤化工有限公司建成我国第一套高温煤焦油加氢装置，正式投产于2009年6月，煤焦油处理规模为13万吨/年。其工艺是：先把煤焦油中的沥青蒸馏出去，大约占煤焦油总量的50％多。剩下的轻质宽馏分进行加氢。项目总投资2.3亿元，每年可生产出6万吨精制洗

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油（实质为柴油），6.5万吨煤沥青，所需要的氢气来源于10万吨/年焦炉煤气制甲醇装置的弛放气。（现在年产60万吨焦炭）。

待该厂年产98万吨捣固焦炉投产后，再投资9亿元，将焦炉煤气制甲醇扩产至20万吨/年、将煤焦油加氢也扩产至20万吨/年。

加氢生成的柴油馏分密度为0.873，十六烷值提高到33左右，是很好的柴油调和组分。

煤焦油加氢技术主要包括煤焦油预处理、煤焦油加氢和制氢装置。1套10万吨/a的煤焦油加氢项目投资约16311万元，其中建设投资14300万元。年均销售收入50534万元，年均总成本费用32392万元，年均所得税后利润8868万元，投资利润率为81.14%，静态投资回收期3.53年（含建设期1.5年）。各项经济评价指标远好于行业基准值，经济效益较好。

2010年该厂焦油加氢装置处理煤焦油2万吨，盈利400万元。其能否坚持生产主要看煤焦油沥青销路和价格如何。

2010年夏天，宝泰隆委托中冶焦耐设计30万吨煤焦油加工。其最佳方案是，一蒽油以前的轻馏分用于生产各种价格较高的化工产品（精酚、洗油、工业萘等价格远高于柴油）；将一蒽油和煤沥青的轻组分用于加氢，生产柴油；剩下的沥青用于外售或生产改质沥青。

结论：

? 高温煤焦油宽馏分油加氢采用专有的加氢技术，约95%转化为清洁燃料油，实现了加氢转化为轻质油品的目的；

? 高温煤焦油宽馏分油采用加氢精制/加氢裂化组合技术，所得轻质油收率高，24.44%的石脑油馏分和70.74%的柴油馏分，分别是优质的重整原料和理想的低凝柴油调和组分；

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? 高温煤焦油含50%～55%的沥青，而沥青不能作为加氢原料。因此，在规划高温沥青煤焦油加氢时，应考虑沥青的综合利用；

? 高温煤焦油宽馏分油中含有高附加值的萘、酚类、甲基萘、芴、氧芴、蒽、咔唑等化工产品。在煤焦油宽馏分油加氢前，应首先加工提取这些产品，然后再对剩余的油加氢，既不影响加氢原料有的质量，又能进一步提高焦油加工的效益。

六、河南顺成集团煤焦有限公司高温煤焦油加氢的夭折

200年，河南顺成集团煤焦有限公司委托美阳公司穆先生（现为上海吴正公司）编制可行性研究，为该厂设计年处理能力30万吨煤焦油加氢装置，主要生产润滑油，也可生产柴油和汽油。其中加氢部分能力为20万吨/年。总投资4亿元人民币，其中加氢部分投资约3亿元。设计费2000万元。

事先已将顺成厂和其它三个厂生产的煤焦油送至抚顺石油研究所进行试验。

以后，因种种原因，河南顺成集团煤焦有限公司高温煤焦油加氢项目停止运作。

七、内蒙古庆华煤化有限公司煤焦油加氢装置即将投产

该公司一期、二期各建设2×72孔4.3米捣固焦炉，年焦炭产能200万吨。配建20万吨焦炉煤气制甲醇装置和高温煤焦油加氢制汽油和柴油装置，处理煤焦油能力10万吨/年，设计单位为上海圣帮科技公司和上海奕臻化工工程公司（从洛阳化工设计院跳槽组成；与美阳设计院有关，美阳获得的工程项目由上海奕臻化工工程公司具体实施）。现已基本安装完毕，正在进行设备单体试车。计划：煤焦油先分馏出沥青，占煤焦油总量的55％，将沥青加工成改质沥青；再将剩余的45％分馏油，脱除萘后（此时其量占煤焦油总量

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的40％），进行加氢。总投资3.5～4.0亿元。先用已收购的中低温煤焦油进行试生产。待此10万吨/年装置成功运行后，再建设50万吨/年装置，尽量收购附近半焦生产厂副产的中低温煤焦油进行加氢。 八、高温煤焦油加工的设计单位

2011年6月，陕西煤业化工集团（上海）胜帮化工技术有限公司的“煤焦油加氢成套技术的开发和工业应用”通过省级鉴定。黑龙江七台河宝泰隆煤化工有限公司的我国第一套高温煤焦油加氢装置就是该公司设计。

该公司目前正在给陕西、内蒙三个项目设计。 上海市浦东张江高科华佗路68号11幢

021－33932215 33932219 50272155，136019170315王总

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