中温煤焦油加氢原料的杂质处理

摘要：针对目前国内煤焦油加工工艺的阐述，尤其是煤焦油加氢轻质化的预处理方面，天元化工通过延迟焦

化的工艺原理，通过处理前后的结果分析对比，得知煤焦油中的沥青质、胶质、残炭及重金属极大的得到降低，且

很好的改善了下游加氢原料的品质，同时降低了原料中的硫、氮含量。生产结果表明：预处理后的油品为后续的全

馏分加氢提供了长周期运行的条件。

关键词：煤焦油杂质预处理延迟焦化

一、引言

附产物—煤焦油的产量也相当大，如此大的煤焦油产量，

煤焦油是煤加工的主要附产物之一，目前还没有其加工过程是多种多样的，由于各种因素，国内的加工

一家企业是只为生产煤焦油而建厂的。但我国是产煤大工业发展还处在一个初级阶段，规模较小，技术水平不

国，煤的加工工业总量也占全球相当大的份额，因此其够高，产品不够多，环保水平差是现阶段我国煤焦油加

表1 预处理前煤焦油性质

分析项目原料煤焦油分析方法

密度，g/cm31.0344 GB/T1884-92

馏程/℃

IBP/10% 211/249

30%/50% 312/365

70%/90% 419/530

95%/EBP

粘度（100℃），mm2/s22

闪点（开）/℃138 GB/T3536

凝点，℃30 GB/T7510-83

残炭，m%5.0 GB/T117144

灰分，m%0.038 GB/T508-85

酸值，mgKOH/g0 GB/T258

Ｃ，m% 81.98

SH/T 0656-1998（2007）

Ｈ，m% 8.22

Ｓ，m% 0.16 SH/T 0689-2000

Ｎ /μg·g-1 >10000 SH/T 0704-2009

碱性氮，μg·g-14154 SH/T 0162-92

Fe，μg·g-1 47.67

等离子法

Ni，μg·g-1 0.4889

V，μg·g-1 0.0959

Ca，μg·g-1 26.07

组成分析数据，m%

链烷烃5.9

环烷烃5.0

胶质73

芳香烃16.1

机械杂质，%0.11

作者简介 ：姓名：常景泉；性别：男；出生：1975年4 月；籍贯：吉林省永吉县；职称：中级；学历：本科

地址：陕西省神木县锦界工业园区神木天元化工有限公司

·124· 城市建设理论研究

城市建设理论研究2011 年10 月25 日Cheng Shi Jian She Li Lun Yan Jiu·经济建筑·

工的工业现状。国内煤焦油生产工艺常见有以下两种，

一种是煤焦油蒸馏分离技术，即利用焦油的各组分性质

有差别，但性质相近组分较多，采用蒸馏方法切取各种

馏分，使酚、萘、蒽等欲提取的单组分产品浓缩集中到

相应馏分中去，再进一步利用物理和化学的方法进行分

离。另一种是煤焦油加氢轻质化处理工艺，进而生产轻

质化燃料油。煤焦油加氢轻质化处理工艺是一项以产业

化为目标的研究项目。整个项目的完成经历了以下几个

过程：实验室研究（煤焦油加氢轻质化工艺技术参数）

煤焦油联产汽、柴油工艺小试；煤焦油联产汽、柴油工

艺中试及工业放大等 3 个主要阶段。国内加氢技术目前

基本还是处于中试阶段，集中化、大型化和现代化的产

业体系还需研究和开发工作。而天元化工已在中试50

万吨/ 年煤焦油轻质化项目的处理上达到了稳定生产运

行。尤其煤焦油中机械杂质的处理方面，没有采用常规

的先分馏去除沥青而后加氢的方式，而是采用延迟焦化

的工艺原理，极大的降低了煤焦油中的胶质和残炭，为

后续的煤焦油加氢长周期运行提供了保证。

二、原料来源及性质

神木天元化工是利用神木和府谷为中心的陕、蒙、

晋三省交界处的中温煤焦油为原料，经预处理然后加氢精

制及裂化来生产轻质化燃料油。由于煤焦油中含有硫、氧、

氮、金属杂质和其它机械杂质，在使用过程中会对环境造

成污染，只有除去所含的杂质，才能使其得到合理利用，

并提高使用价值。预处理前煤焦油的性质如下表1。

从表1 上数据分析看出：

（一）煤焦油中油馏分氮含量高、粘度大、“胶质、

沥青质、芳烃”含量高、金属含量高、酸度高、安定性

差，无法作为优质燃油或汽柴油调和组份出厂，因此，

必须对上述中油馏份进行预处理。

（二）煤焦油重馏分“胶质、芳烃”含量高、金

属含量高，无法作为清洁燃料，因此，必须对上述煤焦

油重馏分进行加氢处理（改质）和加氢裂化，降低残炭，

脱除S、N，进裂化和深度饱和，降低密度、降低馏程。

（三）机械杂质的含量为0.11-0.23%，必然要影

响生产。因此，生产前原料必须经过净化处理，才能满

足生产要求。

三、工艺原理及原则流程

预处理装置采用了石油炼制中成熟的延迟焦化的

一炉两塔工艺，全井架式水力除焦系统，无堵焦阀，设

置独立开工线。

中温煤焦油在原料罐区混合、沉降脱水后，直接

表2 预处理后煤焦油性质分析

分析项目<400℃馏分油分析方法

密度，g/cm30.9819 GB/T1884-92

馏程/℃

IBP/10% 175/225

30%/50% 262/307

70%/90% 344/392

95%/EBP

粘度（80℃），mm2/s2.14 GB/T11137-89

凝点，℃8 GB/T510-83

残炭（电炉法），m%0.095 SH/T0170-2000

灰分，m%0.0015 GB/T508-85

酸值，mgKOH/g＜ 0.03 GB/T18609-2001

Ｃ，m% 84.33

SH/T 0656-1998（2007）

Ｈ，m% 9.87

Ｓ，m% 0.11 SH/T 0689-2000

Ｎ，m% 0.47 SH/T 0704-2009

碱性氮，μg·g-1280.4 SH/T 0162-92

Fe，μg·g-1 0.71

原子吸收

Ni，μg·g-1 9.38

V，μg·g-1 0.42

Ca，μg·g-1 0.81

胶质，m%20.34 SH/T0266-92

甲苯不溶物，m%0.006 甲苯离心法

城市建设理论研究 ·125·

城市建设理论研究2011 年10 月25 日

送至原料缓冲罐，先经过换热， 与分馏塔底循环油混

合进入加热炉进料缓冲罐，然后由加热炉进料泵抽出送

入加热炉，加热到430℃经过四通阀进入焦炭塔底部，

原料在焦炭塔内进行裂解和缩合反应，缩合生成的焦炭

层从下至上逐渐集结在焦炭塔内。

焦化反应分解生成的高温油汽从焦炭塔顶部引出，

进入分馏塔进行产品分离，从上至下被分割成富气、汽

油、柴油、蜡油，焦炭塔内生成的沥青焦（石油焦）作

为产品出厂。

富气经压缩机升压后进入脱硫系统，采用甲基二

乙醇胺溶液脱硫，生产净化干气供给加热炉作为燃料气。

预处理（延迟焦化）工艺流程示意图

3 预处理后原料油性质

表2 给出了煤焦油经预处理后的油品性质与表1

的差别，从表中可以看出，油品的馏程得到改善，干点

极大的得到降低；粘度降低；凝点从30℃将为8℃，增

大了流动性；氢含量m% 由8.22 增大为9.87，增大了

油品的氢炭比；有害元素硫氮含量得到降低；重金属含

量得到降低；胶质沥青质及残炭等也大幅降低。

4 实际生产情况总结

装置中加热炉温度控制在460℃左右，操作压力控

制在2.0Mpa 以下生产可以获得较高的液体产品收率和

Cheng Shi Jian She Li Lun Yan Jiu·经济建筑·

较低的焦炭产率；在生产中采用循环操作，焦炭产率会

相应增加。另外，过高的反应压力会加剧裂解深度，导

致柴油十六烷值下降较多，增加后续加氢提高十六烷值

的难度。

生产中随着反应压力的提高，产品性质得到改善，

蜡油密度下降，残炭和重金属含量减少，但液提产品的

收率会迅速下降，焦炭产率迅速增加。实际生产中，采

用灵活调节循环比的延迟焦化工艺来调节蜡油干点或适

当提高反应压力，使原料中的沥青质和重金属沉积在焦

炭中除掉，以保证预处理液体产品中沥青质和残炭及重

金属等指标满足全馏分油加氢的要求。

5 结论

中温煤焦油经过预处理得到的粗品液体原料，后

续作为加氢的原料，可以极大地改善加氢原料油的品质，

延长了生产周期，提高产品收率，而且减缓了生焦的速

率，降低了反应的温度及压力，生产上有更好的灵活性

和操作性，可以实时依据市场变化调整产品比例，今后

可以更好的优化加氢装置的生产工艺及加氢裂化反应器

的设计，减少投资。

参考文献

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[2] 张学萍. 煤焦油延迟焦化可行性探索实验研究.

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[4] 许晓海．炼焦化工实用手册．北京：冶金工业

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[5] 瞿国华．延迟焦化工艺与工程．中国石化出版

社[M]，2008，202-206

（ 责任编辑 于 静）

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