低温煤焦油加氢提质过程中的结焦原因分析

摘要

低温煤焦油是低阶煤在500～600℃温度条件下干馏时产生的一种副产物,采用适宜的加氢技术可以以其为原料生产清洁石脑油和清洁车用燃料油或调和组分,是改善环境、综合利用煤炭资源,提高企业经济效益的有效途径之一.但在其全馏分加氢转化过程中易出现结焦、催化剂失活、换热器降低换热效率等严重影响装置正常运行的问题.本工作通过GC/MS等技术分析研究低温煤焦油的化学组成和性质特点，结合已有文献研究结果认为低温煤焦油是一种成分非常复杂的混合物，与劣质原油相比，具有重芳烃、酚、含硫含氮组分、机械杂质、灰分含量高等特性，其中所含的苯乙烯系、茚系、氧茚系、茚酚系、苯并异呋喃系、吡啶并环戊二烯系衍生物和共轭二烯烃等高活性组分在加氢条件下极易生成均聚物和共聚物，是生焦的主要原因，由这些组分聚合生成的共聚树脂极性较强，当聚合产生的此类树脂与反应器的金属表面或者加氢使用的催化剂载体表面接触后，其结构中的含氧或者双建等极性基团与反应器、换热器表面的金属或者金属氧化物，催化剂载体金属氧化物之间产生很大的亲和力，树脂极易粘接在金属反应器、热转换器和催化材料的表面，经长时间热处理即会转变为焦炭（积碳）导致催化剂失活和换热效率降低。理论分析认为这些高活性物种的沸点分布很宽，各馏分段中均有分布，只有量多量少的差别，反应性、活性方面基本相近或者相似，从传统角度采取措施改善生焦问题，效果不会很大，但根据这些物种的化学性质在加氢转化的过程中参考焦化油或者乙烯裂解油的加氢提质路线、通过改变催化剂载体材料、降低加氢操作温度或者采用阶梯式升温加氢操作、经蒸馏切割分出大部分高活性组分有可能会延缓催化剂结焦失活甚至避免结焦。