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煤焦油深加工产品种类多,可实现部分领域石油产品替代

发表于:2019-01-29作者: 宁洋
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  摘要:煤焦油是煤在干馏和气化过程中副产的,具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状的液体产品。本文从煤焦油的分类和组分构成角度,简述了不同类型煤焦油的深加工工艺方式及产品的用途。

       我国作为世界能源消费大国,对石油产品的需求一直居高不下,2017年国内的石油对外依存度已经达到67.4%,供应严重不足,亟需寻找替代能源以扩大自产能力。我国能源结构中煤炭在一次能源生产和消费中的比例长期处在70%左右,形成了大批副产煤焦油的焦化企业,将煤焦油进行深加工,获取清洁的燃料油及替代石油深加工产品的化学品,是对国内能源空缺的重要补充。

  高温煤焦油较中低温煤焦油沥青含量高、烷烃含量低

  根据煤炭制取煤焦油时的干馏温度和不同的工艺,煤焦油分为低温干馏焦油( 450~650℃ )、低温和中温发生炉焦油( 450~650℃ )、中温立式炉焦油( 900~1000℃ )和高温炼焦焦油( 1000℃ )。其中,中低温煤焦油主要来自半焦(褐煤干馏时提质加工产生)、兰炭(长焰煤、不黏煤及弱黏煤在中低温干馏时产生)、干馏段物质(炼焦固定床气化炉内产生);高温焦油则主要是炼焦的副产品。

  (1)中低温煤焦油中,含氧化合物及链状烃较多、焦油沥青含量少。其中酚及其衍生物的含量为10%~30%,烷状烃约为20%,焦油沥青的含量相对较少,比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。

  (2)高温煤焦油主要由芳香族化合物混合构成,沥青约占焦油总量的55%。高温煤焦油相对密度大于1.0,其中的芳香族化合物组分总数约有1万种,目前已分离认定的单种化合物约有500种。

  中低温类产品主要为燃料油,高温类产品种类多

  (1)中低温煤焦油组分以低级酚为主,萃取提取后是制取高十六烷值柴油的优良原料。目前主要采用化学萃取法来提取低级酚作为化工原料,剩下的其他物质采用加氢改质的方法生产清洁的柴油、汽油等车用燃料油和化学品。其加氢改质是在高压及催化剂的条件下,通入氢气以达到去除硫、氧、氮、金属杂质的目的,并能增加烯烃的饱和度,进而改变燃料油品的稳定性和燃烧性能。

  (2)高温煤焦油主要采用馏分分离的方法,按照不同温度分级制取化工产品。生产步骤主要分为蒸馏前的质量均和及脱水脱盐、蒸馏和分离馏分三个环节(见图1)。其中,质量均和及脱水脱盐主要是使产品质量尽量均一,并且去除干扰蒸馏工艺的水分和铵盐等杂质;蒸馏工艺是将煤焦油加热至不同的温度段,以提取每个温度段内的馏分(化合物)的过程,也便于下一步单体产品的分离;最后则是煤焦油馏分的加工,馏分产物主要分为轻油馏分(170℃前)、酚油馏分(170~210℃)、萘油馏分(210~230℃)、洗油馏分(230~300℃)、蒽油馏分(280~360℃)和煤焦油沥青(残渣)。

  图1 高温煤焦油蒸馏工艺简图

  (来源:《煤焦油的性质与加工利用》)

  馏分产物中的轻油和酚油馏分占比相对较少,分别为0.5%和1.5%;萘油、洗油和蒽油共占比40%;残渣沥青占比最多,约57%。

  表1 高温煤焦油馏分产率和化合物分布

  (来源:《煤焦油的性质与加工利用》)

  煤焦油深加工涉及领域广,部分可实现石油化工替代

  目前煤焦油深加工可提取的、具有经济价值的产品约50种,其中轻油、酚、萘、洗油、蒽、咔唑、吲哚、沥青等系列产品是合成塑料、合成纤维、农药、染料、医药、涂料、助剂及精细化工产品的基础原料,也是冶金、合成、建设、纺织、造纸、交通等行业的基本原料。轻油、酚、洗油、沥青等系列产品可实现部分石油化工产品的替代,萘、蒽、咔唑等系列产品则是煤焦油深加工独有的或大宗产品。

  结语。

  我国石油对外依存度高,供应严重不足,利用国内煤炭资源优势,将炼焦副产品煤焦油进行深加工,获取清洁的燃料油及替代石油深加工产品的化学品,是对国内能源空缺的重要补充。高温煤焦油主要由芳香族化合物混合构成,沥青约占焦油总量的55%,适合采用分馏方式分级提取化合物;中低温煤焦油中,含氧化合物及链状烃较多、焦油沥青含量少,适合采用萃取及加氢改质的方法制取燃料油品和化合物。下游产品中,轻油、酚、洗油、沥青等系列产品可实现部分石油化工产品的替代,萘、蒽、咔唑等系列产品则是煤焦油深加工独有的或大宗出产的产品。


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