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摘要：近年来，催化加氢制取清洁燃料已成为有效转化煤焦油的有效途径。本文从煤焦油的组成和特性方面综述国内外煤焦油催化精制的研究现状，以及煤焦油制加氢技术的研究现状。
关键词：煤焦油;固定床;悬浮床;加氢;催化剂
虽然大量的煤焦油资源和巨大的市场需求为焦油工业提供了巨大的发展潜力，但迄今为止，尚未充分利用这些资源的潜在经济价值，而且过时的生产设备和加工技术对生态环境构成了巨大风险。
一、煤焦油组成及分类
煤焦油是煤干馏过程中产生的深褐色黏稠状，是煤炭工业和气化的重要副产品。其产量约占焦炭过程中装炉煤的3%至5%，广泛用于冶金和化工行业。煤焦油是成千上万种物质的极其复杂的混合物，主要成分是芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和芳香烃。根据分散物质的温度，煤焦油可分为高温煤焦油（主要在煤焦下获得）、中温煤焦油和低温煤焦油。低温、中温煤焦油轻，沥青体积不大，有机混合物粘度高，可用作人造石油的重要原料，精炼氢气可获得汽油、柴油等轻质石油产品，具有经济价值和环境价值。
二、煤焦油加氢技术研究现状
1.加氢技术的现状。⑴国外加氢技术的现状。韩国科学家研究了反应温度和MoS2浓度对加氢裂解性能的影响。Mo含量为100～2000×10-6%（wt）%，初始氢压力为80bar，反应温度为385～440℃，反應温度连续4小时，减压渣油转化率结果表明，减压渣油转化率和产品接收率主要取决于反应温度，高浓度的Mo可有效抑制碳积累，提高API、硫和沥青等产品的质量，研究人员研究了不同催化剂上的煤焦油加氢裂化工艺，利用高煤焦油对高压反应堆进行加氢，反应温度为400～413℃，反应压力为7.3～9.6 MPa，并对五种不同加氢催化剂的生产和性能进行了研究，结果表明，芳烃含量比Ni-W/Al2O3催化剂裂解后的原煤低52.7%。
（2）国内加氢技术的现状。以氨基甲基磷酸为配体，合成了一系列预硫化含硫粉末Mo金属的催化剂前体。在悬浮床上，常压渣油以600 termin-1的混合速度、12MPa的压力和430℃的温度添加到克拉玛依常压下。研究人员以廉价的天然铝土矿为载体，通过水热对其进行改性，从而产生了SPC-HMBC催化剂，与此同时，高温煤焦油被用作悬浮床反应器中氢处理的原料。研究结果表明，由于HMB载体表面羟基自由基含量低，与MoO3的相互作用较弱，HMBC催化剂中形成了MoS2主动氢裂解相，在高温下产生煤焦油时表现出良好的催化性能，以及原料的转化率提高。选择普通γ-Al2O3为催化剂载体，采用等体积浸渍法制备低温煤焦油加氢反应的不同Ni/W原子比的催化剂，用色谱-质谱方法对氢化物进行定量和定性分析，结果表明，该原子比催化剂中Ni/W最好，制备了NiW纤维素催化剂研究了反应温度对催化剂活性和氢化物分布的影响，根据GC-MS研究结果表明，反应温度对煤焦油加氢有明显影响，反应温度最优，同时加氢性能最高，液体收率高达94.4%。此外，GC-MS检测结果表明，煤焦油氢化物达到350多种，根据物质的结构类型大致分为17种，主要包括烷烃、环烷烃、芳烃等。用等体积浸渍法制备不同P（WT）的NiWP/γ-Al2O3催化剂，采用p载体改性γ-Al2O3在固定床反应器上氢化低温煤焦油的实验研究。研究结果表明，添加一定含量的p对催化剂硫化程度、粒径、颗粒分散程度有很大影响，含量为0.8%的p显示出最高的催化活性，煤焦油中n、s杂原子的去除率高达97%。为进一步优化煤焦油加氢处理工艺条件，选择多组分MoNiWP/γ-Al2O3商用加氢催化剂，以煤焦油中典型的芳烃-萘为模型化合物，分别研究温度、压力、空速、氢油比的加氢工艺条件。
2.加氢工艺现状。（1）在固定床反应器上氢化煤焦油。固定床反应器通常在不锈钢反应管中心完成催化剂装填，在上端和下端完成石英砂固定催化剂装填，也是现代煤焦油加氢技术中最成熟的反应器。利用固定床反应器，以新疆森雄能源公司提供的低温煤为加氢原料，利用旋转蒸发器浸渍Co-Mo/γ-Al2O3催化剂，利用（NH4）2S2O3对催化剂进行预硫化研究了催化剂加氢性能和甲苯转化率，然后利用低馏分煤焦油水解原料。结果表明，活性金属组分的Ti分散性好，负载均匀，加氢后柴油馏分的比例可达63.2%。以改性分子筛Al-SBA-15为载体，适宜HCl为改性剂，采用蒸发法制备低温煤焦油加氢裂化催化剂，并对含有加氢处理和加氢裂化两级反应器的固定床加氢裂化装置进行加氢性能评价。该催化剂在加氢反应前4小时用1.5%二甲基二硫预硫化，硫化结束后进行了煤焦油加氢裂化实验，结果表明该催化剂加氢裂化效果良好，装入14.9%活性金属MoO3后，加氢石脑油和航空煤油收率为79.21%2）在悬浮床反应器上氢化煤焦油。悬浮床反应器是通过在高温高压下高速搅拌叶片，同时将煤焦油、催化剂、H2放入反应器进行氢化的过程。国内最具代表性的悬浮床煤焦油加氢技术——由北京福建三聚氯乙稀化肥催化应用工程研究中心联合开发的MCT超级悬浮床技术，进行了环烷基高钙重油残渣油加氢实验，对普通3600t高钙重油渣原料进行了全程处理，反应堆没有结焦、磨损、堵塞等坏现象，其转化率高（94.21%）和接收轻油率高（89.01%）均表现良好。
煤焦油中的H/C更接近石油，后者比煤焦油更适合加氢，还可以获得清洁燃料，如汽油、柴油等。制氢催化剂的选择和制备是精化加氢的关键，催化活性高直接关系到加氢精化的效果。添加少量助剂剂可以大大提高孔道和活性成分的分散性;同时，对加氢过程条件的控制也对加氢反应产生一定影响。
参考文献
[1]常文忠.煤沥青燃料的研究进展[J].锅炉技术，2019，38（3）：46-48.
[2]王江，煤焦油全馏分加氢技术（FTH）进展及工业实践[C].2016全国煤焦油深加工及加氢技术产业化论坛，北京，2019.
[3]陈增.我首创焦油全馏分加氢成套技术[N].中国化工报，2019-05-02.
[4]杨娜.对“十三五”煤焦油加工产业发展的一点想法[C].2016全国煤焦油深加工及加氢技术产业化论坛，北京，2019
关键词：煤焦油;固定床;悬浮床;加氢;催化剂
虽然大量的煤焦油资源和巨大的市场需求为焦油工业提供了巨大的发展潜力，但迄今为止，尚未充分利用这些资源的潜在经济价值，而且过时的生产设备和加工技术对生态环境构成了巨大风险。
一、煤焦油组成及分类
煤焦油是煤干馏过程中产生的深褐色黏稠状，是煤炭工业和气化的重要副产品。其产量约占焦炭过程中装炉煤的3%至5%，广泛用于冶金和化工行业。煤焦油是成千上万种物质的极其复杂的混合物，主要成分是芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和芳香烃。根据分散物质的温度，煤焦油可分为高温煤焦油（主要在煤焦下获得）、中温煤焦油和低温煤焦油。低温、中温煤焦油轻，沥青体积不大，有机混合物粘度高，可用作人造石油的重要原料，精炼氢气可获得汽油、柴油等轻质石油产品，具有经济价值和环境价值。
二、煤焦油加氢技术研究现状
1.加氢技术的现状。⑴国外加氢技术的现状。韩国科学家研究了反应温度和MoS2浓度对加氢裂解性能的影响。Mo含量为100～2000×10-6%（wt）%，初始氢压力为80bar，反应温度为385～440℃，反應温度连续4小时，减压渣油转化率结果表明，减压渣油转化率和产品接收率主要取决于反应温度，高浓度的Mo可有效抑制碳积累，提高API、硫和沥青等产品的质量，研究人员研究了不同催化剂上的煤焦油加氢裂化工艺，利用高煤焦油对高压反应堆进行加氢，反应温度为400～413℃，反应压力为7.3～9.6 MPa，并对五种不同加氢催化剂的生产和性能进行了研究，结果表明，芳烃含量比Ni-W/Al2O3催化剂裂解后的原煤低52.7%。
（2）国内加氢技术的现状。以氨基甲基磷酸为配体，合成了一系列预硫化含硫粉末Mo金属的催化剂前体。在悬浮床上，常压渣油以600 termin-1的混合速度、12MPa的压力和430℃的温度添加到克拉玛依常压下。研究人员以廉价的天然铝土矿为载体，通过水热对其进行改性，从而产生了SPC-HMBC催化剂，与此同时，高温煤焦油被用作悬浮床反应器中氢处理的原料。研究结果表明，由于HMB载体表面羟基自由基含量低，与MoO3的相互作用较弱，HMBC催化剂中形成了MoS2主动氢裂解相，在高温下产生煤焦油时表现出良好的催化性能，以及原料的转化率提高。选择普通γ-Al2O3为催化剂载体，采用等体积浸渍法制备低温煤焦油加氢反应的不同Ni/W原子比的催化剂，用色谱-质谱方法对氢化物进行定量和定性分析，结果表明，该原子比催化剂中Ni/W最好，制备了NiW纤维素催化剂研究了反应温度对催化剂活性和氢化物分布的影响，根据GC-MS研究结果表明，反应温度对煤焦油加氢有明显影响，反应温度最优，同时加氢性能最高，液体收率高达94.4%。此外，GC-MS检测结果表明，煤焦油氢化物达到350多种，根据物质的结构类型大致分为17种，主要包括烷烃、环烷烃、芳烃等。用等体积浸渍法制备不同P（WT）的NiWP/γ-Al2O3催化剂，采用p载体改性γ-Al2O3在固定床反应器上氢化低温煤焦油的实验研究。研究结果表明，添加一定含量的p对催化剂硫化程度、粒径、颗粒分散程度有很大影响，含量为0.8%的p显示出最高的催化活性，煤焦油中n、s杂原子的去除率高达97%。为进一步优化煤焦油加氢处理工艺条件，选择多组分MoNiWP/γ-Al2O3商用加氢催化剂，以煤焦油中典型的芳烃-萘为模型化合物，分别研究温度、压力、空速、氢油比的加氢工艺条件。
2.加氢工艺现状。（1）在固定床反应器上氢化煤焦油。固定床反应器通常在不锈钢反应管中心完成催化剂装填，在上端和下端完成石英砂固定催化剂装填，也是现代煤焦油加氢技术中最成熟的反应器。利用固定床反应器，以新疆森雄能源公司提供的低温煤为加氢原料，利用旋转蒸发器浸渍Co-Mo/γ-Al2O3催化剂，利用（NH4）2S2O3对催化剂进行预硫化研究了催化剂加氢性能和甲苯转化率，然后利用低馏分煤焦油水解原料。结果表明，活性金属组分的Ti分散性好，负载均匀，加氢后柴油馏分的比例可达63.2%。以改性分子筛Al-SBA-15为载体，适宜HCl为改性剂，采用蒸发法制备低温煤焦油加氢裂化催化剂，并对含有加氢处理和加氢裂化两级反应器的固定床加氢裂化装置进行加氢性能评价。该催化剂在加氢反应前4小时用1.5%二甲基二硫预硫化，硫化结束后进行了煤焦油加氢裂化实验，结果表明该催化剂加氢裂化效果良好，装入14.9%活性金属MoO3后，加氢石脑油和航空煤油收率为79.21%2）在悬浮床反应器上氢化煤焦油。悬浮床反应器是通过在高温高压下高速搅拌叶片，同时将煤焦油、催化剂、H2放入反应器进行氢化的过程。国内最具代表性的悬浮床煤焦油加氢技术——由北京福建三聚氯乙稀化肥催化应用工程研究中心联合开发的MCT超级悬浮床技术，进行了环烷基高钙重油残渣油加氢实验，对普通3600t高钙重油渣原料进行了全程处理，反应堆没有结焦、磨损、堵塞等坏现象，其转化率高（94.21%）和接收轻油率高（89.01%）均表现良好。
煤焦油中的H/C更接近石油，后者比煤焦油更适合加氢，还可以获得清洁燃料，如汽油、柴油等。制氢催化剂的选择和制备是精化加氢的关键，催化活性高直接关系到加氢精化的效果。添加少量助剂剂可以大大提高孔道和活性成分的分散性;同时，对加氢过程条件的控制也对加氢反应产生一定影响。
参考文献
[1]常文忠.煤沥青燃料的研究进展[J].锅炉技术，2019，38（3）：46-48.
[2]王江，煤焦油全馏分加氢技术（FTH）进展及工业实践[C].2016全国煤焦油深加工及加氢技术产业化论坛，北京，2019.
[3]陈增.我首创焦油全馏分加氢成套技术[N].中国化工报，2019-05-02.
[4]杨娜.对“十三五”煤焦油加工产业发展的一点想法[C].2016全国煤焦油深加工及加氢技术产业化论坛，北京，2019