煤焦油加氢脱硫研究进展

煤焦油加氢脱硫研究进展

张为民

宝泰隆新材料股份有限公司 黑龙江省七台河市 154603

摘要：本文在观点分析的过程中，主要是立足煤焦油加氢脱硫的研究现状和进展进行观点的综述研究，通过研究明确目前在煤焦油加氢脱硫操作过程中的最优脱硫措施，并就未来在实现煤焦油加氢脱硫操作过程中采取的工艺流程、相应的催化剂、反应器使用上进行研究观点的展望和探讨。

关键词：煤焦油；加氢脱硫；研究进展

煤焦油，一般是在通过煤干馏或是气化获取的一种副产品。一般在煤处理上，煤焦油产量通一般是煤原材料的3-4%比例。在进行煤焦油制备的过程中，由于在进行干馏处理过程中存在温度的差异，所以在产出的煤焦油产品上，也存在类别的差异，主要包括高温、中温以及低温三种不同类别的煤焦油。从煤焦油的成分构成来说，在完成煤的干馏处理后，煤焦油中主要的构成部分包含了酚类、含硫化合物以及氮化物、芳香烃以及环状烃等。在煤焦油中，硫一般有约0.3-0.5%的占比。从性质层面进行解读，事实上，煤焦油在化学性质表现上和石油类似表现，所以目前也吸引了不少学者对煤焦油作为一种燃料使用进行了大量观点的研究和分析。结合煤焦油的成分构成来说，其中诸如硫以及硫化氢的存在，致使在煤焦油使用上，可能会对一些金属物质形成腐蚀，所以这也是目前学者在进行煤焦油作为燃料使用过程中十分重视的研究内容。目前在学术界研究中，有大量学者围绕煤焦油加氢脱硫工艺展开了观点的研究，综述如下：

1. 含硫化合物加氢反应

（一）非杂环含硫化合物

对于煤焦油的成分构成而言，在其中会有较多非杂环含硫化合物的存在，常见的诸如硫醚、硫醇以及二硫化物等。对于这部分化合物的性质表现来说，由于在加氢的过程中可能会诱发C-S单键断裂现象，为此导致在过程中其采取加氢方式能够轻易实现其中硫的脱除。

2. 杂环含硫化合物

除了含有较多非杂环含硫化合物外，在煤焦油中还有较多的杂环含硫化合物存在。从目前来说，构成包含了噻吩、二苯并噻吩以及苯并噻吩等。对于这些含硫化合物而言，在实现加氢脱硫处理上，常见的实现方式主要是直接进行硫成分的脱除，或是采取加氢脱除。

但是需要注意的是，对于杂环含硫化合物的硫成分脱除实现来说，在噻吩类物质里，有越来越多的芳环数量，意味着采取加氢脱硫方式在实现上也会有越高的难度。在化学反应实现上，相较于的噻吩的反应速率表现而言，二苯并噻吩在反应过程中，其相较于前者而言，有至少小两个数量级的反应速率。在脱硫操作上，若是采取加氢脱硫方式，那么脱硫过程中，活性最高的是噻吩。在采取加氢脱硫操作上，其有相对较高的实现难度，所以往往在进行催化剂活性评估上，也将噻吩看作是在采取加氢脱硫操作过程中评价使用的模型化合物。对于煤焦油加氢脱硫的实现来说，本身煤焦油中有较多化学成分的存在，这也导致在进行煤焦油脱硫操作上，若是采取加氢脱硫方式，由于其有相对复杂的组分构成，在脱硫操作上其他化合物存在也必然会对最终脱硫的效果产生不同的干扰。目前在学术界研究中，有学者在研究中指出，对于二苯并噻吩的加氢脱硫操作实现来说，由于邻甲酚的存在，会导致脱硫效果不彻底，而且邻甲苯本身在于二苯并噻吩的加氢脱硫操作上也会有起到非常明显的抑制作用。此外还有学者在研究中提到，若是在加氢脱硫过程中存在含氮化合物，也必然会对导致在加氢脱硫操作上难以获取理想的脱硫效果。

2. 加氢工艺

对于加氢工艺，目前学术界学者对此也进行了较多的研究和分析。就研究现状评估来看，中科院工程研究所通过大量的研究工作，指出在进行清洁煤焦油燃料的制备上，可以采取加氢精制-改质组合方式实现。在具体的操作上，其所筛选的反应器主体是一种两端固定床反应器。在反应实现上，填加的主要是加氢精制催化剂，为了确保填装效果，在过程中采取分级填装方式。通过这种方式，确保在进行脱硫操作上，能够实现加氢、脱除硫和氮的操作，在实现饱和加氢操作后，还可以对其开展加氢改质反应，通过分离产物的方式，获取到有较高清洁度的煤焦油燃料。

另外，也有学者通过大量的实验研究和分析提出，可以通过小型固定床装置的引入，实现加氢脱硫工艺流程的额进一步优化。在具体的实现上，将反应的温度设定为是408摄氏度，同时在过程中加入13.0MPa的压力，在进行加氢操作上，要求加入氢气和油气二者之间的体积比是1200:1的比例。在加氢脱硫操作上，由于在反应的过程中会有较高的热量释放，为此在进行操作的过程中，必须要重视温度的科学控制。若是在反应过程中有较高的温度，反而不利于脱硫反应的顺畅完成。但是考虑到在加氢脱硫过程中，需要有一定的温度助力反应，为此在过程中科学合理进行反应温度的控制十分关键。在研究中，学者经过大量的实验分析证实了在加氢脱硫操作上，在温度不断升高的背景下，会导致在煤焦油中硫含量的相应下滑。这是源于在煤焦油中本身会有较多含氮化合物的存在，这些含氮化合物会在一定程度上抑制脱硫作用，而且由于高温因素的影响，会促成脱氮反应，为此导致在操作上，会有较高的脱硫效率。

在研究中，陕西能源化工院在针对煤焦油加氢脱硫操作的探讨上，结合不同的煤焦油类别，进行了加氢脱硫反应的研究。该化工院在研究上，筛选高温、中温以及低温三种不同类别的煤焦油，分别对其进行加氢脱硫反应。通过反应印证了在温度相同但是有不同压力、不同液体体积空速和氢油体积比差异情况下，最终获取的脱硫率也会有不同表现。但是整体来说，脱硫率均可以达到95%以上。在加氢脱硫操作过程中，对最终脱硫效果有最高影响的要素是压力的科学筛选，其次是温度和液体体积空速参数的设定。通过大量的实验结果比对和分析，其认为对于加氢脱硫操作而言，若是有较低的液体体积空速参数设定，在该情况下，高压力以及高温度往往会获取更为出色的加氢脱硫效果。

2. 催化剂

对于煤焦油的加氢脱硫操作来说，催化剂在过程中扮演了十分关键的角色。在进行催化剂类别的界定上，由于不同催化剂有不同的活性组分，为此在进行具体类别的划分上，可以将其分成两种，分别是贵金属以及非贵金属两种不同形式的催化剂。

1. 贵金属催化剂

在贵金属催化剂的筛选上，诸如Pd、Pt、Ru以及Rh等作为催化剂，在催化实现上，会有较为吃素额的加氢以及脱硫活性表现，而且这一点，已经有学者对此进行了相应的研究，并进行了其催化作用的印证。但是本身在应用上，贵金属有较高的原材料使用价格，加上在反应过程中，若是反应温度较高，会导致贵金属和其他组分之间产生反应，导致贵金属作为催化剂的活性难以凸显。为此当前在进行煤焦油加氢脱硫工艺操作上，一般不选择鬼进水作为催化剂。

2. 非贵金属催化剂

对于非贵金属催化剂的是用来说，当前在实践应用中，主要使用的是Mo、W以及Co、Ni等。在具体的应用上，学者通过研究指出，这些非贵金属催化剂在应用过程中，其彼此组分之间的能够实现二元活性组成的构建，基于此有助于协同作用的发挥。但是在实践应用上，由于技术因素的制约，也导致其应用受限。

4. 总结

在进行煤焦油的加氢脱硫操作上，考虑到煤焦油本身有复杂的组分构成，所以在加氢脱硫操作的过程中，其组分构成因素导致在对煤焦油进行加氢脱硫操作上会存在不同的影响。当前在学术界研究中，学者对此也展开了大量、深入的探讨，但是没有达成一致的观点。为此在进行煤焦油加氢脱硫的实现上，需要展开进一步的脱硫工艺探讨，综合立足煤焦油组分构成、相应的催化剂使用以及工艺设备、流程和条件构成要素等多视角进行工艺的深入、全面研发，确保煤焦油加氢脱硫工艺研究取得更好的研究进展。

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