[发明专利]用于煤沥青加氢裂解轻质化反应工艺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤沥青加氢裂解轻质化反应工艺的方法。

背景技术

我国每年约产生600万吨的煤焦油资源，煤沥青是煤焦油蒸馏的残留物，占煤焦油总量的60%左右。煤沥青是一种组成和结构都非常复杂的混合物，由5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料，含碳量高达92%~94%，由于其分子量高，难溶解，芳香度高，难以燃烧完全，易造成环境污染，导致我国对煤沥青的利用虽起步较好，但主要停留在生产制造低附加值产品方面，高附加值方面主要集中在制取各种高性能碳质材料，如针状焦和沥青基碳纤维的制造。

对于高附加值的碳质材料的制备，一段时间内被日本垄断，尤其是煤系针状焦世界上只有日本能生产，中国的针状焦90%都依赖进口。国内针状焦的研制比国外晚很多年，2006年山西省朔州市三元碳素有限公司完成了“煤系针状焦生产(3000吨／年)工艺技术” 科技成果鉴定，这一具有自主知识产权的成果的完成，大大缩短了我国针状焦生产技术与世界先进水平的差距，为我国石墨电极生产企业增加了主原料的来源。到2009年底中钢热能院“针状焦”项目获得历史性突破，实现全线贯通，这意味着，中国在针状焦领域有望彻底摆脱少数西方国家长期垄断的局面。2010年平煤集团开封炭素公司针对国内市场进口针状焦供应不足的局面，研发成功针状焦及用其生产大规格超高功率石墨电极工艺技术，并成功实现产业化生产，直接缓解了国内进口针状焦供应不足局面。即便如此，我国的针状焦生产技术还是与国际水平存在较大的差距，仅靠针状焦的研发使得我们每年600万吨的煤焦油资源难以得到很好的利用。

为此，我们需要开发多样化的煤沥青加工利用途径。专利CN 100412168C涉及过一种煤沥青加氢工艺及催化剂，对煤焦油的合理利用尤其对环境保护具有重要意义。其实质是以石油炼制之加氢工艺为基础，通过工程技术开发，研究专用催化剂，降低加氢反应的氢分压，实现煤焦油脱硫、脱氮等对环境污染的组分生产环境优好燃料或石油化工原料。且按照专利所述，工艺流程中可以根据原料变化设置或不设置切换保护反应器，可以采用沸腾床等形式反应器。该发明与日本专利不完全相同，加入助剂后活性更高，因此，可以降低加氢反应的压力．加氢产品不仅可以生产高附加值的针状焦，还可以生产优质石脑油，优质柴油或优质柴油调和组分。

另外，日本专利CN 1012503B公开了一种涉及煤焦油和以煤焦油中分离出来的煤焦油沥青或从煤和其它类似的资源中获得的重油的加氢处理方法的催化剂，其特点是氧化钼作为催化剂第一组分约占催化剂总重量的10～30％，镍和（或）钴作为催化剂第二组分约占1-6%，且载于主要由氧化铝或硅组成多孔的无机基质上。该专利描述了使用催化剂进行氢处理的方法及生产适用于制备石墨电极的超针状的焦炭的方法，可使氢化油受氢处理而延迟焦化。煤焦油沥青氢化，尤其是轻度加氢，可获得用作沥青焦，特别是针状焦和碳纤维这样的碳原料的优质焦油沥青。

然而当煤焦油沥青含有大量甲苯不溶物（TI），可导致碳在催化剂上和催化剂颗粒内大量沉积，并使催化剂迅速失活，以致使连续催化加氢明显变得不实用。在这种情况下，英国专利2129825使用昂贵的供氢溶剂如四氢喹啉代替所用的催化剂来进行轻度加氢生产碳纤维的原料的方法。但是，这种供氢溶剂不仅使处理过程昂贵，也往往会使除去杂原子及加氢改质变得不充分，因为四氢喹啉对沥青的加氢作用微弱。

如此可见，现公开的专利多集中在研究利用煤沥青生产制备优质高性能的碳材料，而绝大部分的反应都是轻度加氢，原料的结构包含部分加氢的核，同时维持多环缩会构型完整，并含有低浓度的杂原子，如氮、硫、氧和金属等，且主要技术被日本控制，国内水平与国际尚存在很大的差距。另外，现有报道中提供的煤沥青加氢处理方法都不能将＞360℃的重质煤焦油或沥青的完全轻质化，这严重限制了我国对于煤焦油沥青资源的利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应工艺的方法，

为了实现上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：一种用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应工艺的方法，具体步骤如下：

以煤焦油沥青碳十芳烃饱和溶液为原料，采用悬浮床反应器，在反应温度390~500℃、在反应压力5.0~12.0MPa，在催化剂作用下，使煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应，煤沥青的单程转化率达50%以上。

本发明中，煤焦油沥青的碳十芳烃饱和溶液，其碳十芳烃为碳原子数为10的芳烃混合物，主要组分为四甲苯，还含有二甲基乙基苯、甲基丙基苯、二乙苯和丁基苯等。