脱酚酚油加氢精制生产清洁燃料的中试研究

摘要

脱酚酚油是煤焦油工业的一种产品。煤焦油经简单蒸馏切取170～210℃之间的馏分得到酚油，产率占煤焦油质量的1.0％～2.5％;酚油经过碱洗脱除酚类化合物即得到脱酚酚油。脱酚酚油馏程在70～208℃之间，与车用汽油国家标准五规定的汽油馏程较为符合。研究证明脱酚酚油经加氢精制可以制得汽油调和油。如果脱酚酚油加氢精制生产清洁燃料油能够工业化，将对我国的煤焦油加工行业，炼焦行业以致整个能源行业带来重要影响。目前脱酚酚油加氢精制的研究还停留在小试阶段。从实验室小试到工业化生产还需要中试规模放大对小试的催化剂以及工艺进行考察。本课题基于实验室小试结果，对脱酚酚油加氢精制进行中试研究，考察催化剂以及工艺的可行性，为脱酚酚油加氢精制的工业化打下基础。
　　脱酚酚油加氢精制主要是为了脱硫脱氮，以达到清洁油品的目的。加氢精制催化剂采用传统的脱硫脱氮催化剂NiMo/Al2O3，属于自制的商业催化剂。加氢精制装置采用上海迈瑞尔实验设备（上海）有限公司提供的高压催化加氢中试装置。加氢精制过程采用两段加氢工艺:一段加氢在160℃下加氢饱和易结焦的双烯;二段加氢在360℃下加氢脱硫脱氮。每段加氢反应器装填200 mL催化剂，氢气压力为8 MPa，空速为0.5 h-1，氢油比为1200∶1。中试装置连续运行2000 h，以检测催化剂的稳定性。
　　实验发现脱酚酚油经过加氢精制得到了清洁燃料油。对产品进行硫氮含量分析，发现其硫氮含量由2237ppm和21000ppm分别降至140 ppm和62 ppm，而且馏程降低为45～210℃，辛烷值为87，可以作为汽油的调和油。经过装置2000 h的连续试验，发现产品的性质基本上没有发生变化，说明催化剂具有良好的稳定性。对加氢精制过程进行硫氮元素的质量衡算，其中原料中大部分的硫氮进入水洗塔废水中，水洗塔出气，气提塔出气也含有一定量的硫氮，在工业化的进程中需要考虑对上述物流的处理避免污染环境。对加氢精制过程计算其氢耗，脱酚酚油加氢精制的化学氢耗为3.28％，总氢耗为3.31％。
　　鉴于以上结果，脱酚酚油加氢精制在中试放大条件下可以取得很好的效果，得到的产品其硫氮含量低，部分芳环加氢饱和使得油品变轻有利于提高油品的燃烧性能，可以用来调和组分较轻的汽油产品。脱酚酚油加氢精制制清洁燃料油经中试规模放大验证具备工业化的条件。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 煤焦油简介

1．2 脱酚酚油

1．3 加氢精制催化剂

1．4 脱酚酚油中存在的反应及其机理

1．4．1 加氢脱硫机理

1．4．2 加氢脱氮机理

1．4．3 加氢脱氧机理

1．5 工业生产中的放大问题

1．6 本课题研究的目的与意义

2 实验部分

2．1 实验药品与仪器

2．2 催化剂的表征

2．3 催化剂活性以及原料和产物的检测

2．4 加氢装置与实验步骤

2．4．1 加氢装置

2．4．2 实验步骤

2．5 加氢中试装置开停车步骤

2．6 装置运行中需要注意的问题

3 实验结果

3．1 催化剂的性质

3．1．1 催化剂比表面积与孔径分布

3．1．2 催化剂的晶型结构

3．2 原料的性质

3．3 一段加氢产物的分析

3．4 二段加氢产物的分析

3．5 产品的燃料性质分析

3．6 加氢后气体性质

3．7 催化剂稳定性的考察

3．8 小结

4 脱酚酚油加氢精制中重要物料分布

4．1 硫氮元素的物料平衡

4．2 氢耗

4．2．1 装置的氢耗

4．2．2 化学氢耗

4．3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢