煤低溫?zé)峤饨褂图託鋵?shí)驗(yàn)研究及工藝流程模擬.pdf

1、煤熱解分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是一種有前途的煤炭清潔利用技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)煤炭資源的梯級(jí)利用，提升煤炭利用效率，降低污染物排放。中低溫煤焦油作為煤熱解的產(chǎn)物之一，可以通過催化加氫的方法轉(zhuǎn)化為清潔的燃料油餾分。雖然煤焦油加氫技術(shù)已有幾十年的歷史，但中間過程幾經(jīng)中斷，導(dǎo)致相關(guān)研究并不充分，存在很多問題:加氫轉(zhuǎn)化過程機(jī)理的研究方面缺乏復(fù)雜反應(yīng)體系中多種反應(yīng)關(guān)系的認(rèn)識(shí);加氫催化劑方面缺乏煤焦油加氫專用催化劑的篩選，而且理論指導(dǎo)則還很不完善;煤焦油加氫模型

2、和過程模擬方面才剛剛起步。本文針對(duì)煤焦油加氫研究中存在的一系列問題，展開相應(yīng)的研究，以求為后續(xù)相關(guān)研究工作提供參考。
　　首先，本文針對(duì)煤焦油中雜原子含量高的特點(diǎn)，選取喹啉和二苯并噻吩作為?；铮谛滦徒饘倭谆锖蜕逃么呋瘎┥线M(jìn)行加氫脫硫、脫氮研究。結(jié)果表明，磷化物的同時(shí)加氫脫硫、脫氮活性分別為約100％和90％，優(yōu)于商用催化劑;反應(yīng)過程中催化劑表面吸附的S、N量與催化劑活性成反比;少量Mo的加入使Mo與Ni之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，增

3、加了活性點(diǎn)位數(shù)量，同時(shí)催化劑具有合適的酸性，硫氮吸附量少，活性最高;反應(yīng)原料中的含氮化合物會(huì)嚴(yán)重影響加氫脫硫轉(zhuǎn)化率，因此需要提前進(jìn)行脫氮轉(zhuǎn)化或者將反應(yīng)溫度提高至360℃以上。
　　其次，選取低溫煤焦油中含量較高的八種含有不同官能團(tuán)的典型化合物，模擬低溫煤焦油加氫精制過程，并對(duì)八種NiW催化劑進(jìn)行篩選，分析了催化劑理化性質(zhì)對(duì)于催化活性的影響。在所有?；镏?，雜原子的脫除和三環(huán)芳烴加氫的轉(zhuǎn)化率最高，都超過了90％，單環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率最低

4、，不到20％;在NiW系列催化劑中，Ni/W比為0.3的催化劑芳烴加氫活性最高;催化劑上的層狀結(jié)構(gòu)平均厚度越大、平均長(zhǎng)度越短，催化劑活性越高;磷的加入可以調(diào)節(jié)催化劑表面的酸性分布，但過多的磷會(huì)導(dǎo)致催化劑孔道堵塞、金屬還原困難，導(dǎo)致活性大幅度下降;中等強(qiáng)度酸性點(diǎn)位是芳烴加氫的活性點(diǎn)位;最優(yōu)的催化劑成分配比為:Ni含量6wt％，W含量20wt％，P含量0.8wt％。對(duì)Ni2P、商用催化劑、NiWP-0.8三種催化劑的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Ni2P的加氫

5、脫氧活性較差，但加氫脫硫、脫氮活性優(yōu)于商用催化劑。NiWP-0.8的綜合雜原子脫除活性最好。
　　在低溫煤焦油?；锛託涞幕A(chǔ)上，對(duì)低溫煤焦油的餾分油進(jìn)行加氫精制研究，分析了反應(yīng)溫度、壓力、空速對(duì)于產(chǎn)物成分組成的影響。結(jié)果表明，環(huán)烷烴和部分飽和的氫化芳烴是加氫的主要產(chǎn)物;高溫、高壓、低空速有利于得到更多的輕質(zhì)組分;加氫后，雜原子和芳烴含量大幅度降低，H/C原子比從1.2提高到1.6～1.7，初餾點(diǎn)降至80℃，產(chǎn)品性質(zhì)得到較大改善;

6、根據(jù)產(chǎn)物分布，提出了以酚類和烷基萘類物質(zhì)為主要反應(yīng)物的加氫反應(yīng)路線圖。將NiWP-0.8用于煤焦油餾分油加氫，加氫產(chǎn)物的H/C原子比略高于商用催化劑，氧含量大幅度下降。
　　最后，依據(jù)前期煤焦油加氫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用Aspen Plus軟件建立了低溫煤焦油加氫精制-加氫裂化反應(yīng)工藝流程模型，并考察了加氫反應(yīng)溫度、壓力對(duì)汽、柴油產(chǎn)品收率和系統(tǒng)能耗的影響。模擬結(jié)果顯示，在7MPa，加氫精制溫度375℃條件下，汽油餾分的收率為27.03％，