煤低溫熱解焦油加氫實驗研究及工藝流程模擬.pdf

1、煤熱解分級轉化多聯(lián)產技術是一種有前途的煤炭清潔利用技術，可以實現(xiàn)煤炭資源的梯級利用，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物之一，可以通過催化加氫的方法轉化為清潔的燃料油餾分。雖然煤焦油加氫技術已有幾十年的歷史，但中間過程幾經中斷，導致相關研究并不充分，存在很多問題:加氫轉化過程機理的研究方面缺乏復雜反應體系中多種反應關系的認識;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。本文針對煤焦油加氫研究中存在的一系列問題，展開相應的研究，以求為后續(xù)相關研究工作提供參考。
　　首先，本文針對煤焦油中雜原子含量高的特點，選取喹啉和二苯并噻吩作為?；?，在新型金屬磷化物和商用催化劑上進行加氫脫硫、脫氮研究。結果表明，磷化物的同時加氫脫硫、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)生了電子轉移，增

3、加了活性點位數量，同時催化劑具有合適的酸性，硫氮吸附量少，活性最高;反應原料中的含氮化合物會嚴重影響加氫脫硫轉化率，因此需要提前進行脫氮轉化或者將反應溫度提高至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的典型化合物，模擬低溫煤焦油加氫精制過程，并對八種NiW催化劑進行篩選，分析了催化劑理化性質對于催化活性的影響。在所有?；镏?，雜原子的脫除和三環(huán)芳烴加氫的轉化率最高，都超過了90％，單環(huán)芳烴的轉化率最低

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;催化劑上的層狀結構平均厚度越大、平均長度越短，催化劑活性越高;磷的加入可以調節(jié)催化劑表面的酸性分布，但過多的磷會導致催化劑孔道堵塞、金屬還原困難，導致活性大幅度下降;中等強度酸性點位是芳烴加氫的活性點位;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Ni2P、商用催化劑、NiWP-0.8三種催化劑的對比發(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上，對低溫煤焦油的餾分油進行加氫精制研究，分析了反應溫度、壓力、空速對于產物成分組成的影響。結果表明，環(huán)烷烴和部分飽和的氫化芳烴是加氫的主要產物;高溫、高壓、低空速有利于得到更多的輕質組分;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，初餾點降至80℃，產品性質得到較大改善;

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