煤焦油加氢转化的工艺特点(论文)齐正062971(终稿)

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催化剂和反应器等相关设备使用温度的限值，提高反应温度只能在一定的范围内进行。一般，当反应温度提升到反应器设计的最高使用温度时，装置须停工处理，更换新催化剂。

从经典的阿累尼乌斯公式，可看出温度对反应速度的影响。 阿累尼乌斯公式:

k?Ae?E/RT (2.1)

式中:k一速度常数;A一指前因子:E一反应的活化能;R一气体常数;T一绝对反应温度.

dlnkdT?ERT2 (2.2)

将式(2.2)微分得下式(2.3)

ln?k2E?T2?T1???k1R?TT12? (2.3)

从上式计算可得，反应温度每提高100℃，反应速率可提高2^-4倍。煤焦油加氢处理的脱硫率、残炭脱除率和金属脱除率，均随着反应温度的提高而增加。在煤焦油加氢处理的条件下，加氢脱金属的基本规律是，金属钒的脱除率要高于金属镍，反应温度对脱金属镍的影响要大于金属钒，金属钒比金属镍容易脱除[5]。

体积空速：提高反应体积空速，会使煤焦油加氢装置的处理能力增加。对于新设计的装置，高体积空速，可降低装置的投资和购买催化剂的费用。较低的反应体积空速，可在较低的反应温度下得到所期望的产品收率，同时延长催化剂的使用周期，但是过低的体积空速将直接影响装置的经济性。氢油体积比:氢油体积比的大小主要是以加氢进料的化学耗氢量为依据，描述的是加氢进料的需氢量相对大小。煤焦油加氢比一般的石油类原料，要求有更高的氢油比。原因是煤焦油组成是以芳烃为主，在反应过程中需要消耗更多氢气；另外芳烃加氢饱和反应是一种强放热反应过程，需要有足够量的氢气将反应热从反应器中带走，避免加氢装置“飞温”。

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煤焦油性质:煤焦油的性质会影响加氢装置的操作。 氮含量

氮化物主要集中在芳环上，它的脱除是先芳环加氢饱和，后C-N化学键断裂，因此，原料中氮含量的增加，对加氢催化剂活性有更高的要求，同时，反应生成的NH3也会降低反应氢分压，影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。 硫含量

原料中的硫在加氢过程中生成H2S，因此，硫含量主要影响反应氢分压，高的硫含量增加，会明显降低反应氢分压，从而影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。 沥青质

沥青质对加氢装置影响主要是造成催化剂结焦、积碳，引起催化剂失活，加速反应器的提温速度，缩短催化剂的使用寿命。 微量金属杂质

原料中含的微量金属杂质主要有Fe、Cu、V、Pb、Na、Ca、Ni、Zn等，这些金属在加氢过程中会沉积在催化剂上，堵塞催化剂孔道，造成催化剂永久失活。 2.2.3煤焦油的加氢结果

在反应温度390℃，压力14MPa，液体空速0.25h-1，氢油体积比1600:1的条件下对陕北煤焦油进行加氢，把积累产品切割为汽油馏分（<180℃）、柴油馏分（180℃-360℃）和加氢尾油（>360℃），其质量百分比分别为9.82%，73.12%，16.43%。得到的产品性质见表4，表5和表6[6]。

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表4 煤焦油加氢改质后汽油馏分性质

性能 Gasoline GB17930-2006 密度(20℃) ／(g·mL-1) 0.795 N/(μg·g) 32 -1S/(μg·g) 23.6 <150 -1胶体/mg·100mL-1 3.2 <5 RON 72.1 >90 MON 61.7 馏程/℃ 性能 IBP 汽油 GB17930-2006 70 10 63 <70 50 126 90 175 EBP 205 饱和烃 35.86 烯烃 芳香烃 组成/% 0.02 <30 23.52 <40 <120 <190 <205 由表4可知，加氢得到的汽油硫、氮、烯烃含量很低，芳烃含量小于40%。研究法辛烷值72.1小于90，50%馏出温度大于120℃，其他指标均达到车用汽油GB 17930-2006标准。烷烃含量为35.86%，芳烃含量为23.52%，可以作为优质汽油调和组分或溶剂油。

表5煤焦油加氢改质后柴油馏分性质

Car密度 性能 (20℃)／(g·mL-1) N/ (μg·g-1) S/ (μg·g-1) 固化point/℃ Flash point /℃ Ash /% Cetane number bon residue /% ＜柴油 GB252 -2000 0.865 124 81.4 -20 81 ＜0.001 40.2 0.01 ≯2000 ≯0 ≮55 ≯0.01 ≮45 ≯0.3

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馏程/℃ 性能 IBP 50 90 95 EBP 粘度（20℃）／(mm2·s-1) 酸值(KOH) /(mg·mL-1) 表铜腐蚀(50℃,3h) 1 柴油 GB252 -2000 204 261 ≯300 306 314 321 4.8 5.77 ≯355 ≯365 3.0～8.0 ≯7 ≯1 由表5可知，柴油馏分除十六烷值较低以外，其余指标均达到了国家标准GB 252-2000的规定，柴油硫、氮含量很低，可作为优质柴油调和组分。

表6煤焦油加氢改质后尾油性质

性能(20℃)／(g·mL-1) 0.9146 C/% H/% N/ (μg·g-1) 0.08 S/ (μg·g-1) 0.02 残炭/% 0.22 Ash/% 0.002 金属/ppm 燃点/℃ 140 87.29 12.14 馏程/℃ IBP/10%/50％ 90％/95%/EBP Fe Na Ni V Al Ca Mg 236/374/390

449/472/503 0.8 0.5 ＜0.1 ＜0.1 8.1 9.6 ＜0.1 由表6可知，加氢尾油中还有少部分的柴油组分，硫、氮和灰分等杂质含量很低，这部分是优质的FCC原料或直接作为燃料油。

从上述表中数据可以看出，石脑油（65～177℃）产品是优质的化工石脑油原料，尤其用作生产“三苯”的重整进料；而柴油馏分（>177℃）则是优质.煤焦油加氢的目的是使原料中大量的芳烃、胶质和沥青质加氢饱和、加氢分解并裂解开环，获得低相对分子质量的饱和烃，脱除S、N、O和金属等杂原子，提高柴油馏分的十六烷值。 煤焦油特点是沸点较高、分子量大、结构最为复杂的混合组分，粘度高，焦油中含有大量S、N、金属Ni、V、沥青质和残炭。[7]因此煤焦油加氢过程特点是（与石油类

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