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煤焦油中芳烴(萘)的加氫飽和試驗(yàn)

2015-03-19 01:57:46夏良燕夏芝香方夢(mèng)祥王勤輝駱仲泱
關(guān)鍵詞:氫油煤焦油空速

夏良燕,夏芝香,方夢(mèng)祥,唐 巍,王勤輝,駱仲泱

(浙江大學(xué) 能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 杭州310027)

世界原油供應(yīng)日益緊張,煤、焦油等非常規(guī)能源的利用受到了越來(lái)越多的關(guān)注.《2012—2016年煤焦油行業(yè)投資分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出,2011年中國(guó)煤焦油的總產(chǎn)能約為2 200萬(wàn)噸,其中低溫煤焦油產(chǎn)能接近1 000萬(wàn)噸.由于煤炭氣化、液化、煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展[1],煤焦油產(chǎn)量仍將呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),因此,在我國(guó)發(fā)展煤焦油加氫制取燃料油技術(shù)具有廣闊的前景.

煤焦油作為煤熱解的副產(chǎn)物,其組成成分非常復(fù)雜,主要為碳?xì)浠衔?,且以芳烴類為主,并有一些含硫、氮和氧等雜原子的芳香族化合物[2].與石油相比,煤焦油中的S質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,N、O和芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高.大量的芳烴不易燃燒充分,不僅降低了油品的質(zhì)量,還會(huì)增加空氣中固體顆粒物含量[3].因此,脫芳烴已經(jīng)成為煤焦油加氫精制工藝中的重要環(huán)節(jié).

優(yōu)化加氫工藝和研制高性能催化劑是促進(jìn)煤焦油中芳烴加氫的重要措施.朱紅英等[4]用 Ni/γ-Al2O3加氫催化劑,在固定床反應(yīng)器中考察了萘的飽和加氫反應(yīng),得出在體積空速0.6~6.0 h-1,反應(yīng)溫度210~250℃,壓力不低于5.4 MPa的條件下,萘的轉(zhuǎn)化率能達(dá)到100%,且十氫萘的選擇性較高.Zhang等[5]考察了萘在Ni2P/SiO2催化劑上的加氫反應(yīng),萘的轉(zhuǎn)化率約為65%,但是添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的喹啉(約0.01%N)和0.3%的喹啉(約0.03%N)時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率分別下降了10%和15%.添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%的二苯并噻吩(dibenzothiophene,DBT)(約0.005%S)和0.05%的DBT(約0.009%S)時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率分別下降了2%和4%.這些實(shí)驗(yàn)室自行開(kāi)發(fā)的催化劑用于煤焦油中的芳烴加氫,往往存在反應(yīng)條件和實(shí)際煤焦油加氫工業(yè)不符,反應(yīng)液中雜原子明顯抑制芳烴加氫等問(wèn)題,距離大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用還有一段距離.傳統(tǒng)石油加氫工業(yè)的催化劑具有成熟的技術(shù),如能直接用于煤焦油加氫工程,可避免催化劑開(kāi)發(fā)的問(wèn)題,但是需要提出合適的煤焦油加氫工藝.

為了優(yōu)化煤焦油脫芳烴的工藝,本研究使用石油工業(yè)中的Mo NiWP/γ-Al2O3催化劑,選取煤焦油中含量較高的雙環(huán)化合物萘作為模型化合物,考察反應(yīng)溫度、壓力、體積空速和氫油體積比對(duì)芳烴加氫飽和反應(yīng)的影響.分別根據(jù)煤焦油原料油、經(jīng)過(guò)一次脫硫脫氮后的煤焦油以及合格燃料油[6-7]中硫、氮、氧等雜原子的濃度,選取DBT、喹啉和鄰甲酚作為模型化合物,研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的S、N、O對(duì)芳烴加氫飽和反應(yīng)的影響.同時(shí),根據(jù)低溫煤焦油中芳烴的種類[8],初步考察多種芳烴混合物加氫飽和的效果.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

萘的加氫反應(yīng)在自制的固定床加氫試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行,其工藝流程如圖1所示.該系統(tǒng)主要由3部分組成,包括進(jìn)料單元、加氫反應(yīng)單元和產(chǎn)品收集單元.進(jìn)料單元包含進(jìn)氣系統(tǒng)和進(jìn)液系統(tǒng),分別由加壓氣路和高壓恒流泵控制.加氫反應(yīng)單元由預(yù)熱器和固定床反應(yīng)器構(gòu)成,其中不銹鋼反應(yīng)管內(nèi)徑為8 mm.產(chǎn)品收集單元包括冷凝器和氣液分離器.

氣相色譜儀為安捷倫科技有限公司生產(chǎn)的7890A型,采用氫火焰離子化檢測(cè)器(FID),HP-5毛細(xì)柱,N2為載氣.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀為美國(guó)賽默飛世爾集團(tuán)生產(chǎn)的CDS5200/DSQII型.

試驗(yàn)所用試劑萘、環(huán)己烷、四氫萘、二硫化碳(均為分析純)以及鄰甲酚(化學(xué)純)從國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司購(gòu)買;二苯并噻吩(98%)、喹啉(分析純)從阿拉丁試劑有限公司購(gòu)買,H2從杭州今工特種氣體有限公司購(gòu)買,體積分?jǐn)?shù)為99.99%.Mo NiWP/γ-Al2O3催化劑由齊魯石油化工有限公司提供,其比表面積大于130 m2/g,活性組分為 WO3、MoO3和NiO,對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為20.0%±2.0%、10.0%±1.0%以及2.5%±0.5%.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將Mo NiWP/γ-Al2O3加氫精制催化劑研磨篩分至20~40目后,取1 m L裝填在不銹鋼反應(yīng)管中部,上、下部分分別裝填4 m L石英砂作為緩沖劑.通入一定量N2保壓8 h,檢查裝置的氣密性.用w(CS2)=5%的環(huán)己烷溶液作為硫化液,通入流量為100 m L/min的H2,從20℃以4℃/min的升溫速率升溫至100℃,再以5℃/min的升溫速率升溫至360℃,并保留4 h.預(yù)硫化結(jié)束后,持續(xù)通入H2半小時(shí),吹掃后備用.反應(yīng)液經(jīng)高壓恒流泵增壓后送至反應(yīng)器頂部,與H2混合后進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng).反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷卻后,進(jìn)入氣液分離器氣液分離.每個(gè)反應(yīng)進(jìn)行6 h,前3 h保證反應(yīng)的穩(wěn)定性,后3 h中每小時(shí)收集一次液相產(chǎn)物.產(chǎn)物分別用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和氣相色譜儀進(jìn)行定性、定量分析.每次試驗(yàn)結(jié)束后,用酒精清洗整個(gè)裝置.

圖1 固定床加氫試驗(yàn)臺(tái)工藝流程圖Fig.1 Schematic diagram of fixed bed reactor for hydrogenation

1.3 計(jì)算方法

為了對(duì)比加氫反應(yīng)的效果,選取反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物的選擇性作為評(píng)價(jià)指標(biāo).反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率表示反應(yīng)物的反應(yīng)程度,是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)的量占加入量的百分率;產(chǎn)物選擇性是指目標(biāo)產(chǎn)物的摩爾濃度占參加反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分率,其定義式如下:

轉(zhuǎn)化率為

選擇性為

式中:w0為反應(yīng)物的摩爾濃度,wr為產(chǎn)物中反應(yīng)物的摩爾濃度,wp為產(chǎn)物中目標(biāo)產(chǎn)物的摩爾濃度.

2 結(jié)果與討論

2.1 萘的加氫產(chǎn)物分析

萘的加氫反應(yīng)主要產(chǎn)物是四氫萘和十氫萘,根據(jù)催化劑以及反應(yīng)條件的不同,四氫萘與十氫萘的選擇性存在很大差別[9-10].對(duì) Mo NiWP/γ-Al2O3催化劑上萘的加氫產(chǎn)物進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析,表1為不同停留時(shí)間(t1)所對(duì)應(yīng)的物質(zhì),由表可發(fā)現(xiàn)萘的加氫主要是經(jīng)逐環(huán)加氫反應(yīng)生成四氫萘和十氫萘,同時(shí)發(fā)生開(kāi)環(huán)以及異構(gòu)化反應(yīng)[11],生成微量乙苯、丁基環(huán)己烷、丁基環(huán)己烯等.

表1 萘加氫的產(chǎn)物分析_Tab.1 Product analysis of naphthalene hydrogenation

2.2 萘的加氫飽和工藝優(yōu)化

2.2.1 溫度的影響 圖2為當(dāng)反應(yīng)壓力為4 MPa,體積空速為2 h-1,氫油體積比為600:1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)物分布隨溫度(θ)的變化情況.由圖2可知,在300~340℃,萘的轉(zhuǎn)化率χNa=100%,四氫萘的選擇性(ste)低于5%,十氫萘的選擇性Sde始終保持90%以上.當(dāng)溫度高于340℃時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率開(kāi)始下降,且十氫萘的含量明顯減少.這說(shuō)明在一定反應(yīng)條件下,高溫不利于萘的加氫飽和[12].這是因?yàn)榉紵N加氫飽和反應(yīng)是可逆強(qiáng)放熱反應(yīng),受熱力學(xué)平衡控制[13],溫度過(guò)高時(shí),平衡向脫氫反應(yīng)方向移動(dòng)[14],反而抑制了萘的加氫.

圖2 溫度對(duì)萘轉(zhuǎn)化率及四氫萘和十氫萘選擇性的影響Fig.2 Influence of temperature on naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity

2.2.2 壓力的影響 圖3為當(dāng)反應(yīng)溫度320℃,體積空速為2 h-1,氫油體積比為600:1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)物分布隨壓力(p)變化的情況.由圖3可知,在此反應(yīng)條件下,萘的轉(zhuǎn)化率始終保持100%,不受反應(yīng)壓力的影響.四氫萘的生成量不斷減少,十氫萘的生成量不斷增多.這是由于萘加氫是體積縮小的反應(yīng),壓力升高有利于十氫萘的生成.

圖3 壓力對(duì)萘轉(zhuǎn)化率及四氫萘和十氫萘選擇性的影響Fig.3 Influence of pressure on naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity

2.2.3 體積空速的影響 圖4為當(dāng)反應(yīng)溫度為320℃,反應(yīng)壓力為4 MPa,氫油體積比為600:1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)物分布隨液時(shí)體積空速(v)變化的情況.當(dāng)體積空速在1~5 h-1范圍內(nèi)時(shí),萘在Mo NiWP/γ-Al2O3的加氫轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%,且十氫萘具有較高選擇性.當(dāng)體積空速高于5 h-1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率開(kāi)始下降,且十氫萘的量大幅減少.為進(jìn)一步探究體積空速對(duì)萘加氫飽和反應(yīng)的影響,在相同反應(yīng)條件下,以四氫萘為反應(yīng)物進(jìn)行試驗(yàn).當(dāng)體積空速?gòu)? h-1增加到20 h-1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率由97.1%下降到94.2%,而對(duì)應(yīng)的四氫萘的轉(zhuǎn)化率由93.3%下降到54.8%.這是因?yàn)殡S著體積空速的增大,反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間減少,第1步加氫飽和反應(yīng)(萘轉(zhuǎn)化為四氫萘)只受到較小的影響,第2步加氫飽和反應(yīng)(四氫萘轉(zhuǎn)化為十氫萘)沒(méi)有足夠的反應(yīng)時(shí)間.較小的體積空速雖然會(huì)大大提高萘的加氫效果,但是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,會(huì)增加反應(yīng)的氫耗,使催化劑床層溫度升高,不利于工業(yè)生產(chǎn),因此需要選擇合理的體積空速.

圖4 體積空速對(duì)萘轉(zhuǎn)化率及四氫萘和十氫萘選擇性的影響Fig.4 Influence of space velocity on naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity

2.2.4 氫油體積比的影響 圖5為當(dāng)反應(yīng)溫度為320℃,反應(yīng)壓力為4 MPa,體積空速為2 h-1時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)物分布隨氫油體積比(R)變化的情況.由圖5可知,隨著氫油體積比的增加,萘始終保持100%的轉(zhuǎn)化率,四氫萘的選擇性基本保持穩(wěn)定,十氫萘的選擇性隨著氫油體積比的增大而增加.這說(shuō)明氫油體積比的增加有利于十氫萘的生成.在氫油體積比為800時(shí),十氫萘選擇性出現(xiàn)微小的下降.這可能是由于過(guò)高的氫油體積比引起氫分壓的增大,雖然對(duì)萘的加氫有促進(jìn)作用,但是也會(huì)稀釋反應(yīng)物,抑制萘向催化反應(yīng)活性中心的擴(kuò)散[15].在工業(yè)應(yīng)用中,過(guò)高的氫油體積比也會(huì)增加設(shè)備投入和操作費(fèi)用.

圖5 氫油體積比對(duì)萘轉(zhuǎn)化率及四氫萘和十氫萘選擇性的影響Fig.5 Influence of hydrogen to oil ratio on naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity

通過(guò)考察反應(yīng)條件對(duì)萘在 MoNiWP/γ-Al2O3催化劑上加氫飽和反應(yīng)的影響,可得出如下結(jié)果:Mo NiWP/γ-Al2O3催化劑具有很好的芳烴加氫活性,且當(dāng)反應(yīng)溫度為320℃,反應(yīng)壓力為4 MPa,氫油體積比為600:1,體積空速為2 h-1時(shí),具有最佳的加氫效果.

2.3 雜原子對(duì)萘加氫飽和的影響

在壓力為4 MPa,溫度為320℃,氫油體積比為600:1的反應(yīng)條件下,考察DBT、喹啉和鄰甲酚的存在對(duì)芳烴加氫反應(yīng)的影響.

2.3.1 S存在的影響 圖6為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的S存在的情況下,反應(yīng)過(guò)程中萘的轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物分布隨接觸時(shí)間的變化.結(jié)果表明:添加0.01%S后,萘的轉(zhuǎn)化率基本沒(méi)有下降.當(dāng)添加0.15%S時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率減小,隨著接觸時(shí)間的增加,基本趨于平緩.當(dāng)少量S(≤0.15%)存在時(shí),四氫萘選擇性下降,十氫萘選擇性呈現(xiàn)增大的趨勢(shì).當(dāng)添加0.70%S時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)了較為明顯的下降,且十氫萘的產(chǎn)量減少.在萘加氫飽和和DBT加氫脫硫反應(yīng)中,硫物種的存在對(duì)催化劑的活性位有競(jìng)爭(zhēng)吸附,且一部分吸附在催化劑表面的硫化物是不可逆的[16],不利于萘的加氫飽和.當(dāng)S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時(shí),這種抑制作用表現(xiàn)不明顯;當(dāng)S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí),芳烴的加氫飽和反應(yīng)受到明顯的抑制.為了達(dá)到較好的芳烴飽和效果,需要選擇具有良好脫硫效果的催化劑,預(yù)先脫除原料中的大部分S.

圖6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)S的存在隨接觸時(shí)間對(duì)萘轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性的影響Fig.6 Naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity with addition of different mass fraction of DBT as a function of contact time

2.3.2 N的存在的影響 圖7為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的N存在的情況下,反應(yīng)過(guò)程中萘的轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物分布隨接觸時(shí)間的變化.當(dāng)含w(N)=0.01%時(shí),當(dāng)接觸時(shí)間較短時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率有小幅的下降,四氫萘與十氫萘的選擇性有明顯的變化,隨著接觸時(shí)間的增加,這種變化均減小.這是由于反應(yīng)開(kāi)始時(shí)喹啉與萘爭(zhēng)奪催化劑的活性位,隨著接觸時(shí)間的增加,少量吸附在活性位上的喹啉開(kāi)始轉(zhuǎn)化為吸附性較弱的物質(zhì)并離開(kāi)活性位,使得萘能夠更容易吸附于加氫活性位上[17].當(dāng)接觸時(shí)間為10 min時(shí),萘的加氫效果已恢復(fù)到不含N的水平,甚至生成了更多的十氫萘.當(dāng)含w(N)=0.15%時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率大幅下降,且接觸時(shí)間從10 min減少到3 min時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率由75%下降為50%.這表明大量的喹啉或者喹啉的加氫產(chǎn)物吸附在催化劑活性點(diǎn)位,使其無(wú)法催化萘的加氫反應(yīng).當(dāng)接觸時(shí)間減少時(shí),吸附物無(wú)法脫附下來(lái).因此當(dāng)含w(N)=0.15%時(shí),萘轉(zhuǎn)化率隨接觸時(shí)間減小而降低,且下降的幅度遠(yuǎn)大于含0.01%的N和不含N時(shí).當(dāng)含w(N)=0.15%時(shí),十氫萘選擇性非常低,四氫萘選擇性則明顯大于不含N和含有0.01%N時(shí).可見(jiàn),萘加氫生成四氫萘反應(yīng)的平衡在N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)容易實(shí)現(xiàn),但是四氫萘進(jìn)一步加氫為十氫萘則受到了嚴(yán)重抑制.諸多研究[18-20]指出,N的存在對(duì)加氫脫硫也有一定的負(fù)面影響,因此,想要獲得更好的芳烴加氫飽和和脫硫效果,必須選擇一類優(yōu)質(zhì)的催化劑,盡可能地脫除其中的含氮化合物.

圖7 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)N的存在隨接觸時(shí)間對(duì)萘轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性的影響Fig.7 Naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity with the addition of different mass fraction of quinoline as a function of contact time

2.3.3 O存在的影響 圖8為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的O存在的情況下,反應(yīng)過(guò)程中萘的轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物分布隨接觸時(shí)間的變化.當(dāng)含w(O)=0.30%時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率有微小的下降,均小于2%,四氫萘與十氫萘的量基本維持原趨勢(shì).當(dāng)含w(O)=3%時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率下降了8%~10%,特別是接觸時(shí)間為3 min時(shí),萘的轉(zhuǎn)化率甚至低于85%.反應(yīng)產(chǎn)物中,四氫萘的量有所上升,十氫萘的選擇性基本不變.

鄰甲酚的加氫脫氧主要是2條路徑[21]:一是先直接脫氧生成甲苯,再加氫飽和生成甲基環(huán)己烷;二是先發(fā)生加氫反應(yīng)依次生成鄰甲醛和2-甲基環(huán)己醇,再經(jīng)過(guò)脫氧反應(yīng)最終生成甲基環(huán)己烷.產(chǎn)物中主要有甲苯和甲基環(huán)己烷2種不含O的化合物.表2為當(dāng)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的O時(shí),鄰甲酚的轉(zhuǎn)化率和不含氧化合物的選擇性.當(dāng)含w(O)=0.30%時(shí),鄰甲酚保持超過(guò)99%的轉(zhuǎn)化率,且表現(xiàn)出良好的脫氧效果.隨著含氧量的增加,鄰甲酚的轉(zhuǎn)化率大幅下降,且不含氧產(chǎn)物選擇性明顯降低.

圖8 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)O的存在隨接觸時(shí)間對(duì)萘轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性的影響Fig.8 Naphthalene conversion,tetraline and decalin selectivity with addition of different mass fraction of o-cresol as a function of contact time

表2 不同氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)O下鄰甲酚轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物選擇性Tab.2 O-cresol conversion and product selectivity with different mass fractions of O

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí),C-O鍵的斷裂會(huì)更加困難,苯環(huán)的加氫飽和也受到抑制,特別是萘中第2個(gè)苯環(huán)加氫反應(yīng).針對(duì)煤焦油中含有較多的含氧化合物,需要對(duì)煤焦油進(jìn)行加氫脫氧或預(yù)先提酚處理,才能保證芳烴加氫飽和的良好效果.

2.4 低溫煤焦油中多種芳烴混合物的加氫飽和

選取低溫煤焦油中典型的各類化合物,配制煤焦油模擬混合物,在壓力為6 MPa,溫度為360℃,體積空速為0.8 h-1,氫油體積比為1 250:1的反應(yīng)條件下,考察其中的芳烴加氫飽和效果.煤焦油模擬混合物包含一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的芳烴類(鄰二甲苯10%、萘20%、菲15%),酚類(鄰甲酚25%),鏈烴類(正十六烷27%),雜原子類(DBT 1%、喹啉2%).表3為反應(yīng)前后芳烴類的含量變化.單環(huán)類芳烴鄰二甲苯很難加氫飽和,隨著芳烴中苯環(huán)數(shù)目的增加,轉(zhuǎn)化率大幅提高.混合其他種類芳烴后,萘的主要加氫產(chǎn)物由十氫萘變?yōu)樗臍漭?,這主要是因?yàn)榉茖?duì)十氫萘的生成產(chǎn)生了抑制作用[22].

表3 煤焦油模擬混合物中芳烴類轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物選擇性Tab.3 Aromatic hydrocarbons conversion and product se-______lectivity in simulative mixture of coal tar

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤焦油中的芳烴類化合物加氫飽和反應(yīng)遵循多環(huán)化合物(菲)>雙環(huán)化合物(萘)>單環(huán)化合物(鄰二甲苯),且芳烴類物質(zhì)之間存在相互影響.

3 結(jié) 論

本文以萘為煤焦油中芳烴的模型化合物,從反應(yīng)工藝的角度對(duì)萘催化加氫反應(yīng)進(jìn)行了研究,得出了以下結(jié)論:

(1)Mo NiWP/γ-Al2O3催化劑對(duì)萘的加氫飽和反應(yīng)具有很好的活性,最佳的反應(yīng)條件是壓力為4 MPa,溫度為320℃,氫油體積比為600:1,體積空速為2 h-1,適合實(shí)際的煤焦油加氫工程.

(2)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)雜原子的存在對(duì)萘的加氫反應(yīng)有不同的影響.0.01%的S和N幾乎對(duì)萘的轉(zhuǎn)化率沒(méi)有影響;隨著S、N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,萘的飽和受到抑制,特別是N的抑制作用更加明顯;O存在會(huì)抑制萘的加氫反應(yīng).

(3)芳烴類化合物加氫飽和反應(yīng)存在相互影響,其中萘的完全飽和反應(yīng)受到明顯的抑制.

在煤焦油加氫精制工程中,為了達(dá)到較好的脫芳烴效果,提出以下建議:

(1)采用兩步加氫精制工藝,其中第一步使用商用催化劑中具有良好脫硫、脫氮和脫氧效果的催化劑,減少原料中的S、N和O,第二步使用目前已廣泛應(yīng)用的商用加氫精制類催化劑進(jìn)行芳烴的飽和反應(yīng).

(2)在煤焦油加氫工程中,考慮預(yù)先提取原料中的主要含氧化合物(酚類),可以提高芳烴脫除的效果,同時(shí)具有一定的經(jīng)濟(jì)性.

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