煤直接液化低分油加氢脱硫脱氮反应动力学研究

为了进一步了解煤直接液化油中硫氮化合物的形态和性质,采用石油研究中的先进分析手段GC-PFPD和GC-NCD,对煤直接液化低分油进行了分析,获得了详细的硫氮化合物组成含量。结果发现:煤直接液化低分油中含有大量的杂环化合物,S主要以苯并噻吩类和二苯并噻吩类化合物存在,N主要以五元环化合物形式存在。在高压釜中进行了催化剂添加量和不同温度条件下的加氢实验,对总硫总氮的加氢反应动力学进行了研究。通过计算得到了高压釜煤液化油加氢脱硫反应的一级反应动力学模型,且通过模型计算的S含量与反应实测的S含量相对误差仅为7.8%;对实验得到的震荡式高压釜中煤液化油加氢脱氮反应的一级反应动力学模型进行验证,发现相对误差也仅为0.97%。     

石油系加氢精制剂用于煤直接液化油的研究

以煤直接液化低分油为原料,对几种国内外的石油系加氢精制催化剂进行了不同工艺的条件实验.结果表明,催化剂Cat-A具有相对好的加氢脱氮率,催化剂Cat-B具有相对好的加氢脱硫率,而催化剂Cat-C具有非常好的加氢脱硫率,但其氮脱除率很低.实验得到加氢精制较适宜的反应条件为:压力10MPa,温度350℃,氢油体积比800:1左右.实验发现几种催化剂较易失活,在微反装置上连续运转一周后,催化剂Cat-A的活性下降20%左右.     

煤直接液化制油技术研究现状及展望

煤直接液化制油技术是促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供需矛盾、保障我国能源安全的重要途径。为全面了解煤液化反应机理、动力学、催化剂及工艺的全过程,促进煤直接液化技术基础研究的快速进步和新工艺的开发,笔者综述了国内外在煤加氢液化反应机理、反应动力学、催化剂以及液化工艺方面取得的研究成果,重点介绍了德国IGOR、日本NEDOL和我国的神华煤液化工艺,分析了这些典型煤液化工艺的开发历程和特点;指明了煤直接液化制油技术发展趋势。煤的加氢液化反应是自由基反应机理,是一系列顺序反应和平行反应的综合结果,包含煤的热解、自由基加氢、脱杂原子和缩合反应等,总体上以顺序反应为主。借助同位素示踪、原位实时检测、等离子体技术以及微波快速加热技术等现代分析方法和试验手段,重点研究自由基的产生速率、活性氢产生速率及定量传递机理,有助于深入认识和精准阐明煤加氢液化反应机理。各国学者利用不同的研究方法,针对不同煤种、催化剂、工艺条件和供氢溶剂等,建立了各种各样的动力学模型。动力学模型从单组分到双组分和多组分,从连续反应、平行反应到复杂的网络反应,从最初的一步反应到后来较为合理的多段反应,模型越来越复杂,越来越接近工业应用。根据反应阶段不同进行分段处理的多组分"集总"反应动力学模型将是今后煤加氢液化反应动力学发展的主要方向。借助先进分析手段及科学的处理方法,建立真正揭示不同条件下煤液化动力学规律的通用型动力学模型是未来的发展趋势。借助纳米合成、等离子体等高新技术,调控组分配伍、降低催化剂粒径、优化制备方法是制备高活性催化剂的有效手段。强化系统合理配置和优化集成,重视煤的温和液化和分级转化,优化产品结构,发展直接液化-间接液化耦合技术是煤直接液化未来的发展趋势。     

Ni-Mo/Al_2O_3催化剂对废轮胎液化油催化加氢特性研究

以Ni-Mo/Al_2O_3为催化剂,利用1.8 L高压反应釜考察反应温度和氢压对废轮胎液化油加氢转化及脱硫、脱氮效果的影响。结果表明,通过提高反应温度和氢压,可以促进液化油中重组分的转化和硫氮元素的脱除,反应温度和氢压对于脱硫效果影响较明显,而对脱氮效果影响较小。在反应温度410℃、氢压8 MPa和停留时间2 h条件下,重组分全部转化,轻质油收率78%,脱硫率和脱氮率分别达到93.60%和35.63%,其中,汽油馏分中硫、氮含量较低,分别为10.72 mg·L~(-1)和12.04 mg·L~(-1)。     

煤液化中油馏分加氢精制和加氢裂解的研究

本文采用两段加氢精制工艺,对煤液化中油馏分的精制进行了系统的研究。研究发现,使用3665、3822两种催化剂,能一次获得符合加氢裂解要求的产品,脱氮率达99.9％。研究证明,两段精制工艺适合煤液化中油的加氢脱杂原子,第一段主要作用是进行加氢饱和,可采用活性较低的催化剂或在缓和的条件下进行,第二段作用是开环加氢脱氮。本文还研究了反应条件对脱氮率、H/C原子比、产品族组成、芳香度等的影响。     

固定床轻石脑油催化加氢脱硫研究

在200 mL固定床催化加氢装置上考察了Co-Ni-Mo-W四元复合催化剂在轻石脑油催化加氢的脱硫效果,考察了反应温度,氢气分压、空速、氢油体积比等工艺条件对加氢脱硫反应的影响。实验结果表明：Co-Ni-Mo-W四元复合催化剂具有良好的脱硫脱烯效果,脱硫效率平均为99%,烯烃脱除率可达98.6%。在中低压低温时有效脱除...     

低温热解焦油中油馏分加氢脱氮和芳烃加氢宏观动力学的研究

在滴流床反应器装置上,采用3822催化剂对天祝煤MRF工艺热解焦油210℃～360℃馏分进行了加氢处理,考察了加氢处理工艺条件对加氢脱氮和芳烃加氢饱和反应过程的影响,根据加氢产品性能数据发现,加氢脱氮反应宏观动力学可用假一级反应模型表示,总芳烃和多环芳烃加氢反应均符合一级动力学反应。     

沸腾床加氢工艺在煤直接液化项目中的应用及优化

简述了T-Star沸腾床加氢工艺的特点,并分析了其技术优势。介绍了T-Star沸腾床加氢工艺在神华煤直接液化项目中的应用,该工艺操作稳定,产品完全能够满足配套神华煤直接液化工艺的需要。详细介绍了T-Star工艺在催化剂优化、催化剂脱油系统改造和反应系统注水优化等方面情况。生产运行实践表明,T-Star工艺运用在神华煤直接液化项目中具有较好的经济效益和社会效益。     

煤直接液化粗油提质加工工艺研究现状

分析对比了煤直接液化油的汽油和柴油馏分与石油基汽油和柴油馏分杂原子含量和族组分的差异,指出煤直接液化油中氮和芳烃含量高,需要经过苛刻的加工改质,才能作为车用内燃机燃料使用。介绍了煤液化粗油提质加工的研究现状,讨论了油品加氢催化剂和不同馏分产物的加氢提质工艺,展望了该工艺的发展趋势。     

煤直接液化柴油深度加氢脱芳烃反应动力学

为了研究煤直接液化柴油加氢脱芳烃反应规律,采用贵金属加氢催化剂在30 mL连续加氢实验装置上对煤直接液化柴油进行了深度加氢实验,考察了不同反应压力6～12 MPa,反应温度80～240℃,体积空速0.4～1.2 h-1条件下煤直接液化柴油芳烃饱和行为。研究表明,在合适的加氢条件下产品油中芳烃质量分数可以降低到0.01%以下。将外扩散传质过程与芳烃加氢反应过程相结合,通过动力学方程推导建立了直接液化柴油芳烃加氢反应动力学模型方程。模型预测结果表明,随着流体空塔流速提高,外扩散有效因子先增大然后趋于1,芳烃转化率呈先增大后趋于不变;反应温度越高,消除外扩散影响所需的流体空塔流速越大。可通过模型预测得到,在消除外扩散影响下,保证直接液化柴油馏分油加氢后芳烃含量低于0.01%所需的反应温度和体积空速。     

神华煤直接液化示范工程废水处理工艺分析

神华煤直接液化示范工程中来自煤液化、加氢稳定、加氢改质和硫磺回收等装置排出的含硫、含酚等高浓度污水以及循环水场排出的含盐污水,由于废水排放量大、浓度高,国内外没有类似的处理经验可借鉴。根据污水排水的水质差异和废水回用的要求,增加了废水处理的难度。详细介绍了煤直接液化示范工程废水处理工艺流程与特点,并通过监测结果表明,煤直接液化产生的废水达到了循环冷却补充水的水质标准,充分体现了废水再生利用的原则。     

蜡油加氢脱硫集总动力学模型研究

以减压蜡油（VGO）加氢脱硫（HDS）小试实验数据为基础,针对VGO HDS反应速率快慢,将原料中硫化物划分为快反应速率、中反应速率、慢反应速率3个集总,建立VGO HDS反应三集总动力学模型,并采用Levenberg-Marguardt算法对模型参数进行了求解。结果表明,该模型平均相对误差仅为5.18%,预测值可靠,外推性良好,模型参数计算结果符合加氢反应规律。通过模型计算,分析了液时空速、反应温度、反应压力对VGO HDS过程的影响,得到了HDS详细的反应规律,可为VGO HDS反应集总动力学研究和实验分析提供参考。     

柴油加氢脱硫催化剂的研究进展

随着环保问题越来越受到世界各国的重视,各国相继推出了高质量的清洁燃料标准。低硫化是柴油清洁利用的发展趋势,研制开发高效稳定的加氢脱硫催化剂是加氢脱硫技术研究的主要方向之一。本文主要阐述了国内外在柴油加氢脱硫方面的研究成果,主要分析了柴油加氢脱硫反应机理、柴油加氢脱硫催化剂的主催化剂、助剂和载体的研究进展。分析表明,柴油加氢脱硫的主要路径是直接脱硫和加氢路径,而柴油中受空间位阻影响大的4.6-二甲基二苯并噻吩的脱除路径主要是加氢路径和烷基转移路径。文章从柴油加氢脱硫催化剂的组成和结构分析了催化剂的加氢脱硫机理,得到加氢脱硫活性与催化剂的表面微观结构紧密相关。分析了近年来催化剂载体的研究进展,发现柴油加氢脱硫催化剂的载体主要是氧化铝及改性的氧化铝。     

Experimental and theoretical study of microwave enhanced catalytic hydrodesulfurization of thiophene in a continuous-flow reactor

Hydrodesulfurization (HDS) of thiophene, as a gasoline model oil, over an industrial Ni-Mo/Al₂O₃ catalyst was investigated in a continuous system under microwave irradiation. The HDS efficiency was much higher (5%–14%) under microwave irradiation than conventional heating. It was proved that the reaction was enhanced by both microwave thermal and non-thermal effects. Microwave selective heating caused hot spots inside the catalyst, thus improved the reaction rate. From the analysis of the non-thermal effect, the molecular collisions were significantly increased under microwave irradiation. However, instead of being reduced, the apparent activation energy increased. This may be due to the microwave treatment hindering the adsorption though upright S-bind (η¹) and enhancing the parallel adsorption (η⁵), both adsorptions were considered to favor to the direct desulfurization route and the hydrogenation route respectively. Therefore, the HDS process was considered to proceed along the hydrogenation route under microwave irradiation.     

煤直接液化性能的影响因素浅析

发展煤直接液化技术是我国缓解石油供需矛盾和保障能源安全的一个较好的战略选择,但影响煤直接液化性能的因素很多,对这些影响因素进行阐述分析是该技术进一步发展的关键。本文首先在反应原料方面,主要综述了煤的煤化程度、官能团、显微组分和无机矿物质,催化剂的种类、特点、作用、添加量和研究热点,溶剂的种类、作用和研究现状,反应气氛的种类和作用,并指出：煤化程度适中、镜质组含量较高、灰分较低的煤更适宜作为直接液化原料;煤粉担载的原位合成高分散铁基催化剂性能较好,并且经过了工业装置的验证;含有较多部分氢化稠环芳香烃的物料适宜作为煤直接液化溶剂;氢气提供活性氢的机理及其他廉价气体替代氢气气氛还需进一步研究。然后在工艺条件方面,主要分析讨论了反应温度、反应压力、煤浆浓度、进料空速和气液比高低的影响,认为需综合考虑较高的油收率和装置处理量及装置的平稳运行,选择适当的工艺条件。最后指出这些工作将为煤直接液化技术的完善提供一定的参考,我国的煤直接液化产业也将取得良好的发展前景。     

Upgrading Siberian (Russia) crude oil by hydrodesulfurization in a slurry reactor: A kinetic study

Hydrodesulfurization (HDS) of sour crude oil is an effective way to address the corrosion problems in refineries, and is an economic way to process sour crude oil in an existing refinery built for sweet oil. In the current study, the HDS of Siberian crude oil was carried out in a slurry reactor. The Co-Mo, Ni-Mo, and Ni-W catalysts supported on γ-Al₂O₃ were compared at the temperature of 340℃ and the pressure of 4.5 MPa. The HDS activity follows the order of Co-Mo > Ni-Mo > Ni-W at a high concentration of H₂S, and the difference between Co-Mo and Ni-Mo becomes insignificant at a low concentration of H₂S. The influence of reaction temperature 320-360℃ and reaction pressure 3-5.5 MPa was investigated, and both play a positive role in the HDS reaction. A kinetic model over Ni-Mo/Al₂O₃ in the slurry reactor was established. The activation energy is estimated as 60.34 kJ·mol^-1; the orders of sulfur components and hydrogen partial pressure are 1.43 and 1.30, respectively. The kinetic parameters are compared with those in a trickle-bed reactor, implying that the mass transfer is greatly enhanced in the slurry reactor. The back mixing effect is present in the slurry reactor and can be reduced by a multi-stage design, which would lead to higher reactor efficiency in industrial application.     

Catalyst particle shapes and pore structure engineering for hydrodesulfurization and hydrodenitrogenation reactions

Catalyst particle shapes and pore structure engineering are crucial for alleviating internal diffusion limitations in the hydrodesulfurization (HDS)/hydrodenitrogenation (HDN) of gas oil. The effects of catalyst particle shapes (sphere, cylinder, trilobe, and tetralobe) and pore structures (pore diameter and porosity) on HDS/HDN performance at the particle scale are investigated via mathematical modeling. The relationship between particle shape and effectiveness factor is first established, and the specific surface areas of different catalyst particles show a positive correlation with the average HDS/HDN reaction rates. The catalyst particle shapes primarily alter the average HDS/HDN reaction rate to adjust the HDS/HDN effectiveness factor. An optimal average HDS/HDN reaction rate exists as the catalyst pore diameter and porosity increase, and this optimum value indicates a tradeoff between diffusion and reaction. In contrast to catalyst particle shapes, the catalyst pore diameter and the porosity of catalyst particles primarily alter the surface HDS/HDN reaction rate to adjust the HDS/HDN effectiveness factor. This study provides insights into the engineering of catalyst particle shapes and pore structures for improving HDS/HDN catalyst particle efficiency.     

神华上湾煤恒温阶段直接液化反应动力学

为考察神华上湾煤的直接液化性能及反应动力学,以加氢蒽油-洗油混合油作为溶剂、负载型FeOOH作为催化剂,在0.01 t·d^-1煤直接液化连续实验装置上考察了不同反应温度（435~465℃）、不同停留时间（7~110 min）下液化产品组成的演变规律。研究发现,随着煤的裂解及加氢反应的进行,煤及沥青类物质（PAA）收率不断减小,重质液化产物逐步向轻质液化产物转化。当反应温度为455℃、停留时间为90 min时,煤转化率为90.41%（质量分数（,油收率为61.28%（质量分数（。随着反应条件进一步苛刻,油收率下降。基于上湾煤直接液化反应特性及其产物收率变化规律建立了11集总煤直接液化反应动力学候选模型,以BFGS优化算法对实验数据搜索、选优,确定了动力学模型参数。检验结果表明所建立的动力学模型可用于恒温阶段直接液化行为的模拟计算。