煤基航天煤油基础油加氢脱金属工艺优化及动力学研究

发布时间：2021-04-06 08:34

　　在小型固定床加氢装置上,进行了煤基航天煤油基础油加氢脱金属（HDM）实验,通过响应面分析法优化了HDM工艺条件,研究了反应压力、LHSV和反应温度对HDM反应的影响。根据实验数据,采用Levenberg-Marquardt法对各动力学参数拟合,建立了煤基航天煤油基础油HDM反应动力学方程。实验结果表明,在高温、高压和低LHSV条件下HDM反应达到了较好的脱除效果,且对HDM反应影响最大的因素是LHSV,其次是反应温度和反应压力。优化得到的HDM工艺条件为:反应压力11.64 MPa、LHSV1.6 h^-1、反应温度621.9 K;加氢后产品油中金属含量预期可降至1.28μg/g。煤基航天煤油基础油HDM反应为1.1级反应,活化能为87 544 J/mol,模型相对误差为3.51%。 

【文章来源】：石油化工. 2020,49(09)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

反应压力对加氢后产品油中金属含量的影响

图2为LHSV对煤基航天煤油基础油加氢后产品油中金属含量的影响。由图2可知，产品油中的金属含量随着LHSV的增大而增加，且增幅较为明显。这可能是因为在低LHSV操作条件下，原料在反应器中停留时间长，且催化剂能够很好地被润湿，使原料油快速进入到催化剂表面，从而有利于HDM反应的进行。若是LHSV较高，反应器中的反应物与生成物高度返混，使一些未参加反应的反应物与产物一起从反应器的出口管流出，并且缩短了反应器中反应物的停留时间，因此LHSV与产品油中的金属含量呈正相关[6]。虽然降低LHSV能减少油品中的金属含量，但是在实际生产中，过低的LHSV会影响装置的处理能力，也会使催化剂与反应物接触时间过长从而导致多余物质生成以及催化剂结焦失活。因此，考虑到经济性和反应性，LHSV的最佳范围可选为1.6～1.9 h-1。2.1.3 反应温度的影响

图3为反应温度对煤基航天煤油基础油加氢后产品油中金属含量的影响。由图3可知，产品油中的金属含量随着反应温度的增加先急剧下降，603K后下降速度变缓。这可能是因为HDM反应主要受动力学控制，受热力学平衡影响较小，反应速率常数会随着温度的增大而增大，因此产品油中的金属含量随温度的增大而减小。此外，升高温度降低了煤基航天煤油基础油的黏度，增大了油品向催化剂孔道内的扩散速率，进而提高了催化反应速率。煤基航天煤油基础油HDM反应应在高温条件下进行，但是过高的温度会让催化剂很快失活，减少了催化剂的使用寿命。因此，反应温度的最佳范围可选为613～623 K。2.2 响应面分析

【参考文献】：
期刊论文
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[2]渣油加氢脱金属两集总动力学模型的建立[J]. 葛海龙,陈博,孟兆会,杨涛.  炼油技术与工程. 2019(04)
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[5]中低温煤焦油加氢脱金属动力学研究[J]. 马伟,李冬,李稳宏,雷雨辰,滕家辉,李琳.  石油化工. 2011(07)
[6]沸腾床渣油加氢脱金属工艺条件的研究[J]. 郑振伟,韩照明,葛海龙,杨涛,贾丽.  当代化工. 2011(01)
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[8]燃料柴油中金属离子的测定[J]. 刘一平,王燕,王南康.  微电子技术. 2003(01)



本文编号：3121127