中低温煤焦油重质组分分析及其加氢性能研究

发布时间：2020-05-28 07:58

【摘要】：中低温煤焦油重质组分指煤焦油蒸馏分离后得到的沸点大于350 ~oC的组分,由于其沸点高、相对分子量大、杂原子含量多,且分子中同时含有多种杂原子,其详细的结构组成尚不清楚。随着轻质油品需求的日益增长以及全球范围内原油资源的重质化趋势增加,重质油的利用得到重视,如何将重油转化为轻质油和其它化工原料是重油加工中首要解决的问题。掌握重质组分的结构特性对后续的合理加工和利用及其加氢性能研究有一定的现实意义和工业应用价值。本文选取中低温煤焦油重质组分为研究对象,按照溶解度和沸点的不同将其分离,分别得到饱和分、芳香分、胶质和沥青质四个族组分以及276-410 ~oC,410-441 ~oC,441-471 ~oC,471-501 ~oC和501 ~oC五个馏分段。利用元素分析、凝胶色谱分析、红外光谱、紫外光谱以及同步荧光光谱对得到的族组分和馏分段进行了表征。在中低温煤焦油重质组分的分析的基础上,采用间歇釜式反应加氢实验分别考察了重质组分、重质组分甲苯可溶物、410-441 ~oC及501 ~oC馏分段的加氢裂化特性,初步探索生物质在重质组分加氢过程中的作用。主要结果如下:1.重质组分族组分含量测定。通过索氏抽提和柱层析结合的方法得到重质组分的不同馏分,其中饱和分、芳香分、胶质和沥青质的含量分别为16.90 wt%、21.30 wt%、20.10 wt%和29.90 wt%。四组分分子量大小:沥青质胶质芳香分饱和分。2.重质组分族组分结构分析。重质组分饱和分以大量的脂肪烃为主,芳香分、胶质和沥青质均具有明显的缩合芳香环结构,芳香分主要以三环和四环芳烃为主;胶质主要以三环芳烃为主,还有少量的四环和五环芳烃;重质组分沥青质主要以五环芳烃为主。沥青质和胶质中氧的存在形式主要是酚羟基,芳香分中的氧主要以醚键形式存在。3.重质组分减压馏分段含量及其族组分含量测定。重质组分减压蒸馏得到270-410 ~oC、410-441 ~oC、441-471 ~oC、471-501 ~oC以及501 ~oC五个馏分段。其含量分别为10.40 wt%、31.80 wt%、9.50 wt%、16.10 wt%和30.50wt%。随着馏分段温度的升高,饱和分及芳香分的含量逐渐下降,胶质和沥青质的含量逐渐增加。甲苯不溶物主要存在于501 ~oC馏分段。4.重质组分减压馏分段结构分析。各馏分段的主要官能团和化学结构与重质组分族组分相似,501 ~oC的馏分主要以三环和四环芳烃为主。且随着馏分段温度的升高,组分的侧链也在增多。5.重质组分及甲苯可溶物和减压馏分段加氢实验。对比加氢反应结果,重质组分甲苯可溶物相比重质组分整体加氢效果有较大的提升,油收率由40.37 wt%增加到60.06 wt%。410-441 ~oC馏分段的加氢性能明显优于501~oC馏分,油收率分别为81.38 wt%和6.06 wt%。6.生物质在重质组分加氢过程中的作用。生物质与重质组分在H_2压力为6 MPa,供氢溶剂四氢萘存在下,共加氢研究发现,生物质的添加促进了重质组分的加氢轻质化。在不添加催化剂的情况下,生物质与重质组分共加氢与单独重质组分加氢相比,油产率由66.63 wt%提高到75.43 wt%。
【图文】：

减压蒸馏装置,减压蒸馏

减压蒸馏装置
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ523.6

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