中低温煤焦油选择性加氢制备BTX特性研究

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1、分类号：ＴＱ５３６学校代码：１０６９７密级：２０１５３１５３６：公开学号ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ颀Ｉｔ专业字位论文ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ中低温煤焦油选择性加氢制备ＢＴＸ特性研究学科名称：化学工程工专业学位类别：程硕士作者：雷雄指导老师：朱晨辉教授段宝民高工西北大学学位评定委员会二〇—八年六月AthesissubmittedtoNorthwestU

2、niversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringByXiongLeiSupervisor:ChenhuiZhuProfessorBaominDuanSeniorEngineerJune2018摘要煤焦油是煤热解过程中所产生的副产物，也是作为原油替代品之一的重要原料。由于国际油价调整、新能源汽车推广以及煤焦油制备汽柴油利润的严重下滑，煤焦油中富含的环烷烃、芳香烃等潜在资源转

3、化为芳烃、环烷烃等BTX类化工产品，可使煤焦油充分实现其利用价值。目前，BTX主要来源于催化重整石脑油、蒸汽裂化石脑油或高温煤焦油，而国内来源不足且产量紧缺。因此，本文分别以苯酚、粗酚和煤焦油馏分油为原料，采用固定床加氢脱氧试验逐步探索中低温煤焦油选择性加氢制备BTX等高附加值化学品的工艺条件与转化规律。本论文首先以苯酚模型化合物为原料，采用自制的四种不同钴钼比的加氢催化剂在固定床反应器上进行加氢脱氧试验。结果表明在FTO-b催化剂作用下，苯酚的转化率高达96%，产物中苯的选择性为65.2%，该

4、催化剂比表面积为261.52m²/g，平均孔径为10.82nm，且其具有较高含量的CoO和较多的酸中心，Co与Mo活性组分分散均匀，有利于提高加氢脱氧的活性。利用FTO-b催化剂对苯酚加氢脱氧的工艺条件进行了探索。结果表明，随温度的提高，苯酚的转化率增大，苯的选择性增加；随压力的增加，苯酚的转化率增加，苯的选择性先增加后减少，当压力达到6Mpa时，苯酚转化率达到最大。此外，由苯酚加氢脱氧过程的产物分布规律，初步得到反应路径。其次以粗酚为原料进行加氢脱氧工艺研究。结果表明，温度升高可促进吸热反应路

5、径DDO的表观活化能成正值，有利于芳烃中的官能团的脱除（酚脱氧和脱甲基反应），使得BTX选择性增加；当空速较小时可增大物料与催化剂的接触时间，粗酚的转化率及BTX的含量增加。此外，对粗酚加氢过程的碳数变化与转化路径进行了初步探索。最后以低于260℃的煤焦油馏分油为原料进行加氢脱氧工艺研究。结果表明，随温度升高，BTX的产量增加，且产物中的硫氮含量也显著降低；随空速的降低，BTX的含量增加；最佳工艺条件为温度380℃、压力6MPa、体积空速0.4h-1，在一定S/N含量下，催化剂具有较好的稳定性活

6、性和较长的寿命。对比各原料下的加氢脱氧结果，煤焦油中酚含量的降低可缓解多种类型反应在催化剂表面的竞争吸附，也能够使得煤焦油的加氢脱硫、加氢脱氮及芳烃饱和和裂化得到促进，使得粗酚加氢脱氧产物中BTX的选择性明显比煤焦油馏分油加氢脱氧中BTX的选择性高。关键词：中低温煤焦油，加氢脱氧，反应路径，工艺条件，BTXiAbstractCoaltarisaby-productproducedduringthepyrolysisofcoalandisalsoanimportantrawmaterialforc

7、rudeoilsubstitutes.Theinternationaloilpriceshocksandthepromotionofnewenergyvehicles,coaltartoproducegasolineanddieselprofitsfellsharply,Therefore,itisverynecessarytomakefulluseofthesubstancesincoaltar.Thecoaltarsarerichinnaphthenes,aromatichydrocarbo

8、ns,andotherpotentialresources,andareconvertedintoaromaticsandnaphthenicschemicalproducts,whichcanbetterreflecttheutilizationvalueofcoaltar.Atpresent,thesourceofBTXismainlyobtainedfromthecatalyticreformingofnaphtha,steamcrackednaphtha,orhigh-temperatu