加氢残渣中有机质的性质及研究.pdf

第44卷第12期
化工技术与开发
Vol 44 No 12
2015年12月
Technology Development of Chemical Industry
Dec.2015
加氢残渣中有机质的性质及研究
张瑞,李峰
陜西省石油化工研究设计院,陕西西安710054)
摘要:对煤焦油加氢残渣中的有机质和灰分进行分离,并对其基本性质进行分析,发现其中沥青质含量很高
碳氢比高,适宜于制备碳素材料前驱体一中间相沥青。采用热转化法制备中间相沥青,并对其进行表征。
关键词:加氢残渣;沥青质;中间相
中图分类号:TQ529.
文献标识码:A
文章编号:1671-990201512-000-03
我国是一个典型的“富煤贫油”国,煤炭资源探
利用这部分加氢残渣提取有价值的产品,不但
明贮量远远大于石油贮量,同时我国又是世界上最能有效地完善煤焦油加氢工艺技术,提高加氢过程
大的焦炭生产国和消费国,每年有600-800万t的效率,同时可以为加氢残渣寻找高附加值的利用途
煤焦油产量,目前主要用作炭黑原料油、燃料油和沥径。因此煤焦油加氢残渣的高附加值利用技术的发
青调和油,或分离得到萘、蒽苊、菲、咪唑等粗产品,展,无论从能源高效利用,还是从环境保护的角度出
但这些方法的综合经济性都较差,尤其是作为低档发都是相当必要的9。
燃料油消耗,除经济性差外,对环境污染严重。
本文依据煤焦油加氢残渣富含沥青类物质、灰
面对国际市场油价不断攀升、世界石油储量逐分较少的特点,对有机质进行分析,提出利用加氢残
渐枯竭的情况,煤(煤焦油)加氢成为热点。专家渣中的有机质制备中间相沥青这一技术方向。
介绍,仅以目前我国在建、拟建的总产能达1700万
a2的中低温煤焦油加氢项目为例,每年即可获1加氢残渣中有机质的性质分析
得1660万t清洁液体燃料,对缓解我国石油供应压
煤焦油加氢残渣外观为不规则的块状,主要组
力将产生积极而深远的影响。
成为未转化的煤焦油沥青和灰分(催化剂及杂质)。
目前国内煤焦油加氢生产轻质燃料油产业已得加氢残渣是煤焦油加氢制备燃料油品过程中,经过
到了快速发展,国内主要的中低温煤焦油加氢技术高温高压反应,减压闪蒸塔固液分离得到的工艺副
为全馏分加氢工艺、宽馏分加氢工艺、延迟焦化-焦产物。由于加氢残渣中的沥青类物质长期处于高温、
油加氢工艺以及VCC工艺技术。在全馏分加氢工高压和富氢的环境中,使得其C、H等微观组分发生
艺中,煤焦油屿催化剂混合,进入高温高压反应器,变化。表1为煤焦油加氢工艺副产加氢残渣的元素
在催化剂条件下加氢反应,将煤焦油转化成清洁的分析。从表1中可以看到,加氢残渣中的碳氢比和
便于运输和可以使用的液体燃料(汽油、柴油等),以煤焦油相比较,有较大变化,氢含量有较大提高。
及部分化工原料。在煤焦油加氢过程中,其主要目
表1加氢残渣的元素
标产品是液化油品,在目标产品的固液分离工艺中,
Tab 1 Ultimate analysis of Residue
减压闪蒸塔同时会有反应残留物(煤焦油加氢残渣)元素分析C
N
SI
生成,这些加氢残渣一般为总进料量的10%~30%
86.58
1.175.851.03
左右,主要组成为沥青类物质和灰分(催化剂和其它
在以煤沥青为原料制备中间相沥青的工艺中,
杂质)?。由于煤焦油的特性,残渣中沥青类物质首先要对媒沥青进行加氢反应,只有提高沥青中的
的含量比较髙。
氢含量,才能保证中间相的形成和团聚。这也为加
基金项目:狭西省科技攻关项目(2013K11-30)
作者简介:张瑞(1974),男,高级工程师,陕西西安人,主要从事精细化学品的研发。电话:1389185385,E-mail:pei_dhs@126.com
收稿日期:2015-10-14
第8期
张瑞等:加氢残渣中有机质的性质及研究
氢残渣中的沥青质制备中间相沥青提供可能
气体。对得到的中间相沥青(粗品)进行精制,去除
由于作为加氢原材料的煤焦油其特点是灰分很其中的喹啉不溶物,得到最终产品一中间相沥青。
少,所以加氢残渣中的灰分主要为反应过程中加入实验中,对得到的中间相沥青产品进行表征,在偏光
的催化剂。在实际研究中,只需对有机质和灰分进显微镜下观察中间相形貌特征。
行分离,即可得到有用的有机质。对于加氢残渣中
的有机物提取实验,采用正己烷和四氢呋喃分步抽
提法即可。溶剂分离结果见表2。
表2加氢戏渣的萃取结果
Tab. 2 Extraction results of hydrogenation residue
正已烷可溶物(油分)%沥青质/%
TTHFT
35.90
54.04
10.06
从表2可以看出,煤焦油加氢残渣中的有机物
含量很高,约为90%,其中沥青质超过54%。四氢
图1在420℃、2h得到的产物偏光显微镜照片
呋喃不溶物(THI)为加氢残渣中的灰分(催化剂
Fig. 1 The micrographs of products
和杂质)。加氢残渣中富含有机质的特点,使利用加
从图1中可以看到,中间相的各向异性光学
氢残渣制备碳素材料前驱体一中间相沥青成为可性能较为明显。通过该热转化反应,可以将加氢
能。因此,对加氢残渣进行制备特碳材料的研究,也残渣中的沥青质,转化为特碳材料前驱体一一中间
将具有实际意义。对这部分有机质的研究和利用,相沥青,该方法得到的中间相沥青,中间相转化率
一方面可以降低加氢的成本,提高经济效益,另
≥70%。
方面也解决了环境污染问题,资源也能够得到合理
的利用。
3总结
2加氢残渣中有机质制备中间相沥青氢比高、芳烃含量也较高,适官于制备特碳材料的前
中间相沥青(液晶相沥青)是一种由相对分子驱体
质量为370~-2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混
对加氢残渣进行溶剂抽提分离,有机物含量高
合物。它作为一种典型的碳质中间相原料,由于性约为90%
能优异、较高的炭产率和可加工性强等优点而被公
以加氢残渣中的有机物为原料,通过热转化反
认为是高级功能碳材料的优秀前驱体,比如制备针应制备中间相沥青,中间相性能明显,中间相转化率
状焦、中间相沥青基碳纤维、中间相沥青基泡沫炭、在70%以上。
中间相沥青基电极材料、中间相沥青基碳/碳复合
对煤焦油加氢残渣进行开发硏究,不仅能有效
材料等。这些功能性材料将在国防工业、航空航天、提高加氢残渣的附加值,同时可以拓宽碳材料前躯
尖端科技、日常生活等领域发挥巨大的作用。中间体的来源。
相最大的特征在于各向异性的光学特征。
参考文献:
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