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廢塑料油加氫精制的研究

文檔作者：尹航徐玉林于廷云陳仲夏文檔來(lái)源： I．中油遼河油田公司高升采油廠 2．撫順石化公司熱電廠 3．遼寧石油化工大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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第44卷第8期
201 5年8月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．44．N0．8
August，201 5
廢塑料油加氫精制的研究
尹航 ，徐玉林 ，于廷云3 陳仲夏。
(I．中油遼河油田公司高升采油廠，遼寧盤(pán)錦124125； 2．撫順石化公司熱電廠，遼寧撫順113001
3．遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧撫順1 13001)
摘 要： 實(shí)驗(yàn)以廢塑料油為原料，在Zr／ —A1 O，一HY催化劑的作用下進(jìn)行加氫精制反應(yīng)，探究了反應(yīng)溫
度、壓力、空速以及氫油比等因素對(duì)加氫精制效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明，加氫精制效果最佳條件為：反應(yīng)溫度為
210 、反應(yīng)壓力為6．0 MPa、空速0．5 h 以及氫油比為800：1。柴油收率為83．0％。加氫后得到的柴油凝點(diǎn)為
一12℃ ，色度為1．0，閃點(diǎn)為54．2，十六烷值為53．7。
關(guān)鍵詞：廢塑料油；加氫精制；柴油；收率
中圖分類號(hào)：TQ 320．9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671—0460(2015)08—1803—02
Research on Hydr0genati0n Refining of W aste Plastic Oil
YINHang ，XVYu lin ，YU Ting-yun ，CHEN Zhong-xia3
(1．PetroChina Liaohe Oil Field Company Gaosheng Oil Production Plant，Liaoning Panjin 124125，China；
2．ThermalPowerPlant ofFushunPetrochemicalCompany,LiaoningFushun 113001，China；
3．Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 1 13001，China)
Abstract：Waste plastic oil was hvdrogenated in the presence ofZr／y-A120 -HY catalyst．E旋ct ofreaction temperature，
pressure，space velocity and hydrogen to oil ratio on hydrotreating effect was investigated．Experimental results show
that the optimal reaction conditions are as follows：refining temperature 2 1 0 ℃ ．pressure 6．0 MPa．space velocity 0．5
h and hydrogen to oil ratio 800：1．Under above conditions．the diesel yield can reach to 83．O％ ．After hydrogenated．
the solidifying point ofdiese1 iS．12 ℃ ，the chroma iS 1．0，the flash point iS 54．2 and the cetane number iS 53．7．
Key words： ste plastic oil；Hydrogenafion refining；Diesel；Yield
目前，塑料制品深入到人們生活的各個(gè)方面，
在方便人們生活的同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大的壓
力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2009年以來(lái)，我國(guó)每年塑料實(shí)際消
費(fèi)量超過(guò)4 000萬(wàn)t，而回收率僅有26％左右 。對(duì)
于這些“白色污染”的處理方式主要有三種：一是
掩埋處理，會(huì)占用大量土地、造成土地板結(jié)；二是
焚燒處理，會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體污染環(huán)境；三是回
收利用 ?；厥绽檬谴龠M(jìn)廢塑料再資源化的有效
方式，尤其是將其油化處理。在當(dāng)前能源緊張的情
況下，廢塑料油化利用具有廣泛的應(yīng)用前景。但是
在實(shí)際應(yīng)用中，廢塑料油顏色深碳鏈長(zhǎng)氣味難聞無(wú)
法直接利用，因此對(duì)廢塑料油進(jìn)行加氫精制成為其
實(shí)際利用的重要工藝環(huán)節(jié) 。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑
儀器：(1)加氫裝置，自制；(2)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾
儀，沈陽(yáng)施博達(dá)儀器儀表有限公司；(3)十六烷值
機(jī)，北京蘭鉑。
試劑：(1)原料：廢塑料油(某煉油廠)；(2)
催化劑：Zr／y—A1 0 一HY；(3)硫化劑：5％的硫化
劑、航空煤油。
1．2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1．2．1 預(yù)硫化過(guò)程
把催化劑填裝在固定床反應(yīng)器，硫化劑經(jīng)換熱
器和加熱爐加熱，然后氫氣混合進(jìn)入固定床反應(yīng)器，
在氫壓下發(fā)生預(yù)硫化反應(yīng)。
圖1 加氫精制裝置圖
Fig．1 The device for hydrOgenati0n refining
1一原料油罐；2-計(jì)量泵；3-預(yù)熱器；4、5-壓力表；7-加氫精制反應(yīng)器
6、8-控溫系統(tǒng)；9-冷凝灌；1O一成品油罐；1 1-尾氣處理器
收稿日期： 201 5-03-06
作者簡(jiǎn)介：尹航(1987一)，男，遼寧赤峰人。E-mail：czxhxx@126．CON。
通訊作者：于廷云(1 964一)，男，副教授，研究方向。E-mail：34931 9289@qq．com。
1804 當(dāng) 代 化 工 201 5年8月
1．2．2 加氫精制過(guò)程
經(jīng)堿洗酸洗之后的廢塑料油經(jīng)換熱器和加熱
爐加熱至220 cC與氫氣混合進(jìn)入固定床反應(yīng)器，在
zr／ —A1zO 一HY催化劑作用下進(jìn)行加氫精制反應(yīng)，使
烯烴、芳烴選擇加氫飽和并脫除硫和氮等雜質(zhì)。反
應(yīng)溫度為210 ，反應(yīng)壓力為6．0 MPa。反應(yīng)得到
加氫柴油。依次改變反應(yīng)條件，進(jìn)行不同條件下的
加氫精制。
2 結(jié)果與討論
2．1 溫度對(duì)加氫精制效果的影響
溫度是加氫精制反應(yīng)的主要影響因素，在通常
情況下，隨著反應(yīng)溫度的升高，不飽和鍵加氫還原
速度加快，柴油的產(chǎn)率隨著溫度的升高而提高。當(dāng)
溫度升高到一定范圍之后，不飽和鍵加氫速度變化
已不大，溫度進(jìn)一步升高柴油的產(chǎn)率降低，見(jiàn)圖2，
可能是因?yàn)镃—C鍵斷裂嚴(yán)重，產(chǎn)生了過(guò)多的小分子
物質(zhì)。因此，當(dāng)溫度為210℃時(shí)較為適宜。
反應(yīng)溫度／℃
圖2 溫度對(duì)加氫精制效果的影響
Fig．2 Efect of temperature on hydrogenation refining
2_2 壓力對(duì)加氫精制效果的影響
圖3 壓力對(duì)加氫精制效果的影響
Fig．3 Effect of pressure OU the hydrogenation refining
隨著反應(yīng)壓力的增大，柴油產(chǎn)率也不斷增大，
但是當(dāng)壓力增大到6．0 MPa以后，柴油產(chǎn)率開(kāi)始降
低，見(jiàn)圖3。這是因?yàn)榧託浞磻?yīng)是體積縮小的反應(yīng)，
增大壓力有利于向著加氫反應(yīng)方向進(jìn)行。但是當(dāng)壓
力過(guò)大時(shí)，烯烴會(huì)發(fā)生迭合反應(yīng)，小分子的烯烴會(huì)
迭合成大分子物質(zhì)，所以在高壓下會(huì)有大量焦油狀
物質(zhì)生成，影響柴油的產(chǎn)率。同時(shí)考慮到裝置操作
成本，當(dāng)壓力在6．0 MPa時(shí)較為適宜。
2．3 空速對(duì)加氫精制效果的影響
當(dāng)空速大于0．5 h 以后收率變化顯著下降，對(duì)
此時(shí)對(duì)所得油品進(jìn)行檢測(cè)，加氫柴油油質(zhì)開(kāi)始下降，
見(jiàn)圖4。這是因?yàn)榭账龠^(guò)大，使得反應(yīng)物停留時(shí)間
過(guò)少，降低了催化劑表面利用率，反應(yīng)進(jìn)行不完全，
影響了效果。考慮到生產(chǎn)能力的要求，最好選用的
空速為0．5 h～。
鋒!還／h 。
圖4 空速對(duì)加氫精制效果的影響
Fig．4 Effect of space velocity on hydrogenation refining
2．4 氫油比對(duì)加氫精制效果的影響
氫油比作為加氫工藝的主要參數(shù)之一，對(duì)廢塑
料油加氫精制有著重要的影響。加氫反應(yīng)屬于強(qiáng)放
熱反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)放出大量熱量，有足夠量
的氫氣流經(jīng)反應(yīng)器可以帶走大部分多余熱量。同時(shí)，
氫油比增大，可以維持反應(yīng)器內(nèi)較大的氫分壓，抑
制結(jié)焦前驅(qū)物發(fā)生縮合反應(yīng)造成催化劑表面積炭，
有利于反應(yīng)的進(jìn)行。但是，氫油比提高會(huì)增大加氫
裝置的操作成本。增大氫油比柴油的收率也會(huì)隨之
增大，當(dāng)氫油比大于800：1時(shí)，柴油收率變化已不
大，甚至開(kāi)始下降，見(jiàn)圖5。因此，選擇氫油比為
800：1最為適宜。
1OO
90
80
7O
． 60
婪50
題40
30
20
l0
O
500
氯油比
圖5 氫油比對(duì)加氫精制效果的影響
Fig．5 Effect of hydrogen to oil ratio on hydr0genati0n
Refining (下轉(zhuǎn)第1807頁(yè))
∞ 如∞ ∞ ∞ 如加 0O
醉 是
∞ 舳 ∞
斟 是
∞ 舳 ∞ 如 +斛
第44卷第8期 張艷芳，等：芬頓法深度處理某化工廢水的研究 1807
的去除效果，結(jié)果如圖3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，芬
頓法不能去除該廢水中的氨氮，反而會(huì)提高廢水的
氨氮值。其原因可能是反應(yīng)過(guò)程中生成具有強(qiáng)氧化
能力的·OH，·OH 將水中的有機(jī)氮氧化為氨氮，導(dǎo)
致氨氮升高。
2．6 總磷的去除效果
在原水pH值分別為3．0和4．0、H 0 與Fe。 投
加比例為1：2的條件下，考察芬頓法對(duì)該廢水總磷
的去除效果，結(jié)果如圖4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，芬
頓法對(duì)該廢水的總磷有少量的去除效果。
零
^
靜
代
替
硇
圖4 總磷的去除效果
Fig．4 Removal eficiency of total phosphorus
3 結(jié)論
芬頓法對(duì)該廢水中的COD有很好的去除效果，
同時(shí)能夠去除少量的總磷。但是，該方法不能去除
水中的氨氮。該方法的最佳運(yùn)行參數(shù)是pH為5．0，
H。0 與Fe 投加比例為l：1，H 0 與Fe 投加量為0．3
mL和0．5 g，反應(yīng)時(shí)間為60 min。
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(上接第1804頁(yè))
2．5 產(chǎn)品分析
以z 一A1 0 為催化劑，反應(yīng)溫度為210℃、
反應(yīng)壓力為6．0 MPa、空速0．5 h 和氫油比為800：
1的條件下進(jìn)行加氫精制，對(duì)得到的柴油進(jìn)行性能
測(cè)定，得到的結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 產(chǎn)品分析
Table 1 Product analysis
3 結(jié)論
廢塑料油化再利用可以既解決環(huán)境問(wèn)題又帶
來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，還可以緩解不可再生能源危機(jī)。在反
應(yīng)溫度為210 oC、反應(yīng)壓力為6．0 MPa、空速0．5 h
和氫油比為800：1的條件下，廢塑料油經(jīng)加氫精制
后得到的柴油收率高達(dá)83．O％，而且凝點(diǎn)低、色度
低、閃點(diǎn)高、十六烷值高，燃燒性能好，質(zhì)量高，
能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到柴油標(biāo)
準(zhǔn)，完全可用于市場(chǎng)上。
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