在小型固定床加氫裝置上,進(jìn)行了煤基航天煤油基礎(chǔ)油加氫脫金屬（HDM）實(shí)驗(yàn),通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化了HDM工藝條件,研究了反應(yīng)壓力、LHSV和反應(yīng)溫度對HDM反應(yīng)的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用Levenberg-Marquardt法對各動力學(xué)參數(shù)擬合,建立了煤基航天煤油基礎(chǔ)油HDM反應(yīng)動力學(xué)方程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在高溫、高壓和低LHSV條件下HDM反應(yīng)達(dá)到了較好的脫除效果,且對HDM反應(yīng)影響最大的因素是LHSV,其次是反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力。優(yōu)化得到的HDM工藝條件為:反應(yīng)壓力11.64 MPa、LHSV1.6 h^-1、反應(yīng)溫度621.9 K;加氫后產(chǎn)品油中金屬含量預(yù)期可降至1.28μg/g。煤基航天煤油基礎(chǔ)油HDM反應(yīng)為1.1級反應(yīng),活化能為87 544 J/mol,模型相對誤差為3.51%。 

【文章來源】：石油化工. 2020,49(09)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

反應(yīng)壓力對加氫后產(chǎn)品油中金屬含量的影響

圖2為LHSV對煤基航天煤油基礎(chǔ)油加氫后產(chǎn)品油中金屬含量的影響。由圖2可知，產(chǎn)品油中的金屬含量隨著LHSV的增大而增加，且增幅較為明顯。這可能是因?yàn)樵诘蚅HSV操作條件下，原料在反應(yīng)器中停留時間長，且催化劑能夠很好地被潤濕，使原料油快速進(jìn)入到催化劑表面，從而有利于HDM反應(yīng)的進(jìn)行。若是LHSV較高，反應(yīng)器中的反應(yīng)物與生成物高度返混，使一些未參加反應(yīng)的反應(yīng)物與產(chǎn)物一起從反應(yīng)器的出口管流出，并且縮短了反應(yīng)器中反應(yīng)物的停留時間，因此LHSV與產(chǎn)品油中的金屬含量呈正相關(guān)[6]。雖然降低LHSV能減少油品中的金屬含量，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，過低的LHSV會影響裝置的處理能力，也會使催化劑與反應(yīng)物接觸時間過長從而導(dǎo)致多余物質(zhì)生成以及催化劑結(jié)焦失活。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)性和反應(yīng)性，LHSV的最佳范圍可選為1.6～1.9 h-1。2.1.3 反應(yīng)溫度的影響

圖3為反應(yīng)溫度對煤基航天煤油基礎(chǔ)油加氫后產(chǎn)品油中金屬含量的影響。由圖3可知，產(chǎn)品油中的金屬含量隨著反應(yīng)溫度的增加先急劇下降，603K后下降速度變緩。這可能是因?yàn)镠DM反應(yīng)主要受動力學(xué)控制，受熱力學(xué)平衡影響較小，反應(yīng)速率常數(shù)會隨著溫度的增大而增大，因此產(chǎn)品油中的金屬含量隨溫度的增大而減小。此外，升高溫度降低了煤基航天煤油基礎(chǔ)油的黏度，增大了油品向催化劑孔道內(nèi)的擴(kuò)散速率，進(jìn)而提高了催化反應(yīng)速率。煤基航天煤油基礎(chǔ)油HDM反應(yīng)應(yīng)在高溫條件下進(jìn)行，但是過高的溫度會讓催化劑很快失活，減少了催化劑的使用壽命。因此，反應(yīng)溫度的最佳范圍可選為613～623 K。2.2 響應(yīng)面分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3121127