中低溫煤焦油通過加氫可制備清潔輕質(zhì)燃料油,對緩解我國石油短缺的現(xiàn)狀具有重要意義。加氫過程中,煤焦油中的鐵和氮雜原子容易引起設備腐蝕和催化劑中毒失活等一系列問題。尤其是煤焦油中富含大量結構復雜的含氮化合物,其賦存形態(tài)和脫除規(guī)律尚不明確。因此,在加氫前需對煤焦油進行預處理以脫除這些雜質(zhì)組分。首先,采用酸精制法對煤焦油進行預處理,重點研究煤焦油中鐵、氮雜原子的脫除規(guī)律。其次,采用酸中和-柱層析法對360℃煤焦油餾分中的堿氮和非堿氮化合物進行富集,利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)對其進行表征,考察不同酸濃度對含氮化合物富集效果的影響,研究出一種適合360℃餾分中氮化合物的富集方法,在此基礎上研究了預處理前后360℃餾分中氮化合物的賦存形態(tài)和脫除規(guī)律。最后,利用電噴霧電離源(ESI)結合傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR MS)技術,研究預處理前后360℃餾分油中堿氮和非堿氮化合物的賦存形態(tài)和脫除規(guī)律。所得結論如下:(1)煤焦油最佳預處理條件為:添加5 wt%H_2SO_4水溶液于煤焦油中,質(zhì)量比為0.5:1,再加入200μg/g的P_2破乳劑,在80℃下攪拌60 min,60℃下靜置120 min。在此條件下,鐵、氮的脫除率分別可達70.29%和72.16%。該預處理技術對于煤焦油中鐵、氮的脫除具有較好的效果。(2)360℃餾分中苯胺類、喹啉類與吡啶類等堿氮含量的比值約為1:4:1,吲哚類、吡唑類和吡咯類等非堿氮含量的比值為5:8:1。預處理后,360℃餾分中總氮的脫除率為74.54%,堿氮和非堿氮化合物脫除的難易程度分別為:喹啉類吡啶類苯胺類、吲哚類吡咯類吡唑類。其中容易造成催化劑失活的堿氮被大量脫除,苯胺類、吡啶類和喹啉類化合物的脫除率分別為93.75%、83.70%和80.95%。非堿氮類化合物也在一定程度上被脫除,如吡唑類化合物的脫除率可達73.91%。(3)360℃餾分中堿氮和非堿氮均主要有N_1、N_2、N_3和N_4四種類型。堿氮的相對豐度從高到低為N_1N_2N_3N_4,其中N_1類主要為吡啶類和喹啉類化合物;非堿氮的相對豐度從高到低為N_4N_2N_1N_3,其中N_4類主要為吡唑類化合物。預處理后,360℃餾分中總氮的脫除率為70.35%,堿氮的相對豐度從高到低為N_1N_2N_4N_3,其中N_1類主要是惡嗪類化合物,主要以NOS類存在,被大量脫除的堿氮化合物主要為喹啉類、吡啶-醇類、哌啶硫胺類、吡嗪類和嘧啶類化合物。預處理后非堿氮化合物的相對豐度從高到低為N_2N_4N_1N_3,其中N_2類主要是吲哚類和吡唑類化合物,非堿氮化合物中主要被脫除的是吲哚類、咔唑類和吡唑類。以上研究成果為煤焦油加氫工藝提供理論基礎,對雜原子化合物的脫除提供參考依據(jù),對于煤焦油的加工利用具有重大意義。
【學位單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ523.6
【部分圖文】：

程試驗器 SYD-0165 上海昌吉地質(zhì)電阻爐 SX-4-10 天津市泰斯特的方法，探究不同種類的酸精制劑和助劑、濃度油的凈化效果，探索出一條適合中低溫煤焦油預子達到凈化的目的。焦油于燒杯中，在一定溫度下水浴加熱，加入一定內(nèi)經(jīng)機械攪拌充分混合，在合適的溫度下，恒溫處理工藝過程見圖 2.2。之后分離油水兩相，再用雜原子痕量。處理后的煤焦油待用。

定時間內(nèi)經(jīng)機械攪拌充分混合，在合適的溫度下，恒溫靜置一定時間圖 2.1，預處理工藝過程見圖 2.2。之后分離油水兩相，再用適量超純水水相中的雜原子痕量。處理后的煤焦油待用。圖 2.1 煤焦油預處理裝置Fig.1.1 Coal tar pretreatment device

圖 3.1 減壓餾程試驗器3.1 Distillation range tester with reduced pre合物具有較弱的堿性，可與強有機酸和，酸度強，價格便宜。因此，選擇鹽酸作類富集。對<360℃餾分中的氮化合物進行分類、圖 3.2。
【參考文獻】

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本文編號：2857339