煤直接液化生成油沸腾床加氢处理催化剂的研发.docx

VOL.10 NO.2 Mar.2012 煤直接液化生成油沸腾床加氢处理催化剂的研发袁明（神华集团有限责任公司，北京，100011）摘 要： 为了进一步完善煤直接液化技术，研究开发了适用于煤直接液化生成油沸腾床加氢处理的催化剂。本催化剂的特点是在常规加氢催化剂中引入了氧化铝纤维组分，氧化铝纤维组分在催化 剂中的含量为 3w%～8w%。本催化剂具有好的机械强度和抗磨性能，并且其加氢脱硫、脱氮、芳烃饱 和活性高，是一种较好的煤直接液化生成油沸腾床加氢处理催化剂。关键词： 煤直接中图分类号：TQ53液化生成油沸腾床加氢催化剂氧化铝纤维文献标识码：B文章标号：1674-8492（2012）02-073-04[5-6]级沸腾床加氢工艺和催化剂技术 ，该技术也主要应用于石油加工领域。 神华煤直接液化工艺中，选用沸腾床加氢技术生产供氢性溶剂油，随着神华集团率先实现煤直接液化技术产业化，沸腾床加氢技术的应用范围就从 石油加工领域拓展到了煤直接液化生成油的加工领 域中。为满足生产的需要，目前生产装置直接借用了 石 油加 工 过 程 中 的 催 化 剂来 加 工 煤 直 接 液 化 生 成油。但是，煤直接液化生成油与石油馏分在组成和性质上存在着较大的差异。例如，煤直接液化生成油中 含有较多的芳烃、烯烃，氮、氧含量也远远高于石油 馏分。另外，用沸腾床加氢技术生产供氢性溶剂油装 置，对催化剂的活性要求也与石油加工过程不同，前者不仅要求催化剂有较好的脱氮、脱氧活性，而且还要求有良好的芳烃饱和性能，实现原料油中的多环 芳烃部分饱和。因此，借用石油加工过程中的催化剂，很难满足煤直接液化工艺过程的特殊需要，开发适 合于 煤 直 接 液 化 生 成 油加 工 的 沸 腾 床 加 氢 催 化 剂，已经成为生产的需求。本文根据沸腾床加氢工艺 和煤直接液化生成油组成的特点，研究开发了一种 沸腾床加氢处理催化剂，专用于生产煤直接液化工艺所用的供氢性溶剂油。经实验室评价，证明本催化剂在机械强度、活性等方面，都能满足沸腾床加工煤 直接液化生成油的需要。1前言煤直接液化技术已经历了近一个 世纪的发展，到目前为止，在德国、美国、日本、中国等国家已经分 别开发出了具有代表性的煤直接液化技术。尽管这 些技术在催化剂、工艺方面存在着明显的区别，但它 们的共同之处就是都选用供氢性溶剂油与煤粉混合 来配制煤浆做为进料，这样可以在较缓和的反应条件下得到较高的煤直接液化生成油收率。供氢性溶剂油通常是以富芳烃馏分油 （如煤直 接液化生成油中的重馏分油） 为原料经过适当深度的加氢处理而得到。沸腾床加氢技术的特点是所用催化剂在反应器中处于“沸腾”状态，可以在线 更换 催化剂，并且反应器温度相对比较均匀。它可以处理 污染物含量相对较多、影响催化剂使用寿命的原料 油，可以长期稳定操作，产品性质保持稳定。而煤直接液化生成油是一种氧、氮、硫等杂原子以及固体煤粉颗粒含量高、高温下容易聚合结焦的富芳烃宽馏 分油，且煤直接液化工艺要求保持连续、稳定性质的 供氢性溶剂的供给。所以，选用沸腾床加氢技术处理这种原料油较为合理。沸腾床加氢处理技术，在石油加工领域里常处 理高“污染物”含量的重油。早在上世纪 60 年代，美 国 Hydrocarbon Research, Inc.开发了一种沸腾床加氢处理工艺[1-4]，可以用于加工含固体颗粒的原料油。尤其是加工污油和容易污染催化剂的重油，到目前为 止已经在世界上多个炼油厂成功应用，主要用于污 油原料的加工、渣油加氢脱硫、重油加氢裂化等方 面。国内中国石化抚顺石油化工研究院，也提出了多2催化剂制备方法沸腾床反应器的特点是，催化剂悬浮在反应器内向上流动的气、液两相中处于自由运动——“沸腾”状 态，催化剂颗粒之间、催化剂颗粒与反应器壁之间会·74·第 2 期袁 明：煤直接液化生成油沸腾床加氢处理催化剂的研发经常性地发生接触和摩擦。因此，开发用于煤直接液化生成油加氢处理的沸腾床加氢催化剂，必须拥有 以下两个方面的特点：①根据煤直接液化生成油中 氧、氮、芳烃、烯烃、胶质含量高，以及含有固体颗粒 污染物的特点，催化剂必须具有较高的脱氧、脱氮、芳烃饱和等反应活性，同时要有很好的抗污染能力。②催化剂必须有很好的机械强度和抗磨性能。本研 究工作除了通过调整活性金属的匹配性，来提高催 化剂的反应活性之外，还希望通过在催化剂载体中 添加氧化铝纤维，来改善催化剂的比表面积和强度。 常用的加氢处理催化剂主要包括，第ⅥB 族金属、第Ⅷ族金属 、氧化铝和 / 或改性 氧化铝，且各组分均以细粉烧结状存在于催化剂中。为了进一步提 高催化剂的机械强度，使之能够满足沸腾状态下，对 催化剂机械强度的要求。同时为了改善催化剂的比 表面积，本研究工作在所开发的催化剂中，引入了氧化铝纤维作为催化剂的改性组