廢塑料油加氫精制的研究

尹 航，徐玉林，于廷云，陳仲夏

（1. 中油遼河油田公司高升采油廠，遼寧 盤錦 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， 遼寧 撫順 113001）

廢塑料油加氫精制的研究

尹 航1，徐玉林2，于廷云3，陳仲夏3

（1. 中油遼河油田公司高升采油廠，遼寧 盤錦 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， 遼寧 撫順 113001）

實驗以廢塑料油為原料，在Zr/γ-Al2O3-HY催化劑的作用下進行加氫精制反應，探究了反應溫度、壓力、空速以及氫油比等因素對加氫精制效果的影響。實驗表明，加氫精制效果最佳條件為：反應溫度為210 ℃、反應壓力為6.0 MPa、空速0.5 h-1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為-12℃，色度為1.0，閃點為 54.2，十六烷值為53.7。

廢塑料油；加氫精制；柴油；收率

目前，塑料制品深入到人們生活的各個方面，在方便人們生活的同時也給環境造成了巨大的壓力。據統計，至2009年以來，我國每年塑料實際消費量超過4 000萬t，而回收率僅有26%左右[1-3]。對于這些“白色污染”的處理方式主要有三種：一是掩埋處理，會占用大量土地、造成土地板結；二是焚燒處理，會產生大量有害氣體污染環境；三是回收利用[4-8]。回收利用是促進廢塑料再資源化的有效方式，尤其是將其油化處理。在當前能源緊張的情況下，廢塑料油化利用具有廣泛的應用前景。但是在實際應用中，廢塑料油顏色深碳鏈長氣味難聞無法直接利用，因此對廢塑料油進行加氫精制成為其實際利用的重要工藝環節[9-11]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

儀器：（1）加氫裝置，自制；（2）實沸點蒸餾儀，沈陽施博達儀器儀表有限公司；（3）十六烷值機，北京蘭鉑。

試劑:（1）原料：廢塑料油（某煉油廠）；（2）催化劑：Zr/γ-Al2O3-HY；（3）硫化劑：5%的硫化劑、航空煤油。

1.2 實驗過程

1.2.1 預硫化過程

把催化劑填裝在固定床反應器，硫化劑經換熱器和加熱爐加熱，然后氫氣混合進入固定床反應器，在氫壓下發生預硫化反應。

圖1 加氫精制裝置圖Fig.1 The device for hydrogenation refining

1.2.2 加氫精制過程

經堿洗酸洗之后的廢塑料油經換熱器和加熱爐加熱至220 ℃與氫氣混合進入固定床反應器，在Zr/γ-Al2O3-HY催化劑作用下進行加氫精制反應，使烯烴、芳烴選擇加氫飽和并脫除硫和氮等雜質。反應溫度為210 ℃，反應壓力為6.0 MPa。反應得到加氫柴油。依次改變反應條件，進行不同條件下的加氫精制。

2 結果與討論

2.1 溫度對加氫精制效果的影響

溫度是加氫精制反應的主要影響因素，在通常情況下，隨著反應溫度的升高，不飽和鍵加氫還原速度加快，柴油的產率隨著溫度的升高而提高。當溫度升高到一定范圍之后，不飽和鍵加氫速度變化已不大，溫度進一步升高柴油的產率降低，見圖2，可能是因為C-C鍵斷裂嚴重，產生了過多的小分子物質。因此，當溫度為210 ℃時較為適宜。

圖2 溫度對加氫精制效果的影響Fig.2 Effect of temperature on hydrogenation refining

2.2 壓力對加氫精制效果的影響

圖3 壓力對加氫精制效果的影響Fig.3 Effect of pressure on the hydrogenation refining

隨著反應壓力的增大，柴油產率也不斷增大，但是當壓力增大到6.0 MPa以后，柴油產率開始降低，見圖3。這是因為加氫反應是體積縮小的反應，增大壓力有利于向著加氫反應方向進行。但是當壓力過大時，烯烴會發生迭合反應，小分子的烯烴會迭合成大分子物質，所以在高壓下會有大量焦油狀物質生成，影響柴油的產率。同時考慮到裝置操作成本，當壓力在6.0 MPa時較為適宜。

2.3 空速對加氫精制效果的影響

當空速大于0.5 h-1以后收率變化顯著下降，對此時對所得油品進行檢測，加氫柴油油質開始下降，見圖 4。這是因為空速過大，使得反應物停留時間過少，降低了催化劑表面利用率，反應進行不完全，影響了效果。考慮到生產能力的要求，最好選用的空速為0.5 h-1。

圖4 空速對加氫精制效果的影響Fig.4 Effect of space velocity on hydrogenation refining

2.4 氫油比對加氫精制效果的影響

氫油比作為加氫工藝的主要參數之一，對廢塑料油加氫精制有著重要的影響。加氫反應屬于強放熱反應，在反應過程中會放出大量熱量，有足夠量的氫氣流經反應器可以帶走大部分多余熱量。同時，氫油比增大，可以維持反應器內較大的氫分壓，抑制結焦前驅物發生縮合反應造成催化劑表面積炭，有利于反應的進行。但是，氫油比提高會增大加氫裝置的操作成本。增大氫油比柴油的收率也會隨之增大，當氫油比大于800∶1時，柴油收率變化已不大，甚至開始下降，見圖 5。因此，選擇氫油比為800∶1最為適宜。

圖 5 氫油比對加氫精制效果的影響Fig.5 Effect of hydrogen to oil ratio on hydrogenation Refining

2.5 產品分析

以Zr/γ-Al2O3為催化劑，反應溫度為210 ℃、反應壓力為6.0 MPa、空速0.5 h-1和氫油比為800∶1的條件下進行加氫精制，對得到的柴油進行性能測定，得到的結果見表1。

Research on Hydrogenation Refining of Waste Plastic Oil

YIN Hang1, XV Yu-lin2, YU Ting-yun3, CHEN Zhong-xia3
（1. PetroChina Liaohe Oil Field Company Gaosheng Oil Production Plant, Liaoning Panjin 124125，China; 2. Thermal Power Plant of Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China; 3. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Waste plastic oil was hydrogenated in the presence of Zr/γ-Al2O3-HY catalyst.Effect of reaction 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 210 ℃, pressure 6.0 MPa, space velocity 0.5 h-1and hydrogen to oil ratio 800:1. Under above conditions, the diesel yield can reach to 83.0%. After hydrogenated, the solidifying point of diesel is -12 ℃, the chroma is 1.0, the flash point is 54.2 and the cetane number is 53.7.

Waste plastic oil; Hydrogenation refining; Diesel; Yield

TQ 320.9

A

1671-0460（2015）08-1803-02

2015-03-06

尹航（1987-），男，遼寧赤峰人。E-mail：czxhxx@126.com。

于廷云（1964-），男，副教授，研究方向。E-mail：349319289@qq.com。