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随着社会经济的增长及航空事业的发展,对航空煤油(航煤)的需求日益增长,同时对产品质量尤其是氮含量的要求也更趋于严格。航煤通过低压加氢组合白土补充精制是炼油厂采用的提高航煤质量的工艺技术,达到了较好的效果,但存在精制航煤质量不稳定的困惑。为突破该技术的瓶颈,本论文开展了优化低压加氢航煤白土补充精制技术研究。 本论文首先分析了航煤白土补充精制进料和白土精制吸附物硫氮化合物的类型及含量,并对比不同杂质和储存条件对精制航煤的色度、银片腐蚀的影响,确定出导致吸附精制航空煤油质量合格率不稳定的杂质和因素。结果表明,航煤中的氮化物特别是碱氮,是导致航煤变色的主要原因;航煤中元素硫对银片腐蚀最严重,当元素硫在油中含量达2mg/kg时,银片腐蚀就已达1级;硫醇含量较低时不腐蚀银片,只有在硫醇化合物含量大于100mg/kg时对银片才有腐蚀(仅1级),同时硫醇对单质硫对银片的腐蚀具有促进作用;光照可以提供一定的能量使特定的化合物如不饱和化合物和含杂原子化合物与溶解在航煤中的氧反应转化成酚,醌,酮等,而具有较短波长的紫外光可以提供较大的能量,对航煤色度的影响较大。 在此基础上,研究了航煤中的碱性氮化物在酸性白土上的吸附热力学和动力学行为,进一步揭示吸附过程的性质和机理。结果表明,Freundlich模型能够较好的描述吸附过程,说明吸附为非均相的活性中心吸附。吸附过程符合拟二级吸附动力学方程,20℃、40℃和60℃下,拟合得到的平衡吸附量分别为0.8928mg/g、0.8998mg/g和1.049mg/g。碱性氮在酸性白土上吸附活化能为10.95kJ/mol,结合Elovich模型拟合结果,说明吸附过程存在化学吸附。 接着采用低压加氢精制航空煤油实验室和工业固定床液相吸附穿透行为相结合的考察方法优化航空煤油白土补充精制穿透点工艺条件。结果表明,与上进料方式相比,采用下方进料,航煤以柱塞流的形式通过固定床,增加了航煤中的碱氮在孔道内与吸附剂上酸性位发生化学作用的时间,因此军用航煤吸附穿透时间延长了1.24倍,其吸附传质段高度降低43.5%,传质波趋于理想波,吸附剂的饱和吸附容量相应增加0.61mg/g,白土的利用率增加了29%,同时航煤的质量有所提高,更有利于稳定精制产品合格率。小试实验数据结合工业数据结果表明,双柱串联上进料、单柱下进料和双柱串联下进料均提高了白土利用率,尤其是单塔下进料和双塔串联下进料效果明显,床层白土利用率均提高至80%以上。另外,穿透时间随原料航煤的碱氮含量升高而减小。 然后通过在小试条件下对酸性白土进行再生性考察,继而对工业废白土的再生效果进行验证。结果表明,小试条件下吸附剂的再生效果较好,工业中下床层的吸附剂具有再回收利用的效果。 最后,基于小试实验结果,在高桥石化1#加氢装置上进行了B、A罐串联吸附工业试验,结果表明,B罐流出口航煤中碱氮含量同以往单罐工业生产一样,存在明显的波动性;而A罐流出口产品航煤的碱氮含量平均从0.6mg/kg显著降低至0.1mg/kg,且避免了单罐生产工艺出现的质量波动的情况,达到了稳定产品质量的目的。