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摘要：在小型固定床加氢装置中，对煤焦油加氢氢耗进行了研究。由于不同化学物质的氢耗差异较大，对硫、氮、氧、芳烃和芳烃的氢耗进行了分类。在60g/h的进料条件下，加氢反应温度为370～410℃、为0.3h-1的液体体积空速、为13MPa氢分压、为1800：1氢油比、3.82 g/h氢耗，相比实际氢耗为2.01%的误差。并用工业装置验证计算有效性。
关键词：煤焦油;加氢;氢耗
计算氢耗量很重要，当今业界主要依靠大量实用数据来了解加氢阶段各种反应的氢消耗情况。近年来，反应性氢的使用越来越被重视，但研究主要集中在汽油和柴油的精制上，而迄今为止尚未对煤焦油加氢氢耗量研究。通过对煤焦油加氢的特性进行检测更准确地计算总氢耗量，这对利用宝贵的氢资源具有重要意义。该结果作为计算氢耗量的依据，为工业建设提供了指导。
1 实验部分
1.实验室测量
1.1 实验材料和催化剂。煤焦油的基本性质见表1。表2描述了本实验中使用的加氢裂化催化剂的物理特性。如表1所示，原料密度高，氮含量高，胶质和沥青含量高，但硫含量相对较低。
表1 原料煤焦油的性质
表2 催化剂的结构性质
1.2 实验装置和方法。实验采用小型分三段进行固定床加氢反应装置。在反应1中，根据体积比依次添加脱金属剂（HDM）、脱硫剂（HDS）和脱氮剂（HDN）。煤焦油硫化后，煤焦油加热至80℃，与管道中的氢气混合后，进入自上而下的反应管进行反应，催化剂硫化后，煤焦油切换加氢反应，反应温度370～410℃，液面速度1.5h-1，13 MPa的氢分压和1800：1的氢油比。
1.3分析反应产物。煤焦油和制油的密度以GB/t 1884测定石油和液体产品密度、GB/t 6536馏程测定按石油产品蒸馏、GB/t 387-90测定硫含量和GB/t 1766的氮含量采用ICP发射光谱仪测量杂质金属含量，用HP1100液相色谱仪测量基团组成，用7890a气相色谱仪进行氢分析，用溴指数进行溴价，用785 DMP通用自动电位滴定仪测量酸值。
2.工业实验验证
2.1 鄯善万顺发30万吨煤焦油加氢项目，采用采用固定床加氢，某日标定煤焦油26.7吨/h进料，加压至13MPa，注入新氢气17300m3N/h（1.544吨/h），床层温度由250℃，逐渐升温至380℃。
二、煤焦油加氢氢耗的计算方法
1.氢气的物理消耗。实际的氢耗可分为泄漏、溶解和设备排放损失。原料油25 m3N/m3物理氢耗根据制氢装置的实际情况计算。
2.化学氢耗。本文将煤焦油加氢反应分解为多个反应，如脱硫、氮、氧、烯烃饱和、分解、芳烃和环烷开环，单项氢耗分类计算。（1）用于脱硫氢耗。在煤焦油中，硫化物通常是多环碳氢化合物，如硫醇类、硫醚类、二硫化物和杂环含硫化。氢脱硫反应涉及不开环、不断链、双键不加氢。可以使用以下公式：
三、结果分析
1.煤焦油和油产品的性能。实验条件是在370～410℃的氢反应温度、0.30h～1的液体积空速、13 MPa的氢分压和1800：1的氢油比下进行的。高温高压脱硫反应平衡常數一般较大，硫易去除。在试验规定的工艺条件下，煤焦油硫量从3.8毫克/克降至56微克/克，转化率约为99%。但是，由于煤焦油含硫量太低，反应性氢的实际消费量很低，只占化学氢总消费量的0.31%，脱硫氢消费量相对较低。煤焦油中含大量氧元素，这决定了其具有高氧含量的氢消耗。氢裂解、芳烃和环烷基烃的氢流量约占总化学氢流量的80%，这是因为芳烃含量平均分子量高。
2.试验性氢消耗与氢消耗计算的比较。所有氢耗测量的实际氢流量均为所有氢耗测量的实际氢流量均为每小时3.82克，理论上计算出的相对误差（每小时3.41克）为实际氢耗的2.01%。计算方法合理可行。同一煤焦油通过30万吨每年工业装置标定进料量1.544吨/h理论值为1.518吨/h，相对误差1.75%与计算结果也相吻合。这意味着理论计算和实验制氢方法合理，计算结果可靠。
参考文献
[1]李宏，高新，等.中低温煤焦油加氢改质工艺研究[J].煤炭转化，2019，32（4）：81-84.
[2]方新.加氢精制[M].北京：中国石化出版社，2019：24-58.
[3]吴东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2019：87-163.
关键词：煤焦油;加氢;氢耗
计算氢耗量很重要，当今业界主要依靠大量实用数据来了解加氢阶段各种反应的氢消耗情况。近年来，反应性氢的使用越来越被重视，但研究主要集中在汽油和柴油的精制上，而迄今为止尚未对煤焦油加氢氢耗量研究。通过对煤焦油加氢的特性进行检测更准确地计算总氢耗量，这对利用宝贵的氢资源具有重要意义。该结果作为计算氢耗量的依据，为工业建设提供了指导。
1 实验部分
1.实验室测量
1.1 实验材料和催化剂。煤焦油的基本性质见表1。表2描述了本实验中使用的加氢裂化催化剂的物理特性。如表1所示，原料密度高，氮含量高，胶质和沥青含量高，但硫含量相对较低。
表1 原料煤焦油的性质
表2 催化剂的结构性质
1.2 实验装置和方法。实验采用小型分三段进行固定床加氢反应装置。在反应1中，根据体积比依次添加脱金属剂（HDM）、脱硫剂（HDS）和脱氮剂（HDN）。煤焦油硫化后，煤焦油加热至80℃，与管道中的氢气混合后，进入自上而下的反应管进行反应，催化剂硫化后，煤焦油切换加氢反应，反应温度370～410℃，液面速度1.5h-1，13 MPa的氢分压和1800：1的氢油比。
1.3分析反应产物。煤焦油和制油的密度以GB/t 1884测定石油和液体产品密度、GB/t 6536馏程测定按石油产品蒸馏、GB/t 387-90测定硫含量和GB/t 1766的氮含量采用ICP发射光谱仪测量杂质金属含量，用HP1100液相色谱仪测量基团组成，用7890a气相色谱仪进行氢分析，用溴指数进行溴价，用785 DMP通用自动电位滴定仪测量酸值。
2.工业实验验证
2.1 鄯善万顺发30万吨煤焦油加氢项目，采用采用固定床加氢，某日标定煤焦油26.7吨/h进料，加压至13MPa，注入新氢气17300m3N/h（1.544吨/h），床层温度由250℃，逐渐升温至380℃。
二、煤焦油加氢氢耗的计算方法
1.氢气的物理消耗。实际的氢耗可分为泄漏、溶解和设备排放损失。原料油25 m3N/m3物理氢耗根据制氢装置的实际情况计算。
2.化学氢耗。本文将煤焦油加氢反应分解为多个反应，如脱硫、氮、氧、烯烃饱和、分解、芳烃和环烷开环，单项氢耗分类计算。（1）用于脱硫氢耗。在煤焦油中，硫化物通常是多环碳氢化合物，如硫醇类、硫醚类、二硫化物和杂环含硫化。氢脱硫反应涉及不开环、不断链、双键不加氢。可以使用以下公式：
三、结果分析
1.煤焦油和油产品的性能。实验条件是在370～410℃的氢反应温度、0.30h～1的液体积空速、13 MPa的氢分压和1800：1的氢油比下进行的。高温高压脱硫反应平衡常數一般较大，硫易去除。在试验规定的工艺条件下，煤焦油硫量从3.8毫克/克降至56微克/克，转化率约为99%。但是，由于煤焦油含硫量太低，反应性氢的实际消费量很低，只占化学氢总消费量的0.31%，脱硫氢消费量相对较低。煤焦油中含大量氧元素，这决定了其具有高氧含量的氢消耗。氢裂解、芳烃和环烷基烃的氢流量约占总化学氢流量的80%，这是因为芳烃含量平均分子量高。
2.试验性氢消耗与氢消耗计算的比较。所有氢耗测量的实际氢流量均为所有氢耗测量的实际氢流量均为每小时3.82克，理论上计算出的相对误差（每小时3.41克）为实际氢耗的2.01%。计算方法合理可行。同一煤焦油通过30万吨每年工业装置标定进料量1.544吨/h理论值为1.518吨/h，相对误差1.75%与计算结果也相吻合。这意味着理论计算和实验制氢方法合理，计算结果可靠。
参考文献
[1]李宏，高新，等.中低温煤焦油加氢改质工艺研究[J].煤炭转化，2019，32（4）：81-84.
[2]方新.加氢精制[M].北京：中国石化出版社，2019：24-58.
[3]吴东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2019：87-163.