废塑料油加氢精制的研究

尹 航，徐玉林，于廷云，陈仲夏

（1. 中油辽河油田公司高升采油厂，辽宁 盘锦 124125； 2. 抚顺石化公司热电厂，辽宁 抚顺 113001；3. 辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

废塑料油加氢精制的研究

尹 航1，徐玉林2，于廷云3，陈仲夏3

（1. 中油辽河油田公司高升采油厂，辽宁 盘锦 124125； 2. 抚顺石化公司热电厂，辽宁 抚顺 113001；3. 辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

实验以废塑料油为原料，在Zr/γ-Al2O3-HY催化剂的作用下进行加氢精制反应，探究了反应温度、压力、空速以及氢油比等因素对加氢精制效果的影响。实验表明，加氢精制效果最佳条件为：反应温度为210 ℃、反应压力为6.0 MPa、空速0.5 h-1以及氢油比为800:1。柴油收率为83.0%。加氢后得到的柴油凝点为-12℃，色度为1.0，闪点为 54.2，十六烷值为53.7。

废塑料油；加氢精制；柴油；收率

目前，塑料制品深入到人们生活的各个方面，在方便人们生活的同时也给环境造成了巨大的压力。据统计，至2009年以来，我国每年塑料实际消费量超过4 000万t，而回收率仅有26%左右[1-3]。对于这些“白色污染”的处理方式主要有三种：一是掩埋处理，会占用大量土地、造成土地板结；二是焚烧处理，会产生大量有害气体污染环境；三是回收利用[4-8]。回收利用是促进废塑料再资源化的有效方式，尤其是将其油化处理。在当前能源紧张的情况下，废塑料油化利用具有广泛的应用前景。但是在实际应用中，废塑料油颜色深碳链长气味难闻无法直接利用，因此对废塑料油进行加氢精制成为其实际利用的重要工艺环节[9-11]。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

仪器：（1）加氢装置，自制；（2）实沸点蒸馏仪，沈阳施博达仪器仪表有限公司；（3）十六烷值机，北京兰铂。

试剂:（1）原料：废塑料油（某炼油厂）；（2）催化剂：Zr/γ-Al2O3-HY；（3）硫化剂：5%的硫化剂、航空煤油。

1.2 实验过程

1.2.1 预硫化过程

把催化剂填装在固定床反应器，硫化剂经换热器和加热炉加热，然后氢气混合进入固定床反应器，在氢压下发生预硫化反应。

图1 加氢精制装置图Fig.1 The device for hydrogenation refining

1.2.2 加氢精制过程

经碱洗酸洗之后的废塑料油经换热器和加热炉加热至220 ℃与氢气混合进入固定床反应器，在Zr/γ-Al2O3-HY催化剂作用下进行加氢精制反应，使烯烃、芳烃选择加氢饱和并脱除硫和氮等杂质。反应温度为210 ℃，反应压力为6.0 MPa。反应得到加氢柴油。依次改变反应条件，进行不同条件下的加氢精制。

2 结果与讨论

2.1 温度对加氢精制效果的影响

温度是加氢精制反应的主要影响因素，在通常情况下，随着反应温度的升高，不饱和键加氢还原速度加快，柴油的产率随着温度的升高而提高。当温度升高到一定范围之后，不饱和键加氢速度变化已不大，温度进一步升高柴油的产率降低，见图2，可能是因为C-C键断裂严重，产生了过多的小分子物质。因此，当温度为210 ℃时较为适宜。

图2 温度对加氢精制效果的影响Fig.2 Effect of temperature on hydrogenation refining

2.2 压力对加氢精制效果的影响

图3 压力对加氢精制效果的影响Fig.3 Effect of pressure on the hydrogenation refining

随着反应压力的增大，柴油产率也不断增大，但是当压力增大到6.0 MPa以后，柴油产率开始降低，见图3。这是因为加氢反应是体积缩小的反应，增大压力有利于向着加氢反应方向进行。但是当压力过大时，烯烃会发生迭合反应，小分子的烯烃会迭合成大分子物质，所以在高压下会有大量焦油状物质生成，影响柴油的产率。同时考虑到装置操作成本，当压力在6.0 MPa时较为适宜。

2.3 空速对加氢精制效果的影响

当空速大于0.5 h-1以后收率变化显著下降，对此时对所得油品进行检测，加氢柴油油质开始下降，见图 4。这是因为空速过大，使得反应物停留时间过少，降低了催化剂表面利用率，反应进行不完全，影响了效果。考虑到生产能力的要求，最好选用的空速为0.5 h-1。

图4 空速对加氢精制效果的影响Fig.4 Effect of space velocity on hydrogenation refining

2.4 氢油比对加氢精制效果的影响

氢油比作为加氢工艺的主要参数之一，对废塑料油加氢精制有着重要的影响。加氢反应属于强放热反应，在反应过程中会放出大量热量，有足够量的氢气流经反应器可以带走大部分多余热量。同时，氢油比增大，可以维持反应器内较大的氢分压，抑制结焦前驱物发生缩合反应造成催化剂表面积炭，有利于反应的进行。但是，氢油比提高会增大加氢装置的操作成本。增大氢油比柴油的收率也会随之增大，当氢油比大于800∶1时，柴油收率变化已不大，甚至开始下降，见图 5。因此，选择氢油比为800∶1最为适宜。

图 5 氢油比对加氢精制效果的影响Fig.5 Effect of hydrogen to oil ratio on hydrogenation Refining

2.5 产品分析

以Zr/γ-Al2O3为催化剂，反应温度为210 ℃、反应压力为6.0 MPa、空速0.5 h-1和氢油比为800∶1的条件下进行加氢精制，对得到的柴油进行性能测定，得到的结果见表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，辽宁赤峰人。E-mail：czxhxx@126.com。

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