一种高性能液体燃料配方油研究进展

2020-01-15宋迪李云平国家能源集团宁夏煤业有限责任公司精细化工分公司宁夏银川750041

化工管理 2020年5期

宋迪李云平（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司精细化工分公司，宁夏银川 750041）

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司（以下简称宁夏煤业公司）400万吨/年煤炭间接液化项目（以下简称煤制油项目）采用费托浆态床工艺，生产煤基柴油组分、石脑油和LPG。项目于2016 年12 月17 日投产，2017 年12 月18 日满负荷运行。该项目柴油组分的物理数据分析与现役高性能燃料分析指标接近，国内某研究院（以下简称研究院）与宁夏煤业公司共同开展了高性能燃料配方油的开发和研究工作。在配方油研制过程中，遇到油品酸度（≤0.5 mgKOH/100ml）和实际胶质（≤2 mg/100ml）超标的技术问题。虽然通过与其他油品调制也可以得到酸度和实际胶质都合格的高性能液体燃料，但是存在的质量风险巨大。从质量体系控制角度而言，原料的质量指标应等于或优于最终产品指标。因此，有必要通过研究解决配方油酸度和实际胶质超标的问题。经过一系列技术研究，通过调整生产工艺，已解决了配方油酸度和实际胶质超标问题。

1 高性能液体燃料配方油研制情况

1.1 费托油品研制生产

将低温费托装置生产的轻质油品、稳定重质油以及合格蜡送至加氢精制反应器对其中的含氧化合物、不饱和烃类化合物经过高压加氢进行饱和，再经过加氢裂化反应、常减压蒸馏生产出来原料组分，具有无硫（≤1mg/kg）、无氮、低芳烃（≤1%）高十六烷值的特点，是一种无色、透明、无机杂的清洁液体燃料，可有效降低二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物和颗粒物等污染物的排放。经过前期对组分中外观质量、密度、馏程、运动粘度、热值等多项指标的初步分析，经过与现役高性能燃料指标的对比分析，多项指标达到技术要求。

1.2 高性能液体燃料配方油研制

以费托油品为原料，采用精馏法通过精密切割将原料切割出不同馏程的组分，测试烃类组分分布、馏程、密度、热值等基础物性数据，初步筛选确定合适馏程段的配方油。再经过配方研究，与其他油品调制出满足技术要求的高性能液体燃料。截止目前已经先后生产出近200吨的配方油产品。

2 高性能液体燃料的试验情况

研究院依托于数十年试验数据积累，将配方油与国内其他某一项目油品通过配方研究和复合调制，研制出各项技术指标均符合标准的高性能液体燃料。截至2019年5月10日，高性能燃料已成功进行了新型发动机的多工况热试车考核验证。试验结果表明，研制的高性能液体燃料的综合应用性能与现役高性能燃料性能表现一致。

3 配方油研究过程中出现的问题与解决进展

3.1 配方油酸度问题

（1）问题描述

配方油作为高性能燃料一个重要组成部分，其质量对高性能燃料的应用具有非常重要的意义。然而，以酸度合格的费托油品为原料，在间歇式精馏装置上提取配方油时遇到馏分酸度升高的现象。

（2）原因分析与解决途径

根据文献报道，油品中如果有不饱和组份或者杂原子组份时，因受热和氧化等原因也会产生少量环烷酸、脂肪酸等有机酸性物质，并随馏出温度的升高而增大。加之原料油中本身含有的环烷酸，导致最终得到的配方油酸度指标不合格。为此项目组进行了配方油加热酸度测试实验，经过72小时加热之后，配方油的酸度由初始的0.45mgKOH/100ml 升高至34mgKOH/100ml，油品由无色变为金黄色，费托油品在加热煮沸过程中，随着煮沸时间的延长油品酸度会持续升高。为了解决该问题，将配方油精馏提取工艺由间歇式改为连续式，减少费托油品在精馏装置中停留时间。调整工艺后配方油产品的酸度降至0.5 mgKOH/100ml以下，表明通过工艺调整可有效避免配方油酸度高的问题。

3.2 配方油实际胶质问题

（1）问题描述

对高性能液体燃料的实际胶质控制非常严格，要求实际胶质≤2 mg/100ml。但在配方油研究过程中，发现配方油及其生产用原料油的实际胶质均超过2 mg/100ml。使用实际胶质超标的高性能液体燃料有可能堵塞系统燃料过滤器，增加燃料系统的沉积物，造成系统结焦，影响其使用性能。为了实现高性能液体燃料的工程化应用，急需要解决实际胶质超标的问题。

（2）原因分析与解决途径

实际胶质是由含硫化合物、含氧和含氮化合物氧化叠合的高分子产物及相互作用的复杂混合物。经过对煤制油项目加氢装置的运行参数进行分析、讨论，认为实际胶质和酸度超标的主要原因是加氢装置加氢深度不够，现运行参数和装置设计运行参数有偏差。根据文献资料研究，油品中实际胶质难以通过后处理工艺去除，最成熟且有效的途径是加氢进一步提升油品的饱和度并除去杂原子物质。

已经与国内高校开展实验，目前正在利用其试验装置及原加氢装置的催化剂和原料进行深度加氢试验，摸索产出实际胶质和酸度指标合格的配方油原料的工艺条件，现已达到指标要求。