DOI: 10.1016/S1872-5813(21)60037-3

哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究

贾梦婷1 ，高山松

2 ，张彦军2 ，张德祥

1,*

（1.  华东理工大学 资源与环境工程学院，上海 200237；

2.  中国神华煤制油化工有限公司上海研究院 煤炭直接液化国家工程实验室，上海 201108）

摘　要：采用高压釜考察了哈密煤与塔河重油单独加氢反应性能和共加氢反应性能，探索了哈密煤与塔河渣油共加氢的

可行性技术路线。实验结果表明，哈密煤具有良好的液化反应性能，合适的反应温度为 445 ℃，在 445 ℃、9 MPa时转化

率达 98.74%，油收率达 68.54%；塔河渣油单独加氢在较低反应温度时表现出明显的结焦倾向，很难实现加氢轻质化，

430 ℃ 时，转化率仅有 66.38%，轻质油收率也仅有 50.01%，结焦率却高达 9.45%，随着反应温度升高，结焦速率加剧；哈密

煤与塔河渣油共加氢时转化率较低，结焦明显，煤/油比为 40∶60时转化率为 97.79%，油收率为 73.36%。在共加氢体系中

引入具有供氢性能溶剂能够有效抑制生焦，提高转化率，实现共加氢轻质化，在煤粉添加量为 45% 时，塔河渣油合适的添

加量为 20%，原料的转化率达到 98.38%，油收率为 74.82%。

关键词：油煤共加氢；煤液化；渣油；供氢溶剂

中图分类号： TQ531.7                  文献标识码： A

Co-hydrogenation behavior of Hami coal with Tahe residue

JIA Meng-ting1 ，GAO Shan-song2 ，ZHANG Yan-jun2 ，ZHANG De-xiang1,*

（1. College of Resources and Environmental Engineering, East China University of Science and Technology,Shanghai 200237, China；

2. Shanghai Research Institute, National Engineering Laboratory for Direct Coal Liquefaction, China ShenhuaCoal to Liquid and Chemical Co., Ltd., Shanghai 201108, China）

Abstract: The  hydrogenation  and  co-hydrogenation  behaviors  of  Hami  coal  and  Tahe  residue  were  investigatedin  an  autoclave,  and  the  feasible  technical  route  for  co-hydrogenation  was  explored.  The  experimental  resultsshowed that Hami coal had good hydroliquefaction performance and the suitable reaction temperature was 445℃.At 445℃ and 9 MPa, the coal conversion rate reached 98.74%, and the oil yield reached 68.54%. The hydrogenationtests  of  Tahe  residue  showed  obvious  coking  tendency  at  the  lower  temperature,  and  it  was  difficult  to  achievelightening. At 430℃, the conversion rate of Tahe residue was only 66.38%, the light oil yield was only 50.01%, andits coking rate was as high as 9.45%. The coking rate increased with the reaction temperature. When the mixtures ofHami coal and Tahe residue were co-hydrogenated directly, the conversion rate of the raw materials was lower, andthe coke phenomenon was obvious. At the coal/oil ratio was 40:60, the conversion rate was 97.79%,  and oil yieldwas 73.36%. Adding hydrogen solvents into the co-hydrogenation system could effectively inhibit coke formation,increase the conversion rate, and lighten co-hydrogenation products. When the amount of coal was 45% and Taheresidue was 20%, the conversion rate of raw materials was 98.38% and the oil yield was 74.82%.Key words: oil-coal co-hydrogenation；coal hydroliquefaction；residual oil；hydrogen solvent 

 

“富煤少油”一直以来都是中国能源结构的主

要特点，近年来，中国石油对外依存度逐年攀升，

至 2019年，石油对外依存度高达 72.60%[1]。而中

国现有石油资源趋向于重质化、劣质化发展，加工

难度大。中国原油中常压渣油占全部原油的 60%−

75%, 而减压渣油占其中的 38%−45%[2]，因此，实现

劣质重质油的轻质化利用是也解决中国可用石油

资源短缺的重要突破口之一。

煤炭在中国能源结构中一直以来都占据主导

地位，但是煤炭利用以燃烧为主，能源利用率不高  

Received：2020-12-02；Revised：2021-01-14* Corresponding author.   E-mail: zdx@ecust.edu.cn.

The project was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFB0600303).

国家重点研发计划（2016YFB0600303）资助

本文的英文电子版由 Elsevier 出版社在 ScienceDirect 上出版 (http://www.sciencedirect.com/science/journal/18725813) 

第 49 卷  第 7 期 燃    料    化    学    学    报 Vol. 49  No. 72021 年 7 月 Journal of Fuel Chemistry and Technology Jul. 2021

且污染严重，煤直接液化是实现煤炭清洁高效利

用的重要途径之一，也是中国能源战略的重要组

成部分。煤直接液化对煤种的选择有一定要求，

低煤化程度的低阶煤的液化性能较优[3]。

油煤共加氢处理是利用重质油替代或部分替

代煤直接液化溶剂来实现煤及重质油共同轻质化

的一项技术，具有经济性和工业生产前景，能够同

时实现褐煤和重质油的加工利用 [4]。在油煤共加

氢过程中，重质油既可以是重质原油，也可以是常

减压渣油，重质油不仅是反应原料之一，也在反应

中起溶剂作用，油煤共加氢对于煤及重质油之间

的匹配性要求较高。中国重质油通常芳碳率低、

黏度大、密度大、残炭高，轻质组分含量低，芳烃

含量低，胶质和沥青质含量却高达 30%−50%。已

有研究表明，芳香度高，氢化芳烃或多环芳烃含量

高的重质油与低阶煤匹配性较强 [5,6]，在与煤共加

氢过程中能表现出明显的协同效应，适合油煤共

加氢。因此，如何实现煤与劣质重油的共加氢已

成为相关研究重点[7,8]。

作者采用新疆哈密煤和劣质塔河渣油进行油

煤共加氢的性能研究，考察了哈密煤与塔河渣油

的单独加氢反应性能及其共加氢反应性能，探究

哈密煤与塔河渣油共加氢的可行性技术路线，为

劣质渣油与煤共加氢工艺开发提供试验数据支持

和理论基础。 

1    实验部分 

1.1 原料

原料煤为新疆哈密煤，其煤质分析见表 1。由

表 1可知，哈密煤具有低灰分、高挥发分、高 H/C比、高镜质组含量等特点，是合适的煤直接液化原料。

  

表 1 哈密煤的性质分析

Table 1    Analysis of Hami coal 

Proximate analysis w/% Ultimate analysis wdaf/%n(H)/n(C)

Petrographic analysis φ/%Mad Ad Vdaf FCdaf C H O N S vitrinite inertinite exinite

2.34 6.86 46.77 53.23 75.44 5.57 17.91 0.87 0.21 0.89 60.00 25.60 8.00 

直接液化循环溶剂为哈密煤直接液化连续试

验装置（BSU）自产循环溶剂，其族组成情况见表 2。由

表 2可知，循环溶剂的芳香分含量较高，为 73.60 %，

其中，单环芳烃和双环芳烃占比达 55.00%。  

表 2 BSU 循环溶剂族组成分析

Table 2    Group composition of BSU recycle solvent 

Saturate w/% Aromatics w/%Resin w/%

paraffin naphthenicmonocyclicaromatic

bicyclicaromatic

tricyclicaromatic

tetracyclicaromatic

pentacyclicaromatic

thiophene other

10.00 12.20 33.60 21.40 8.70 4.10 0.30 4.50 1.00 4.20 

油煤共炼原料为塔河原油常渣（> 350 ℃ 馏

分），以下简称为塔河渣油，其族组成分析和元素

分析结果见表 3,采用改进后 B-L法计算所得结构

参数见表 4[9,10]。由表 3可知，塔河渣油具有饱和

分、沥青质含量高，芳香分含量低的特点。具有供

氢潜能的芳香分含量仅占 34.00%，其余组分不仅

供氢性能差，对于煤的溶解性也较差，从性质上来

看，塔河渣油在单独加氢以及与哈密煤共加氢过

程中可能会表现出较差的反应性能。

   

表 3 塔河渣油的性质分析

Table 3    Analysis of Tahe residue 

Ultimate analysis w/%n(H)/n(C)

SARA composition w/%C H O N S saturate aromatics resin asphaltene

85.81 10.29 0.73 0.50 2.67 1.44 27.70 34.00 20.20 18.10 

由表 4可知，塔河渣油芳碳率较低、烷基碳率

较高，塔河渣油芳环周边有较多的氢被烷基碳取

代，结构中的碳以烷基碳存在形式为主，与煤结构

相似性较差。芳香环系缩合程度大于 0.5，芳香环

系缩合程度越高，渣油越难被加氢。

  

第 7 期 贾梦婷 等：哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究   903  

表 4 塔河渣油平均分子结构参数

Table 4    Average molecular structural parametersin the Tahe residue

 

Items Calculated value

fA 0.32fN 0.18fP 0.50CA 16.67CN 9.73CP 26.37RT 7.47RA 4.22RN 3.24CI 0.25

HAU/CA 0.53σ 0.58L 7.11

Average molecular formula C52.77H75.94S0.62N0.26O0.34  

1.2 实验方法

哈密煤直接液化/油煤共加氢：采用 0.5 L搅拌

式高压釜，煤与溶剂、重质油，按质量比装填到釜

内，总装入量为 70 g，升压至设定氢初压，采用中

试装置制备“863”催化剂（以煤为载体，负载纳米

级水合氧化铁），Fe添加量为干煤（空气干燥基）质

量分数的 1.0%，助催化剂为硫磺粉，n（S） /n（Fe）=2.0。油煤浆升温至反应设定温度，反应温度控制

精度± 0.5 ℃，反应时间为 60 min；反应结束，釜温

在 20 min内降至 200 ℃ 以下。反应产物分为气相

和液-固相两部分，采用气相色谱法测定气相产物

组成；液-固相部分依次用正己烷和四氢呋喃进行

索氏抽提分离，分别定义正己烷可溶物为油，正己

烷不溶而四氢呋喃可溶物为前沥青烯与沥青烯

（简称沥青质组分，PAA），四氢呋喃不溶物为未反

应煤、催化剂及矿物质。原料转化率、油收率、沥

青质产率、气产率、氢耗的计算方法参照 GB/T  33690—2017（煤直接液化产率计算原料为干

煤，油煤共加氢产率计算原料为干煤和渣油）[11 − 13]。

塔河渣油加氢：将原料准确称量后加入高压

釜内，高压釜操作步骤同哈密煤直接液化实验操

作步骤。催化剂为分析纯 Fe2O3，Fe添加量为塔河

渣油质量分数的 3.0%，助催化剂为硫磺粉，n（S） /n（Fe） = 2.0。升温至反应设定温度，反应温度控制

精度± 0.5 ℃，反应时间为 60 min；反应结束，釜温

在 20 min内降至 200 ℃ 以下。反应产物分为气相

和液-固相两部分，采用气相色谱法测定气相产物

组成，反应液 -固产物分别用正己烷和甲苯抽提，

正己烷萃取油蒸出溶剂正己烷后进行模拟蒸馏分

析。渣油加氢的转化率及产率计算[14,15] 如下：

转化率 = 100%−渣油产率 （1）

轻质油收率 =汽油产率+柴油产率+VGO产率（2）

萃取油收率 =100%+氢耗−气产率−沥青质产率−焦产率

（3）

焦产率 =甲苯不溶物质量−催化剂质量

原料质量×100%

（4）

沥青质产率 =正己烷不溶物质量−甲苯不溶物质量

原料质量×100%

（5）

气产率=反应后釜内除氢气外气体总质量

原料质量×100%

（6）

氢耗=初始氢气质量−反应后釜内氢气质量

原料质量×100%

（7） 

2    结果与讨论 

2.1 哈密煤与塔河渣油的热解性能

热解是油煤共加氢的理论基础，重质油、煤达

到热解温度后发生化学键的断裂，生成大量自由

基，自由基加氢稳定后生成油气产物等，因此，哈

密煤和塔河渣油的热解性能是影响其加氢反应性

能的重要原因。采用 TA公司的 TA Q600-SDT型

热重分析仪对原料进行热重分析，测试样品量为 10 mg左右，测试气氛为氮气，流量为 100 mL/min，升温

速率为 5 ℃/min。图 1为塔河渣油的 TG-DTG曲

线，由图 1可知，塔河渣油在 100 ℃ 左右有一个小

的失重峰，渣油中吸附的小分子气体溢出；在 300 ℃左右有一个较为平缓的失重峰，塔河渣油中轻质

组分挥发；450 ℃ 时有一个较大且尖锐的失重峰，

是塔河渣油主体结构发生热解造成的。图 2为哈

密煤的 TG-DTG曲线，由图 2所知，哈密煤第一个

失重峰出现在 100 ℃ 以内，主要是吸附水和吸附

气体溢出，第二个失重峰出现在 420 ℃ 附近，煤大

分子大量热解。塔河渣油发生大量热解的温度略

高于哈密煤，因此，哈密煤与塔河渣油共加氢合适

  904   燃    料    化    学    学    报 第 49 卷

的反应温度应该比哈密煤液化合适反应温度更高

一点,合适的共加氢反应温度在 450 ℃ 以上。  

100 200 300 400 500 600 700

2

4

6

8

10

Wei

ght

/mg

Temperature /℃

−0.3

−0.2

−0.1

0

0.1

Wei

ght

loss

rat

e /(%

·min

−1)

TG

DTG

图 1    塔河渣油的 TG-DTG曲线Figure 1    TG-DTG curves of Tahe residue

  

0 200 400 600 800 1000

6

8

10

12

Wei

ght

/mg

Temperature /℃

DTG

TG

−0.2

−0.1

0

Wei

ght

loss

rat

e /(%

·min

−1)

图 2    哈密煤的 TG-DTG曲线Figure 2    TG-DTG curves of Hami coal

  

2.2 哈密煤加氢反应性能

哈密煤加氢液化使用的溶剂是 BSU循环溶

剂。图 3为哈密煤单独加氢液化性能，由图 3可

知，430 ℃ 时，哈密煤反应转化率为 98.62%，油收

率为 61.91%。随着温度的升高，哈密煤转化率缓

慢升高，440 ℃ 后转化率变化不大，油收率随温度

升高呈现先上升后下降的趋势。在 445 ℃ 时达到

最大油收率 68.54%，转化率为 98.74%，450 ℃ 时油

收率下降至 68.05%。煤的液化过程是一个大分子

不断裂解和缩合的反应。随着温度的升高，煤的

裂解反应强于缩合反应，促进沥青质向小分子油

气产物转化，温度的进一步升高导致产物油发生

二次裂解，气产率持续上升，油收率略有下降。

哈密煤转化率随氢初压的增大变化幅度不

大，煤转化率都能保持在 98% 以上，在氢初压为

9 MPa时转化率达到 99.23%；提高氢初压对能够

给反应体系供给更多的氢自由基，促进大分子向

油气产物转化。油收率呈现上升趋势，9 MPa后油

收率变化不大，11 MPa时油收率达到 67.47%。

哈密煤具有良好的加氢液化性能，是合适的

油煤共加氢原料煤，在较低温度和较低氢初压时

就能获得高转化率和高液化油收率 [16]。综合考虑

转化率、油收率和生产成本等因素，哈密煤单独加

氢液化最合适的条件为 445 ℃、9 MPa。  

430 440 45020

30

40

50

60

70

80

90

100

Conver

sion &

oil

yie

ld /

%Reaction temperature /℃

(a) Coal conversion

Oil yield

Gas yield

PAA yield

H2 consumption

0

10

20

30

40

Yie

ld &

H2 c

onsu

mpti

on /

%

6 7 8 9 10 11 1220

30

40

50

60

70

80

90

100C

onver

sion &

oil

yie

ld /

%

Initial hydrogen pressure /MPa

(b)

10

20

30

40

50

Yie

ld &

H2 c

onsu

mpti

on /

%

Coal conversion

Oil yield Gas yield

PAA yield H2 consumption

图 3    哈密煤单独加氢反应性能Figure 3    Hydrogenation performance of Hami coal

(a): Initial hydrogen pressure：10 MPa(b): Reaction temperature：445 ℃

  

2.3 塔河渣油加氢反应性能

图 4 为塔河渣油单独加氢反应性能。由图 4可知，渣油转化率、轻质油收率和焦产率随温度的

升高而快速上升，430 ℃ 时，转化率为 66.38%，轻

质油收率为 50.01%（萃取油收率 83.63%），焦产率

为 9.45%；450 ℃ 时，转化率 82.01%，轻质油收率

为 58.88%（萃取油收率 76.79%），焦产率 13.08%，

460 ℃ 时，塔河渣油转化率达到 88.98%，轻质油收

率达到 64.22%（萃取油收率 75.25%），焦产率达到

12.08%。随着氢初压增大，塔河渣油转化率变化

趋势不明显，焦产率下降，轻质油收率上升，9 MPa后，轻质油收率变化不大。氢初压为 11 MPa，反应

温度 460 ℃ 时，转化率为 87.56%，焦产率为 10.68%，

轻质油收率达到 65.36%。

胶质和沥青质是塔河渣油加氢反应生焦的主

第 7 期 贾梦婷 等：哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究   905  

要来源，胶质、沥青质等大分子裂解生成的自由基

经过脱氢缩合生成焦炭 [17,18]。塔河渣油中胶质和

沥青质的总含量高达 38.30%，低温下焦产率高，随

着反应温度的升高，塔河渣油重质组分裂解和缩

聚反应都加剧，转化率、轻质油收率升高的同时，

焦产率也快速升高。适当提高氢初压能抑制大分

子自由基缩合，有效抑制生焦。塔河渣油加氢在

反应条件较为温和的情况下，会有很高的焦产率，

在工业上很难进行加氢轻质化，但在较为苛刻的

反应条件下能够实现轻质化，获得较高轻质油收

率，具有和煤共加氢反应的潜能。  

(a)

(b)

420 430 440 450 46020

30

40

50

60

70

80

90

Conver

sion &

light

oil

yie

ld /

%

Reaction temperature /℃

Conversion Light oil yield Coke yield Gas yield

PAA yield H2 consumption

0

10

20

30

40Y

ield

& H

2 c

onsu

mpti

on /

%

6 7 8 9 10 11 1220

30

40

50

60

70

80

90

100

Conver

sion &

light

oil

yie

ld /

%

Initial hydrogen pressure /MPa

10

20

30

40

Yie

ld &

H2 c

onsu

mpti

on /

% Conversion Light oil yield Coke yield Gas yield PAA yield

H2 consumption

图 4    塔河渣油单独加氢反应性能Figure 4    Hydrogenation performance of Tahe residue

(a): Initial hydrogen pressure: 9 MPa(b): Reaction temperature：460 ℃

  

2.4 哈密煤与塔河渣油共加氢反应性能 

2.4.1 油煤直接共加氢

利用高压釜对哈密煤和塔河渣油直接共加氢

的反应性能进行考察，根据哈密煤和塔河渣油单

独加氢反应性能确定试验条件为反应温度 455 ℃，

氢初压 11 MPa。图 5为油煤直接共加氢反应性

能。由图 5可知，随着煤油比的增加，原料转化率

变化不大，维持在 97% 水平上，转化率相对偏低；

油收率下降，在煤/油比为 30∶70时转化率为 97.50%，

油收率为 75.59%；当煤浓度提高至 40∶60时，转化

率为 97.79%，油收率为 73.36%。另外，在哈密煤

与塔河渣油直接加氢试验中，当煤配比高时，反应

釜底和搅拌浆上存在明显的结焦现象。  

30:70 35:65 40:6040

50

60

70

80

90

100

Conver

sion &

oil

yie

ld /

%

Coal-oil ratio

Conversion

Oil yield

PAA yield

Gas yield H2 consumption

0

5

10

15

20

25

30

Yie

ld &

H2 c

onsu

mpti

on /

%

图 5    油煤直接共加氢反应性能Figure 5    Direct co-hydrogenation reaction performance

of coal and residue  

2.4.2 油煤直接共加氢协同效应

塔河渣油与哈密煤直接共加氢过程中，并不

是反应效果的简单叠加，互相之间存在协同效

应。图 6所示为油煤直接共加氢反应过程中的协

同效应作用结果，曲线所示为协同效应下的实际

反应结果，直线所示为无协同效应简单叠加的理

论反应结果，由图 6可知，萃取油收率实际值明显

高于理论值，气产率实际值显著低于理论值，氢耗

在渣油添加量较低的情况下，实际值也低于理论

值。说明油煤直接共加氢能够改善产物分布，提

高有效产物油的收率，降低氢耗和气产率。然而

实际反应的沥青质产率却显著高于理论值，沥青

质的大量生成造成了反应明显的结焦现象。  

0 60 65 70 100

68

70

72

74

76

78

Oil

yie

ld /%

Residue content /%0 60 65 70 100

8

10

12

14

16

18

Gas

yie

ld /%

Residue content /%

0 60 65 70 1002

4

6

8

10

12

PA

A y

ield

/%

Residue content /%0 60 65 70 100

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

H2 c

onsu

mpti

on /%

Residue content /%

图 6    油煤直接共加氢协同效应Figure 6    Synergistic effect of direct co-hydrogenation of

coal and residue 

塔河渣油不仅作为溶剂也作为反应原料，在

共加氢反应体系中，可以起着溶解和分散体系中

  906   燃    料    化    学    学    报 第 49 卷

煤热解产生的自由基的作用，同时塔河渣油基本

结构是带有长侧链烷烃的稠环芳烃结构，在高温

高压条件下，塔河渣油发生裂解生成小分子烷基

自由基和带稠合芳环的大分子自由基两部分，小

分子自由基在一定程度上能够稳定煤大分子裂解

生成的煤自由基生成产物油，提高了油产率，当煤/油比为 40∶60时，实验值油产率比计算值高出

3.12%，并且，部分渣油裂解生成的小分子自由基

代替了氢自由基的稳定作用，降低了氢耗。

哈密煤在共加氢过程中也会对塔河渣油产生

交互影响，一方面，煤热解产生的自由基稳定后生

成的多环芳烃油能够更好的溶解塔河渣油的重质

组分，提高了体系的溶解性和供氢性；另一方面，

煤会吸附反应过程中可能产生的焦，抑制生焦，促

进产物油的生成。

但是塔河渣油胶质、沥青质含量高，自身加氢

时就极易生焦，与煤共加氢过程中，渣油中带稠环

芳烃的大分子自由基与煤自由基相互之间竞争氢

自由基，当体系中氢自由基供应不足时，相互碰撞

结合成大分子沥青质，沥青质产率上升，进一步脱

氢缩合成焦。

塔河渣油在与哈密煤直接共加氢的过程中上

存在明显的结焦现象，结焦位置主要出现在反应

釜釜底和搅拌桨叶上，影响体系正常操作。但是

哈密煤与塔河渣油共加氢存在明显的正协同效

应，能够提高油收率，是否可以采取一定措施抑制

焦炭的产生，实现油煤共加氢。 

2.4.3 引入供氢溶剂后的油煤共加氢

为了抑制反应中生焦行为，提高其共加氢反

应转化率、油收率和可操作性，引入具有供氢性能

的 BSU循环溶剂到体系中去，一方面循环溶剂与

煤结构上相似性较高，且循环溶剂的流动性较强，

能够更好起到溶解和分散大分子自由基的作用，

抑制生焦；另一方面能够利用循环溶剂的高芳香

分提高混合溶剂的供氢性 [19]。保持煤粉含量为

45% 不变，循环溶剂与塔河渣油含量共为 55%，考

察存在供氢溶剂体系下不同渣油含量对哈密煤与

塔河渣油共加氢的反应性能的影响 [20]。图 7为引

入供氢溶剂时油煤共加氢反应性能。由图 7可

知，共加氢转化率在渣油添加量较少时变化幅度

较小，但都保持在 98% 以上，高于不添加供氢溶剂

时的共加氢转化率。渣油添加量达到 30% 时，转

化率迅速下降至 95.75%。液化油收率随着渣油添

加量的增加呈现先增加后减少的趋势，渣油含量

为 0时，油收率为 68.05%；渣油含量为 20% 时，达

到最大油收率为 74.82%，与不添加渣油时相比，油

收率提高了 6.77%；渣油含量增加至 30% 时，油收

率下降至 69.91%。反应氢耗率和气产率随着渣油

添加量的增大而逐渐减少。在哈密煤与塔河渣油

共加氢体系中加入循环溶剂是抑制结焦，提高其

共加氢转化率和油收率的有效手段，在保持 45%的煤粉含量不变的前提下，塔河渣油合适的添加

量为 20%。  

0 10 20 3040

50

60

70

80

90

100

Conver

sion &

oil

yie

ld /

%

Residue content /%

Conversion Oil yield Gas yield PAA yield H2 consumption

0

10

20

30

40

Yie

ld &

H2 c

onsu

mpti

on /

%

图 7    引入供氢溶剂后油煤共加氢反应性能Figure 7    Co-hydrogenation of oil and coal with hydrogen

solvent introduced 

3    结　论哈密煤单独加氢液化性能较优，在较缓和条

件下，也能到达高转化率和高油收率。445 ℃、9 MPa时达到最高油收率 68.54%，转化率为 98.74%，是

合适的油煤共加氢煤样。

塔河渣油烷基侧链较长且较多，芳香环系缩

合程度高，沥青质含量高，加氢过程中容易结焦，

在 430 ℃ 时，渣油转化率只有 66.38%，轻质油收率

也仅有 50.01%，结焦率就已经达到 9.45%，反应性

能较差。

哈密煤与塔河渣油直接共加氢时具有明显的

协同效应，高油收率、低氢耗，但转化率低，煤 /油比为 40∶60时油收率达到 73.36%，转化率仅为

97.79%。当原料中煤占比高时，体系易结焦，工业

上难以运行。通过向其共加氢体系中添加供氢溶

剂，提高原料的反应转化率和油收率，抑制结焦。

在 45% 煤浓度的试验条件下，循环溶剂 35% 和渣

油添加量为 20% 时，能保证系统正常操作，其原料

的转化率在98% 以上的同时，最大油收率达到74.82%。

参考文献 张生玲, 胡晓晓. 中国能源贸易形势与前景[J]. 国际贸易，2020，（9）：22−30.（ZHANG Sheng-ling, HU Xiao-xiao. The situation and prospect of China’s energy trade[J]. Intertrade，2020，（9）：22−30. ）

[1]

第 7 期 贾梦婷 等：哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究   907  

 宋官龙, 赵德智, 张志伟, 许茜. 渣油加氢工艺的现状及研究前景[J]. 石化技术，2017，24（7）：1−3+7.（SONG Guan-long, ZHAO De-zhi, ZHANG Zhi-wei, XU Qian. Current situation and research prospect of residue hydrogenation technology[J].Petrochem Ind Technol，2017，24（7）：1−3+7. ）

[2]

 赵鹏. 新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究[J]. 煤炭科学技术，2019，47（7）：244−248.（ZHAO  Peng.  Study  on  direct  hydrogenation  liquefaction  characteristics  of  Naomaohu  coal  in  Xinjiang[J].  Coal  Sci  Technol， 2019， 47（7）：244−248. ）

[3]

 黄传峰, 李大鹏, 杨涛. 煤油共炼技术现状及研究趋势讨论[J]. 现代化工，2016，36（8）：8−13.（HUANG Chuan-feng, LI Da-peng, YANG Tao. Status and research trends of co-processing of coal and oil[J]. Mod Chem Ind，2016，36（8）：8−13. ）

[4]

 SHAN X,  SHU G,  LI  K,  ZHANG X,  WANG H,  CAO X,  JIANG H,  WENG H.  Effect  of  hydrogenation  of  liquefied  heavy  oil  on  direct  coalliquefaction[J]. Fuel，2017，194：291−296.

[5]

 李丽, 李克健, 吴秀章. 煤与石油重油共处理协同效应的初步分析[J]. 神华科技，2009，（6）：64−67.（LI Li, LI Ke-jian, WU Xiu-zhang. Synergistic effects and preliminary application of the coal/oil coprocessing[J]. Energy Sci Technol，2009，（6）：64−67. ）

[6]

 商思玉, 凌开成, 王建平, 盛清涛, 申峻. 神府煤与胜利减压渣油共处理反应特性的研究[J]. 燃料化学学报，2005，33（1）：47−52.（SHANG Si-yu,  LING Kai-cheng, WANG Jian-ping,  SHENG Qing-tao,  SHEN Jun. Reaction characteristics of coprocessing of Shenfu coal  andShengli vacuum residue[J]. J Fuel Chem Technol，2005，33（1）：47−52. ）

[7]

 胡发亭, 李军芳, 毛学锋. 重质油与长焰煤共加氢反应性能[J]. 石油加工，2019，35（4）：798−806.（HU Fa-ting, LI Jun-fang, MAO Xue-feng. Co-hydrogenation performance of heavy oil with long flame coal[J]. Acta Pet Sin (Pet Process Sect)，2019，35（4）：798−806. ）

[8]

 王光耀, 张晓静, 陈贵锋, 李培霖, 颜丙峰. 煤油共处理中原料油结构对供氢性能影响研究[J]. 洁净煤技术，2015，21（3）：83−87+92.（WANG  Guang-yao,  ZHANG  Xiao-jing,  CHEN  Gui-feng,  LI  Pei-lin,  YAN  Bing-feng.  Influence  of  raw  oil  structure  on  hydrogen  donationcapacity during coal oil co-processing[J]. Clean Coal Technol，2015，21（3）：83−87+92. ）

[9]

 洪琨, 马凤云, 钟梅, 刘景梅, 莫文龙. 渣油重组分沥青质结构分析及其对临氢热反应过程生焦的影响[J]. 燃料化学学报，2016，44（3）：357−365.（HONG Kun, MA Feng-yun, ZHONG Mei, LIU Jing-mei, MO Wen-long. Analysis of asphaltene structure and its effects on the coking behaviorin the process of hydrothermal cracking[J]. J Fuel Chem Technol，2016，44（3）：357−365. ）

[10]

 张德祥, 高晋生, 朱之培. 年青煤在石油重油中加氢液化的研究[J]. 华东理工大学学报，1986，12（3）：46−55.（ZHANG De-xiang, GAO Jin-sheng, ZHU Zhi-pei. The liquefaction of some Chinese low rank coals by hydrogenation in various heavy oils ofpetroleum[J]. J East Chin Univ Sci Technol，1986，12（3）：46−55. ）

[11]

 高晋生, 张佩芳, 孙培桦, 杭月珍, OELERT H H. 中国年轻煤加氢液化研究Ⅲ. 兖州煤的加氢液化[J]. 燃料化学学报，1988，16（4）：321−327.（GAO Jin-sheng, ZHANG Pei-fang, SUN Pei-hua, HANG Yue-zhen, OELERT H H. Investigation on the hydroliquefaction of chinese low rankcoals Ⅲ. Examination on the liquefaction of Yanzhou coal[J]. J Fuel Chem Technol，1988，16（4）：321−327. ）

[12]

 阎瑞萍, 朱继升, 杨建丽, 刘振宇. 兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅰ. 共处理对转化率及产物分布的影响[J]. 燃料化学

学报，2000，28（6）：527−532.（YAN  Rui-ping,  ZHU  Ji-sheng,  YANG  Jian-li,  LIU  Zhen-yu.  Interaction  between  a  bituminous  coal  and  a  paraffinic  petroleum  residue  incoprocessing Ⅰ. Effect of compressing conditions on conversion and products distribution[J]. J Fuel Chem Technol，2000，28（6）：527−532. ）

[13]

 黄澎, 李文博, 毛学锋, 马博文. 热解重油加氢裂化制取高芳潜石脑油的研究[J]. 燃料化学学报，2019，47（11）：1329−1336.（HUANG Peng, LI Wen-bo, MAO Xue-feng, MA Bo-wen. Study on preparation of high aromatic potential naphtha from pyrolysis heavy oil viahydrocracking[J]. J Fuel Chem Technol，2019，47（11）：1329−1336. ）

[14]

 陶义. 不同来源渣油的加氢及生焦特性研究[D]. 青岛: 中国石油大学(华东), 2017.（TAO Yi. Study on different residue hydrotreating and coking characteristics[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China), 2017.）

[15]

 方正美, 吕海燕, 张媛媛, 宁奕飞, 潘铁英, 张德祥. 溶剂特性对淖毛湖煤加氢液化中间产物反应行为的影响[J]. 燃料化学学报，2019，47（8）：907−914.（FANG  Zheng-mei,  LÜ  Hai-yan,  ZHANG  Yuan-yuan,  NING  Yi-fei,  PAN  Tie-ying,  ZHANG  De-xiang.  Effect  of  solvent  characteristics  onreaction behavior of hydroliquefaction intermediate products from Naomaohu coal[J]. J Fuel Chem Technol，2019，47（8）：907−914. ）

[16]

 董明, 龙军, 王子军, 侯焕娣, 王威. 沥青质临氢热裂化转化规律初步研究[J]. 石油加工，2015，31（3）：643−649.（DONG Ming, LONG Jun, WANG Zijun, HOU Huandi, WANG Wei. Preliminary investigation on behaviors of thermal conversion of asphaltenein the presence of hydrogen and catalyst[J]. Acta Pet Sin (Pet Process Sect)，2015，31（3）：643−649. ）

[17]

 仝配配, 王子军. 石油加工过程中焦炭形 成的原因、类型及影响因素[J]. 化工进展，2016，35（S1）：101−108.（TONG Pei-pei, WANG Zi-jun. Causes, types and influencing factors of coke formation in petroleum processing[J]. Chem Ind Eng Prog，2016，35（S1）：101−108. ）

[18]

 王蕴, 王卫平, 王鹏飞, 吴治国. 原料油对油煤共炼反应结果影响的研究[J]. 石油炼制与化工，2016，47（5）：6−11.（WANG Yun,  WANG Wei-ping,  WANG Peng-fei,  WU Zhi-guo.  Influence  of  oils  on oil-coal  co-processing[J]. Pet  Process  Petrochem，2016，47（5）：6−11. ）

[19]

 高山松, 张德祥, 李克健. 中温煤焦油与新疆黑山煤共处理的研究[J]. 煤炭转化，2015，38（2）：40−44.（GAO Shan-song, ZHANG De-xiang, LI Ke-jian. Study on co-processing of Xinjiang Heishan coal with medium temperature coal tar[J]. CoalConvers，2015，38（2）：40−44. ）

[20]

  908   燃    料    化    学    学    报 第 49 卷