渣油悬浮床加氢裂化与热裂化反应过程中胶体稳定性的比较

考察克拉玛依常压渣油热裂化和悬浮床加氢裂化在不同反应时间的生焦量与生焦诱导期以及反应后产物的六组分质量分数及其数均相对分子质量，并利用质量分数电导率法研究了热裂化和悬浮床加氢裂化不同反应时间的胶体稳定性。结果表明，渣油悬浮床加氢裂化和热裂化两种反应体系在生焦诱导期内的胶体稳定性下降迅速，在生焦诱导期后的胶体稳定性下降趋于缓慢。在氢与加氢催化剂的作用下，渣油悬浮床加氢裂化在相同反应条件下比热裂化的生焦诱导期长，胶体稳定性好。     

表面活性剂对渣油胶体性质影响的初步研究

 摘要：以轮古常压渣油（LGAR）为原料，分别加入不同质量分数的表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）、十六烷基－三甲基溴化铵（CTAB）和油酸（Oleic acid），考察了它们对LGAR的 80℃运动粘度、体系胶体稳定性、四组分含量及数均相对分子质量的影响。实验结果表明，随着加入的SDS质量分数的增加， LGAR的 80℃运动粘度先减小后增大，在0.7%时达到最小值，体系胶体稳定性增强，沥青质的含量和数均相对分子质量的变化与80℃运动粘度变化规律一致；随着加入的油酸质量分数的增加， LGAR 80℃运动粘度持续下降，体系胶体稳定性增强，芳香分含量增加，沥青质含量和数均相对分子质量持续下降；随着加入的CTAB质量分数的增加， LGAR的 80℃运动粘度增加，体系胶体稳定性减弱，组分分布有所变化，但无明显变化规律。因此，SDS和油酸对渣油有较好的降粘作用，是较好的沥青质稳定剂；而CTAB不能降低LGAR粘度，对渣油胶体体系无明显的稳定作用。     

常压渣油组分电导率的研究

研究了常压渣油组分在苯溶液中的电导率。采用液相色谱法将大港、中东、塔河常压渣油各分成6个组分,测定了各组分苯溶液的电导率,并从各组分的平均相对分子质量、介电常数等数据计算了它们的平均偶极矩。采用极限质量分数电导率比较了大港、中东、塔河常压渣油各组分的导电能力和渣油体系的胶体稳定性。结果表明,各组分苯溶液的电导率随着组分质量分数的增大而增大,两者呈线性关系。3种渣油各组分的极限质量分数电导率均按以下顺序依次减小：沥青质、重胶质、中胶质、轻胶质、重芳烃、轻芳烃和饱和分;平均偶极矩也按该顺序依次下降,与极限质量分数电导率下降趋势相同,但下降幅度不同;大港常压渣油沥青质组分的平均偶极矩远小于中东和塔河常压渣油的,但极限质量分数电导率却大于它们的。3种渣油中,大港常压渣油的胶体稳定性最好。     

常压渣油组分的电导率

 研究了常压渣油组分在苯溶液中的电导率。采用液相色谱法将大港、中东、塔河常压渣油各分成6个组分,测定了各组分苯溶液的电导率,并从各组分的平均相对分子质量、介电常数等数据计算了它们的平均偶极矩。采用极限质量分数电导率比较了大港、中东、塔河常压渣油各组分的导电能力和渣油体系的胶体稳定性。结果表明,各组分苯溶液的电导率随着组分质量分数的增大而增大,两者呈线性关系。3种渣油各组分的极限质量分数电导率均按以下顺序依次减小：沥青质、重胶质、中胶质、轻胶质、重芳烃、轻芳烃和饱和分;平均偶极矩也按该顺序依次下降,与极限质量分数电导率下降趋势相同,但下降幅度不同;大港常压渣油沥青质组分的平均偶极矩远小于中东和塔河常压渣油的,但极限质量分数电导率却大于它们的。3种渣油中,大港常压渣油的胶体稳定性最好。     

超声波处理对渣油胶体稳定性的改善作用初步研究

利用质量分率电导率法研究了中东常压渣油在超声波处理前后胶体稳定性的变化,发现超声波处理对中东常压渣油的胶体稳定性有改善作用.利用蒸汽压渗透法(VPO)测定了超声波处理前后渣油及其SARA四组分的平均相对分子质量,利用红外光谱(IR)测定了SARA组分的平均结构参数,发现超声波处理对中东常压渣油的胶体稳定性改善作用主要是物理分散作用,几乎没有发生渣油化学结构的变化.     

渣油加氢处理对渣油胶体稳定性的影响

利用向渣油中加入正构烷烃引起沥青质沉积起始点的变化以及渣油热反应生焦诱导期的变化,证实了加氢处理对渣油胶体稳定性的影响。适当的加氢处理能提高渣油胶体稳定性,深度加氢处理降低渣油胶体稳定性。根据渣油体系热反应生焦诱导期和渣油组成与结构的关系导出了渣油胶体的稳定性函数为：S（Re/（fA-As·As）,Ar,Sa）=12.57Re/（fA-As·As）＋1.07Ar-1.65Sa。该函数指出：胶质组分是影响胶体稳定性的主要因素,芳香分组分对胶体稳定有保护作用,饱和分组分破坏胶体的稳定性。     

氢初压对渣油加氢产物胶体稳定性的影响及原因分析

在高温高压反应釜内,使用工业加氢转化催化剂对绥中36-1常压渣油进行了加氢反应,考察了氢初压对产物胶体稳定性的影响,并从产物的四组分组成、数均相对分子质量及胶质、沥青质的平均结构等方面对产生影响的原因进行了分析。结果表明,随着氢初压的升高,产物的稳定性先改善后略变差,其稳定性的改善可降低焦炭收率;产物的四组分中饱和分的含量增大,芳香分、胶质的含量变化不大,沥青质含量降低;芳香分、胶质的相对分子质量先增大后减小,沥青质的相对分子质量逐渐减小;胶质、沥青质的H/C原子比先增大后减小,芳香碳分率先降低后增大,二者结构性质的改变决定了产物胶体稳定性的变化趋势。     

我国四种减压渣油族组分的热反应行为

采用Ａｌ２Ｏ３吸附色谱分别将胜利，大庆，任丘及单家寺原油的减压渣油分离成饱和积分、芳香分、胶质及沥青质４个族组分，然后在热分析装置上考察它们的热反应行为，根据实验结果，讨论了减压渣油族组分的生焦性能及其渣油生焦能力的贡献；分析了族组分的热反应性及其与渣油热稳定的关系，取得了各族组分热反应的动力学特征值，如速率峰值，速率峰值温度及速率峰值处的转化率等，并在Ｃｏａｔｓ－Ｒｅｄｆｅｒｎ方法的基础上采用分     

中东渣油固定床加氢试样胶体稳定性与组分性质关系的研究

采用固定床渣油加氢评价实验装置,在工业催化剂级配方及长周期运行条件下,研究了中东渣油加氢反应过程中试样的胶体稳定性,考察了试样组成、性质和结构变化对体系胶体稳定性的影响。实验结果表明,控制适宜的渣油加氢反应条件有助于体系胶体稳定性的改善和保持;芳香分和胶质的含量越高越有利于体系胶体的稳定,且两者对体系胶体稳定性的作用相当,饱和分含量越高,体系胶体的稳定性越差;沥青质和胶质的平均相对分子质量差异越小,越有利于体系胶体的稳定性;随加氢反应的进行,沥青质芳香环系周边氢取代率增加,芳碳率降低,有利于体系胶体的稳定性。     

反应时间对加氢残渣油四组分含量和结构的影响

以沙特轻质原油减压渣油（ALVR）为原料,采用高压釜考察了不同反应时间下加氢反应后残渣油的四组分含量及其结构组成变化。结果表明,与未加氢渣油相比,加氢残渣油中的饱和分含量大幅度增加,而芳香分、胶质和沥青质的含量均降低,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量均降低,芳碳分率升高。加氢残渣油的四组分含量随反应时间的增加均呈规律性变化。随着加氢反应时间的增加,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量降低,芳香分、胶质和沥青质的芳碳分率增加,胶质和沥青质的总环数和芳环数均降低。渣油加氢反应过程中,其四组分均发生了明显的氢解和脱烷基反应,胶质和沥青质结构单元间的各种桥键可发生明显的断裂,导致其结构单元数减少。不同来源和属性的渣油加氢反应后各组分的结构变化有一定区别。     

乙烯焦油对延迟焦化原料胶体稳定性及热解历程的影响研究

采用n-d-M法、E-d-M法及四组分分析法,对现有延迟焦化原料（减压渣油、催化裂化油浆）及乙烯焦油进行了组成与性质分析,并通过测定原料油的电导率及热失重（包括TGA和DTA）分析,研究了乙烯焦油对延迟焦化原料胶体稳定性及热解过程的影响。结果表明,在现有的延迟焦化原料中掺炼乙烯焦油会导致原料中的饱和分含量降低、芳香分含量增加。在35 ℃条件下,延迟焦化原料的胶体稳定性参数随着乙烯焦油掺炼比的增加而增大,胶体稳定性在一定范围会得到改善。此外,乙烯焦油的掺入,会导致焦炭产量增加及生焦反应趋势提前,且产物中各馏分油收率会出现明显变化。说明乙烯焦油掺入后的热解过程及热解产物间并不是单纯的加和,而是一个相互影响的过程。     

分散型催化剂下克拉玛依超稠油常压渣油加氢裂化中沥青质变化对生焦的影响

以克拉玛依超稠油常压渣油为原料,在分散型催化剂作用下,采用高压釜考察了不同反应时间下加氢裂化反应体系的生焦率与正庚烷沥青质质量分 数之间的关系,同时采用1H NMR、TEM、XRD和SEM等方法研究了反应过程中沥青质的组成结构变化,并将其与生焦状况关联。结果表明,随着反应时间延长,反应体系中沥青质质量分数 和缩合度逐渐升高,少量沥青质大分子聚集体开始生成焦炭,生焦率增加缓慢,沥青质表面颗粒尺寸增大,颗粒数量和芳香片层层数增多,芳香片层间距减小;当反应时间增加至20 min时 ,体系中沥青质质量分数达到极大值,沥青质大量聚集,芳香片层数和间距也达到极值;当反应时间超过20 min之后,大量高缩合度的沥青质大分子聚集体迅速转化成焦炭,生焦率显著增 加,焦粒的尺寸也明显增大,而反应体系中剩余的沥青质质量分数和缩合度逐渐下降,颗粒尺寸减小,颗粒数量和芳香片层层数减少,芳香片层间距增大。     

塔河常压渣油及其亚组分的非等温热转化反应性能研究

采用热重分析法对塔河常压渣油(THAR)及其亚组分的热转化反应性能进行了考察;在Sharp微分法基础上,采用分段动力学拟合,获得了渣油及其亚组分热转化速率峰值、速率峰值处的反应温度、转化率和剧烈裂解温度区间等动力学基本数据以及各亚组分的生焦性能。结果表明：各亚组分生焦率由低到高依次为饱和分＜芳香分＜胶质＜沥青质,沥青质是焦炭的主要来源;四组分按组成加权后的生焦率较THAR生焦率高4.21百分点,表明THAR亚组分混合物共焦化有利于抑制各亚组分的生焦;饱和分可促进其它亚组分生焦,而芳香分和胶质可抑制沥青质生焦,且芳香分的抑焦性能更强;在热转化反应过程中,裂化反应活性由高到低的顺序为饱和分＞芳香分＞胶质＞沥青质,各亚组分在低温段和高温段的活化能由低到高的顺序均为饱和分＜芳香分＜胶质＜沥青质,表明胶质和沥青质大分子的热转化过程需要提供较多的能量。     

RFCC沉降器内油浆重组分结焦反应过程实验模拟

 利用自制的热转化生焦实验装置和热重分析仪,考察了反应条件和油浆的性质对油浆重馏分热转化生焦的影响。结果表明,n(H)/n(C)原子比、残炭值、结构族组成等性质对其生焦率的影响要远大于反应时间、反应温度和油浆中催化剂含量等反应条件的影响。油浆中重组分馏分沸点的高低不能有效反映其生焦倾向,而重组分中的沥青质和胶质是生焦的主要前驱物,其芳碳率与生焦率有较好的线性对应关系。改变沉降器的操作条件可以缓解沉降器的结焦程度,但防止结焦的根本途径是通过调节主提升管的反应条件,从而减少进入沉降器内的油气中的结焦前驱物和沥青质的含量。     

加氢反应温度对塔河沥青质结构组成的影响

以塔河常压渣油的正庚烷沥青质为原料,在高压釜内考察了加氢反应温度对沥青质结构组成的影响。结果表明,与原生沥青质相比,加氢后次生沥青质的H/C原子比、平均相对分子质量、单元薄片数目和芳香环系缩合度参数HAU/CA均减小,芳碳率fA增大;加氢后沥青质单元薄片的平均相对分子质量增大,Hα、Hβ和Hγ减小,HA增加,总环数RT和芳香环数RA也都明显增加,质子芳碳比例增加,取代芳碳比例减小,表明沥青质在加氢过程中发生了明显的烷基侧链和单元薄片的脱除反应及少量的脱氢缩合反应。随加氢反应温度升高,沥青质结构参数的变化更明显,且在653～673 K范围时各结构参数的变化幅度最大。     

沥青质裂解反应选择性分析

在703 K 下,考察了1种正戊烷不溶的沥青质的热裂解、临氢热裂解和 NiMo/γ-Al₂O₃存在时的临氢催化裂解反应。结果表明,在相同的反应物转化率水平下,3种裂解反应按液体产物选择性从大到小的排列顺序为临氢催化裂解、临氢热裂解、热裂解反应,而按焦炭的选择性的排列顺序则相反。在热裂解反应中,沥青质中大量的硫被转化生成高硫焦炭;在临氢热裂解反应中,氢气分子对高硫焦炭的生成只起到有限的抑制作用;在临氢催化裂解反应中,催化剂充分激活氢气分子,使其有效地对沥青质及中间产物发生“加氢”（氢化）作用,显著地抑制了焦炭的生成,提高了液体产物的稳定性、选择性和品质（低相对分子质量和低硫含量）。     

减压渣油及其四组分在接触剂上的裂化反应规律

以减压渣油为原料,采用热解色谱和热重-质谱,考察了减压渣油及其四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)在惰性接触剂LHBK和酸性接触剂C上的裂化反应。结果表明：四组分在有孔无酸剂LHBK上裂化程度由强到弱的顺序为胶质、沥青质、芳香分、饱和分,在有孔有酸剂C上裂化程度由强到弱的顺序为饱和分、芳香分、胶质≈沥青质。四组分在2种接触剂上缩合反应生成的积炭均比减压渣油在接触剂上缩合反应生成的积炭具有更低的H/C摩尔比;接触剂的酸性明显促进了四组分的裂化,C_20-馏分产率明显增加;且增加了减压渣油裂化反应的生焦率,增加部分主要来自芳香分和胶质的催化裂化生焦。说明接触剂的酸性能促进饱和分C—C键、芳香分侧链C—C键断裂以及胶质和沥青质中键能较低的键断裂。     

超稠油低温氧化和裂解成焦实验

针对辽河油田锦91区块超稠油火驱过程所形成的氧化炭和裂解炭的基本性质和火驱燃烧特征认识不清的问题,利用高温高压反应釜装置开展超稠油低温氧化和裂解实验,并采用气相色谱仪、场发射扫描电镜、能量色散X-射线光谱仪和热重分析仪分析产出气组成、焦炭的微观形貌、元素含量和热重损失,并运用等转化率法(Friedman和OFW)求解焦炭燃烧活化能。结果表明:经历250 ℃低温氧化后,超稠油部分转化为氧化炭;经历400 ℃裂解后,超稠油转化为裂解炭和改质油。氧化炭中氧和硫元素的相对含量明显高于裂解炭。氧化炭表面呈粒度大小不一的焦炭微粒相互融并的微观形貌,且随着温度升高,氧化炭的多孔结构愈发明显;裂解炭呈不规则的块状微观形貌,且随着温度升高,裂解炭表面出现很多凸起状颗粒。氧化炭的生成有助于建立燃烧前缘;裂解炭的燃烧活化能更低,有助于维持燃烧前缘稳定推进。该研究对超稠油火驱开发具有一定的理论指导意义。