渣油组成、结构和性质与第二液相形成特性的关系

在渣油热反应体系中，第二液 相的形成特性与渣油的化 学组成、物理结构和化学 结构有关。物理第二液相的形成特性决定于渣油胶体构造的稳定性和渣油体系的稀释效应系数，渣油体系的胶体稳定性越高或稀释效应系数越小，物理第二液 相越不容易形成。在化学物理第二液 相的形成过程中，由原生沥青质的杂原子因素和脂肪性侧链因素共同决定的化学作用的影响是第一位的，其中杂原子因素的影响更显著，而由渣油体系不稳定性和稀释效应构成的物理作用的影响则居于次要地位。化学第二液相的形成取决于原生胶质和原生沥青质组分的杂原子因素和脂肪侧链因素的联合作用，但脂肪性侧链因素的贡献比杂原子因素的贡献大得多，杂原子因素的贡献已经微不足道。     

四组分组成及性质对煤焦油沥青质初始絮凝点的影响

为保障煤焦油悬浮床加氢装置的稳定操作,需对原料的沥青质絮凝现象及影响因素进行研究。研究了煤焦油沥青质初始絮凝点测定方法、四组分组成性质及重油分子结构参数对煤焦油中沥青质絮凝现象的影响。以一种高温焦油A、一种中低温焦油（大于320 ℃重油）B和两者混合油C为试样,采用光度计法测量焦油样品A、B、C的沥青质初始絮凝点。将煤焦油样品分离为饱和分、芳香分、胶质和沥青质四个组分,采用元素分析、相对分子质量测定、核磁共振H谱等分析手段,对样品性质和平均分子结构进行表征。结果表明,三种焦油样品均有不同程度的沥青质絮凝情况,其胶体稳定性为：A>B>C。四组分组成和性质共同决定样品的胶体稳定性。A样品因为具有高度缩合的稠环芳烃,侧链短且少,m(胶质)/m(沥青质)比值大,各组分芳香度、相对分子质量等性质连续分布,所以沥青质在芳香分和胶质中的分散情况较好,体系相对最稳定。A、B样品组成和性质差异大,导致二者不能很好相溶,因此混合焦油C样品胶体稳定性差。     

渣油胶体稳定性与热反应生焦性能的关系

利用质量分数电导率方法表征了塔河、中东、辽河常压渣油的胶体稳定性,塔河、中东、辽河常压渣油的胶体稳定性参数分别为1.45、1.70、大于11.00g/g。m(芳香分+胶质)/m(饱和分+沥青质)常常被用来表征渣油的胶体稳定性(该比例越大则体系越稳定),塔河、中东、辽河常压渣油的该项比值分别为1.22、2.23和1.51,它们的SARA族组成所能反映的胶体稳定性与质量分数电导率法研究结果并不一致。并对这几种常压渣油的临氮热反应性能进行了研究,在相同反应温度下(400℃),辽河、中东、塔河常压渣油的生焦诱导期分别为160min、100min和80min,即胶体稳定性参数大的渣油的生焦诱导期长。该结果表明质量分数电导率法用来表征不同渣油的胶体稳定性是可行的,同时也说明渣油的胶体稳定性对其热反应性能具有决定作用。     

渣油单油热反应体系中第二液相的形成特性

在渣油热反应体系中,凝聚态沥青质第二液相是焦的最直接物理化学前身物和提高渣油热转化过程经济性的关键因素。渣油的组成和物理／化学结构是影响渣油热反应体系中第二液相形成特性的最重要因素,但渣油的组成和结构特性对渣油热反应体系中三类第二液相形成的影响的性质和程度不同。渣油体系物理结构的固有稳定性越高,物理第二液相越不容易形成;渣油体系中原生沥青质和原生胶质的分子反应能力越低,化学物理第二液相和化学第二液相也都越不容易形成。据此,可以比较或估量不同组成和结构的渣油热反应体系的生焦倾向的大小。     

克拉玛依常压渣油悬浮床加氢裂化反应胶体性质

利用质量分数电导率法研究了克拉玛依常压渣油悬浮床加氢裂化在不同反应时间和反应温度下的胶体稳定性,并验证Yen T F渣油胶体结构模型。结果表明,克拉玛依常压渣油悬浮床加氢裂化体系的胶体稳定性在生焦诱导期内下降迅速,在生焦诱导期后下降趋于缓慢;反应温度的升高使体系胶体稳定性下降。从反应后产物的族组成及其数均相对分子质量探讨了体系胶体稳定性变化的原因。研究表明,随着反应的进行,克拉玛依常压渣油体系中作为分散介质的饱和烃和轻芳烃含量逐渐上升,作为胶溶剂的胶质含量显著下降,其可溶质相对分子质量均呈下降趋势;而作为分散相的沥青质质量分数及数均相对分子质量在生焦诱导期内上升,在生焦后开始下降。胶体体系族组成及数均相对分子质量的变化破坏了该体系原有的稳定结构,导致了体系胶体稳定性的下降。     

复合改性炭沥青稳定性研究

将两种软化剂分别掺入煤沥青,制得软化煤沥青,再与石油沥青混合,经SBS改性后得到复合改性炭沥青。采用四组分分析法和胶体不稳定指数（IC）研究复合改性炭沥青的胶体稳定性。结果表明,加入适量的软化煤沥青能够增加复合改性炭沥青中沥青质含量,减少饱和分含量,同时达到调节芳香分和胶质含量的作用,使复合改性炭沥青的四组分含量分布合理。所制复合改性炭沥青的IC值较低,胶体体系稳定。     

沥青组成结构对沥青表面能的影响研究

开展沥青组成结构对沥青表面能的影响研究可为揭示不同沥青与集料黏附性能的差异提供理论依据。文章基于表面能理论,采用接触角法测定了不同沥青的表面能,分析了表面能与宏观性能、四组分组成、元素组成和平均结构单元参数之间的关联关系。结果表明:采用接触角法能够有效测定沥青的表面能,4种沥青的表面能在17.36~23.11 m J/m2之间,并表现出较大的差异性,而表面能与宏观性能之间的关联没有明显的规律性;饱和分是影响表面能的最主要因素,饱和分含量越高,沥青质含量越低,表面能越大;元素H、H/C、C含量是影响表面能的主要因素,其含量越高,杂原子含量越低,表面能越大;平均结构单元参数烷链支化度、烷基碳率是影响表面能的主要因素,其支化度越高,芳香碳率、芳香环系缩合度越低,表面能越大。     

辽河AH-90#沥青老化组分变化研究

笔者结合沥青路面再生利用中的热点问题,采用理论分析与实验数据相结合的方法,阐述了基质沥青老化的原理以及组分、性能的变化规律.结果表明,沥青在老化过程中,饱和分含量变化幅度不大,芳香分的含量逐渐减小.胶质含量总的趋势是下降,不断转化为沥青质.而沥青质含量不断呈增大的趋势.随老化时间的延长和老化温度的升高,沥青的胶体不稳定指数逐渐增加.本研究旨在探讨沥青老化组分变化规律,为沥青再生技术提供理论依据.     

渣油转化反应过程分析

原油重质化和劣质化是世界原油的发展趋势,因此渣油的加工和利用是石油炼制工业研究的主要课题。综合大量研究信息,根据渣油的物理体系、化学结构和渣油的加工方式,归纳并分析了渣油热转化,渣油中的胶质和沥青质、饱和分和芳香分、多环芳烃的反应过程及渣油的脱硫脱氮的反应过程。结果表明,胶质和沥青质发生断烷基侧链及缩合反应,饱和分与芳香分发生开环和断链反应,多环芳烃加氢遵循正碳机理,渣油的脱氮脱硫反应遵循 Lewis酸碱理论。     

原油组分与降凝剂相互作用

利用红外光谱探讨了原油中各组分与降凝剂之间的相互作用,由实验得到以下主要结论:降凝剂的极性基团与沥青质的极性基团形成氢键,降凝剂和沥青质分子结合在一起,降凝剂高分子链转动和扭曲,减少沥青质平面分子结构的重叠,减少堆叠体的形成;另一方面,降凝剂中的极性基团也可以与胶质的极性基团发生氢键作用,降凝剂高分子分子链转动和扭曲,减少胶质本身的氢键结合,减少胶质分子之间通过氢键形成密集胶束的趋势.由于沥青质堆叠体和胶质密集胶束的减少,原油的粘度的降低,达到了降低原油粘度的目的;原油的凝点主要由蜡的含量和组成决定的,胶质和降凝剂能够参与使蜡的结晶,使蜡晶的形态和尺寸发生改变,达到降低凝点的目的.     

Effect of chemical compositions on temperature susceptibility of bitumens

The viscosity of five bitumens was measured at different temperatures and the viscosity- temperature relationship was developed to evaluate the temperature susceptibility of different bitumens. The generic fractions (i e, saturates, aromatics, resins and asphaltenes) of the bitumens were separated and tested by thin-layer chromatography with flame ionization detection (TLC-FID) and the effect of chemical compositions on temperature susceptibility of bitumens was analyzed using the linear regression method. The experimental results show that the four generic fractions play an inconsistent role in the temperature susceptibility of bitumens and the correlation degree of each fraction is somewhat different. The existence of aromatics and asphaltenes can lower the sensitivity to temperature changes whereas saturates and resins may have an adverse impact on the temperature susceptibility of bitumens. As for the correlation degrees, resins show the closest correlation with the temperature susceptibility of bitumens, then asphaltenes and aromatics, and the correlation between temperature susceptibility and saturates is relatively weak.     

减压渣油的分离与评价

采用超临界流体萃取分馏技术,将减压渣油分离成6个窄馏分和1个萃余残渣,对窄馏分的组成分布和结构进行了研究,为减压渣油的的合理加工提供重要基础数据。结果表明,随着窄馏分收率的增加,饱和分质量分数减小,胶质质量分数增大,芳香分质量分数先增大,达到最大值,再减小,各窄馏分中基本不合沥青质,残炭值、及金属元素含量逐渐增加,金属在最后几个窄馏分和残渣中有富集现象。用改进的Brown—Ladner法计算了各个窄馏分和原料的结构参数。     

东辛原油组分-地层水界面扩张流变研究

从东辛原油中分离得到饱和分、芳香分、胶质、沥青质以及酸性组分,通过滴外形分析方法研究了各原油组分模拟油与地层水问的界面张力及界面扩张流变性质。结果表明,各类活性组分都具有界面活性,酯类组分的水解使得饱和分在高浓度时降低界面张力能力较强;扩张弹性随质量分数增大通过一个极大值,其高低顺序为：饱和分〉芳香分≈沥青质〉胶质≈酸性组分;饱和分中蜡组分在高浓度时以蜡晶形式析出,大大增强界面膜强度,造成较高的弹性,同时界面反应过程导致其较高的黏性。     

多孔滤膜抽滤法测定原油沥青质含量

对测定原油沥青质含量的3种分离方法(离心法、抽滤法、过滤法)进行对比,观察到抽滤法在安全健康、效率及重复性等方面具有明显优势。采用激光纳米粒度分析仪对3种分离方法的残液进行了粒度分析,结果表明,过滤法将导致较多的沥青质颗粒的损失,造成测量结果偏小。在此基础上,对抽滤法测试流程中涉及的剂油比、样品静置时间、取样量等影响因素进行优选,确定出适宜剂油比为40 mL/g、静置时间30 min、取样质量1.0g。与SY/T 7550—2004标准方法相比,采用多孔滤膜抽滤法测定原油沥青质含量,推荐的参数合理,测试精度较高。     

影响稠油粘度的化学组成灰熵分析

针对稠油高粘度特性,采用灰色关联熵分析法,以MATLAB为平台分析了稠油族组成、元素组成及主要官能团与稠油粘度之间的关系,探讨了各组成因素对其粘度的影响.分析结果表明,沥青质是影响稠油粘度的最主要的因素,胶质和芳烃起着稳定沥青质,防止其聚沉的作用;而沥青质、胶质分子中的杂元素、过渡金属元素、芳香结构和烷基侧链则会影响沥青质分子之间、沥青质与胶质分子之间的缔合.分析结果与Pfeiffer提出的沥青质-胶质复合胶体体系等结论一致,证明了在稠油化学组成对粘度的影响研究中引入灰色关联熵分析法是可靠的.这对稠油处理加工将起到推动作用.     

催化裂化油浆在生产优质道路沥青中的应用

催化裂化作为主要的重油加工技术在石油加工中的地位十分重要 ,催化油浆的有效合理利用是一个迫切需要解决的问题。催化裂化油浆富含芳香分和胶质 ,结合这一性质特点 ,对催化油浆掺入渣油中通过溶剂脱沥青生产优质道路沥青的技术方案进行了研究。结果表明 ,油浆和渣油本身的性质对脱油沥青性质有很大影响 ,渣油掺兑油浆后溶剂脱沥青可使脱油沥青的针入度提高 ,延度明显改善 ,达到改善脱油沥青性质的目的。选取 3种减压渣油和两种催化裂化油浆 ,在适宜的油浆掺兑比并控制一定的脱沥青油收率 ,可以获得优质道路沥青 ,同时还可以使道路沥青的蜡含量降低 ,生产合格的重交道路沥青。     

驱油剂对稠油注空气低温催化氧化过程的影响规律

为了提高空气驱的安全性及稠油改质,通过静态氧化实验研究了驱油剂对稠油低温催化氧化性能的影响规律。结果表明,研究选用的驱油剂都可以提高耗氧速率,特别是NaOH 和PAM 对耗氧速率的影响最为明显。通过族组成分析驱油剂对原油成分的影响,研究发现,低温催化氧化使原油中的饱和分和芳香分向胶质和沥青质转化,而纳米微粒Fe₃O₄ 却可以明显的反转这种变化。研究结果对驱油剂的选取、提高空气驱油技术的安全性及扩大空气驱的应用具有一定的指导意义。     

紫外吸收光谱研究胜利渣油胶质、沥青质结构特性

以紫外吸收光谱理论为基础,通过剖析胜利渣油中胶质、沥青质的紫外吸收光谱及其二阶导数光谱,并与模型化合物的紫外吸收特征相比较,研究胶质和沥青质的化学结构。实验结果表明,芳香单片为胜利渣油中胶质、沥青质组分结构的最基本单位。胶质、沥青质的芳香单元结构--基本吸收生色团具有相似性,单元芳香片中芳香环数以3～4个环为主,共轭芳香环的排列形式主要为“线性排列”,即渺位缩合。但胶质和沥青质的结构也存在着差异,即胶质中基本不含有多于5个环的共轭芳香片,而沥青质中含有少量多于5个环的共轭芳香片,并且这些共轭芳香片有部分“面性排列”,即迫位缩合,同时沥青质中的芳香结构所占比例较大。由此得出了胶质和沥青质可能的近似结构模型。