中低温煤焦油沥青质的分析表征

采用XPS、XRD、FT IR、13C NMR、元素分析等手段分析表征了中低温煤焦油正庚烷沥青质(CT C7沥青质),系统研究了CT C7沥青质表面元素的赋存状态、相对含量以及其晶体结构。结果表明,该沥青质的主要结构为多环稠合芳香烃并富含杂原子,其芳香度(fa)明显大于一般原油沥青质;烷基链间距和芳香片层直径值较小,其芳环上烷基侧链短而少且难以形成堆积结构;表面C主要以sp2和sp3碳的形式存在,二者摩尔分数之和达699%,以C=O和COO-基团存在的C较少。该沥青质表面的杂原子以O原子为主,N和S原子较少,其中含氧官能团主要是酚羟基和醚氧基,摩尔分数达619%。含氮官能团主要以吡啶氮(N 6)和吡咯氮(N 5)为主,二者摩尔分数之和为805%;含硫官能团中,噻吩硫、烷基硫比较多,摩尔分数之和达517%。该C7沥青质表面加氢难度较大的N 6、N 5和噻吩硫的摩尔分数低于石油沥青质,这可能是煤焦油加氢工艺中N、S脱除效率较高的原因之一。     

钌离子催化氧化法研究胜利减压渣油组分的化学结构

利用对芳香碳有高选择性转化能力的钌离子催化氧化法研究了胜利减压渣油中芳香分、胶质和庚烷沥青质３种组分的化学结构。定量测定了与芳香核相连的正构烷基侧链和连接两个芳香核的正构烷基桥的分布。结果表明，该渣油的３种组分都含有Ｃ１～Ｃ３３的正构烷基侧链和Ｃ２～Ｃ２２的正构烷基桥。正构烷基侧链的摩尔浓度随其碳数的增加而下降。相对来说，沥青质含有较多的＜Ｃ１０的侧链而＞Ｃ１６的侧链较少。正构烷基桥的浓度按沥青质、胶质、芳香分顺序下降。在３种组分的水相氧化产物中都检测出从邻苯二甲酸到苯六甲酸的一系列苯多甲酸，表明胜利减压渣油中的芳香分、胶质和沥青质都含有缩合程度较高的芳香环系结构。对不同结构苯多甲酸的定量分析表明，沥青质以迫位缩合芳香环系结构为主，芳香分以渺位缩合芳香环系结构为主，胶质介于两者之间。     

煤焦油沥青质与减压渣油沥青质结构组成的对比

基于核磁共振氢谱(¹H-NMR)、核磁共振碳谱(¹³C-NMR)和傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS),分析了煤焦油和减压渣油中正庚烷沥青质的结构和分子组成的差异。在大气压光致电离源(APPI)和电喷雾电离源(ESI)下,质谱测得的煤焦油沥青质相对分子质量分布范围均小于减压渣油沥青质,但其中含氧类化合物或其他含氧多杂原子相对丰度高于减压渣油沥青质。各类化合物中,煤焦油沥青质均含有更小等效双键数(DBE)的化合物;在相同DBE下,减压渣油沥青质的碳数分布范围更大,意味着减压渣油沥青质的烷基侧链分布范围宽。计算了煤焦油沥青质和减压渣油沥青质结构单元平均分子式分别为C_30.54H_26.57S_0.04N_0.54O _2.80和 C_42.41H_41.54S_0.85N_0.63O_0.48。煤焦油沥青质结构单元的芳香度较高,而芳环数和芳环缩合度均小于减压渣油沥青质。煤焦油沥青质中的低缩合度化合物能够对沥青质聚集体中芳环的堆积作用产生直接的影响,但影响程度仍需进一步研究。     

减压渣油中胶状沥青状物质的化学结构研究

利用对芳香碳有高选择性转化能力的钌离子催化氧化法研究了减压渣油中轻、中、重胶质和戊烷沥青质的化学结构,定量了与芳香环相连的正构烷基侧链和桥链的分布,并了芳香环系的缩合型式,结果表明,这些石油重质组分中均存在碳数为Ｃ１￣Ｃ３０的与芳香 相连的正构烷基侧链,其摩尔浓度随链长的增加而下降,也存在由正构烷基桥连接的至少具有两个芳香环系的芳香性分子,在芳香结构中存在着渺位缩合,迫位缩合以联苯型结构,其中联苯     

反应温度对脱沥青油临氢热转化反应的影响

以塔河常压渣油(THAR)为原料,正己烷为溶剂分离获得C6 沥青质(As)和脱沥青油(DAO),考察了反应温度对DAO临氢热转化性能及其产物中次生沥青质(As*）结构的影响。结果表明,与THAR相比,DAO热转化活性较高,残炭值较低,且热转化反应产物中轻质油收率在410℃之前迅速增加,随后趋于平缓,而焦炭收率的增幅显著变大。与As相比,As*中芳环γ位(Hγ）和芳环β位氢(Hβ）含量较少,芳环α位氢(Hα）含量、芳环氢(HA）含量和芳香度(fA）较高。随反应温度提高,As*中Hγ含量和Hβ含量逐渐减小,Hα含量、HA含量和fA逐渐增加;同时,As*结构中芳香片层间距(dm)呈减小趋势,而芳香薄片直径(La）、芳香片层堆砌高度(Lc）及堆砌层数(Mc）均逐渐增大。As*中与芳环γ、β位相连的烷基侧链发生断裂脱落,促使芳核在横向和纵向上均发生缩聚,致使As*中迫位缩合结构、Hα含量和HA含量增加,dm减小,La、Lc及Mc变大。     

钌离子催化氧化法研究沥青质经加氢处理后的变化

 利用钌离子催化氧化方法研究了渣油中沥青质的化学结构，定量测定了与沥青质芳香核相连的烷基侧链和烷基桥链的分布，推断了沥青质中芳香环系的缩合形式，讨论了沥青质组分在加氢处理过程中的结构变化规律。结果表明，渣油组分中都存在C1～C27的烷基侧链，并且主要是正构烷基侧链，也存在与两个芳香核相连接的C2～C16烷基桥链，它们的浓度随链长增加而下降。沥青质的氧化产物中检测出从邻苯二甲酸到苯六甲酸的一系列苯多甲酸。沥青质芳香核结构中存在着渺位缩合、迫位缩合和联苯结构，其中联苯结构较少。沥青质可以看作纯粹的迫位缩合。随着加氢处理深度的增加，沥青质组分的化学结构发生变化，芳香结构较大的芳香核在沥青质中富集，使得沥青质组分中的芳香结构逐渐增多，芳香核缩合程度逐渐增加。     

渣油加氢转化过程中沥青质结构单元的变化

以不同沥青质含量的渣油为原料,研究了加氢反应前后沥青质结构单元的变化,并对沥青质结构单元进行初步模拟.结果表明,加氢后沥青质结构单元的平均相对分子质量增大,H/C原子比减小;硫含量降低,氮含量增加;芳碳分率增大,芳香环系周边氢取代率σ及芳香环系缩合度参数HAU/CA减小;HA增加,Hα、HβHγ减少;沥青质结构单元的取代芳碳分率减少,质子芳碳分率增加,表明加氢反应后沥青质的缩合度增大,发生了明显的脱烷基反应.随原料沥青质含量的增加,加氢后沥青质结构单元的环烷环数和芳香环数均逐渐增加,尤其是芳香环数,甚至会大于原生沥青质.加氢过程中沥青质主要以单元薄片为基本单元参与反应.     

钌离子催化氧化法研究胜利减压渣组分的化学结构

利用对芳香碳有高选择性转化能力的钌离子催化氧化法研究了胜利减压渣油中芳香分、胶持和沥青质３种组分的化学结构。定量测定了与芳香核相连的正构烷基侧链和连接两个芳香核的正构基桥的分布。结果表明，该渣油的３种组分都含有Ｃ１－Ｃ３３的正构烷基侧链和Ｃ２－Ｃ２２的正构烷基桥。正构烷基侧链的摩尔浓度随其碳数的增加而下降。相对来说，沥青质含有较多的〈Ｃ１０的侧链而〉Ｃ１６的侧链较少。正构烷基桥的浓度按沥青质、胶质     

四氢萘与正十二烷在催化裂化过程中的相互作用

将正十二烷(n C12) 与四氢萘按照不同比例混合进行催化裂化反应,考察了芳香基环烷环结构与链烷烃在催化裂化反应过程中的相互作用对两种烃类反应性能的影响。采用PONA分析和GC MS检测产物组成。结果表明,由于芳香基环烷环与烷烃裂化生成的烯烃与正碳离子之间的氢转移作用,随着混合原料中正十二烷质量分数增加,四氢萘的芳构化趋势明显增加,正十二烷的C=3和C=4选择性受四氢萘质量分数的影响也比较明显。     

不同重油的正戊烷及正庚烷沥青质性质对比

以中东减压渣油（MEVR）、加拿大油砂沥青（VTB）、辽河稠油减压渣油（LHVR）、委内瑞拉常压渣油及减压渣油（VAR、VVR）等5种重油为原料，利用溶剂沉淀法制备正戊烷及正庚烷沥青质，采用元素组成、GPC、1H-NMR、13C-NMR、XRD、SEM等分析方法和手段进行沥青质性质评价以考察其差异性。结果表明，五种重油的C5沥青质、C7沥青质在含量、分子结构、平均结构单元数目、分子大小、微观结构形态等方面差异明显。沥青质芳碳率在0.47~0.54之间，VTB、LHVR沥青质中参与有序堆积结构的芳香碳较少，而MEVR，VAR，VVR沥青质中该部分芳香碳则相对较多。     

纳米NaY分子筛的合成优化

以工业级水玻璃为硅源,在无模板剂、无导向剂、无添加剂的条件下,成功地合成了粒径小于100 nm的NaY分子筛,并采用XRD、FT IR、SEM、粒度分析、N2吸附 脱附、ICP、29Si和27Al NMR等手段对其进行表征。考察了合成体系中n(Na2O)/n(Al2O3)、n(H2O)/n(Al2O3)及初始凝胶陈化温度与陈化时间对NaY分子筛晶粒大小的影响,并与常规工业NaY进行比较。结果表明,增大n(Na2O)/n(Al2O3),有利于减小NaY分子筛的晶粒尺寸,但同时也降低了其 相对结晶度,当n(Na2O)/n(Al2O3)大于17时,导致NaY分子筛向P型分子筛转变;降低n(H2O)/n(Al2O3),有利于生成小晶粒NaY分子筛,但当n(H2O)/n(Al2O3)低于240时,就会出现P型杂晶。NaY分子筛的平均粒径随着初始凝胶陈化温度的升高而减小,但当陈化温度达到70℃时, 得到P型分子筛产物;随着初始凝胶陈化时间的延长,NaY分子筛的粒径逐渐变小,陈化时间长于5 h时,就会出现P型杂晶。在n(Na2O)/n(Al2O3)为16、n(H2O)/n(Al2O3)为360、65℃陈化4 h的优化合成条件下,合成了平均粒径在80 nm左右且粒度分布较窄的NaY分子筛,其骨架nSi/nAl=218。     

H-SAPO-34分子筛磷改性机理及作用

选取n(Si)/n(Si+Al+P)为0120和0086两种H SAPO 34分子筛进行磷改性,制备出一系列(n(P)/n(Si)为033~167)磷改性H SAPO 34分子筛样品。采用XRD、XRF、SEM、BET、NH3 TPD和29Si NMR、27Al NMR、31P NMR手段分析磷改性H SAPO 34分子筛的物相、孔结构和酸性以及骨架元素Si、P、Al的化学配位,并通过脉冲微反实验考察磷改性对H SAPO 34分子筛催化甲醇制烯烃（MTO）反应活性和烃产物分布及选择性的影响。〖JP2〗结果表明,对H SAPO 34进行磷改性时,在高温水蒸气作用下,磷氧化物能够均匀分布在H SAPO 34〖JP〗分子筛晶体的外表面,并随机与表面的骨架Al、P发生化学配位,引起骨架结构中的P-O-Al键和Si-OH-Al键断裂;随着n(P)/n(Si)增加,表面骨架铝的配位数提高,促进了AlPO4鳞石英相生成,以及Si-O-Al键断裂和Si(OSi)4无定形相析出,伴随着孔结构破坏、相对结晶度下降以及酸量降低。采用n(P)/n(Si)为033~133范围内的磷改性H SAPO 34分子筛催化MTO反应,随着n(P)/n(Si)的增加,产物中C4、C5烃的含量有所下降,C2烃的含量明显增加,择形性提高,乙烯选择性提高。     

机械球磨对沥青质分子结构及其调和油样临氢热转化生焦的影响

以塔河常压渣油(THAR)为原料,正己烷为溶剂分离出C6 沥青质(As)和脱沥青油(DAO)。将As进行球磨预处理后,回调至DAO中配制成含不同球磨时间沥青质的调和渣油,以此为原料进行临氢热转化实验。采用元素分析、1H NMR、13C NMR、XRD、SEM、FT IR、Raman和TG分析手段系统分析了球磨前后沥青质的分子结构、晶体结构、表面形貌、官能团、热解特性。结果表明,机械力作用可使沥青质颗粒明显细化,表面变得光滑平整,致密的堆积结构逐渐消失;同时,使其芳香核在横向和纵向上均发生了部分芳环的解聚,致使单元结构缔合度、片层结构有序度及残炭量降低,抑制了其在热作用下的缩合生焦倾向。另外,调和渣油临氢热转化反应产物中汽、柴油收率均呈先增加后不变的趋势,焦炭收率显著降低,由2366%降至1724%。     

不同方法制备的Ni修饰介孔碳负载的β-Mo2C催化CO加氢反应制备混合醇

通过浸渍法和碳热还原法制备了以K2CO3为助剂、以Ni修饰介孔碳为载体的碳化钼(β Mo2C)催化剂。在合成气原料比n〖DK〗(H2)/n〖DK〗(CO)=10、反应压力p=80 MPa、合成气气体空速GHSV=3000 h-1和反应温度T=300℃的反应条件下,进行了β Mo2C催化CO加氢反应制备混合醇的催化反应评价。评价结果表明,镍/介孔碳（Ni/NC）载体的不同制备方法对β Mo2C催化合成低碳混合醇催化性能有显著影响。由软模板一步法制备的前驱体OSM Ni/NC组成的催化剂K β Mo2C OSM Ni/NC的总醇选择性（400%）高于由软模板浸渍法制备的前驱体IM Ni/NC 组成的催化剂K β Mo2C IM Ni/NC的总醇选择性（285%）,其原因是前者的活性组分分散度高且在孔道内部分布较多,并且前者中存在的Mo084Ni016相比后者中存在的MoNi4对低碳醇生成的促进作用更强。     

Dawson结构磷钨酸银催化剂的制备、表征及其催化合成乙酸正丁酯

采用沉淀法制备了磷钨酸银（Ag3H3P2W18O62〖KG-*3〗·〖KG-*3〗nH2O）催化剂,通过FT IR、UV Vis、XRD、EDX、 SEM、NH3 TPD 对其进行了表征,并用于催化乙酸与正丁醇酯化合成乙酸正丁酯反应。结果表明,合成的〖JP〗Ag3H3P2W18O62〖KG-*3〗·〖KG-*3〗nH2O 具有Dawson结构,呈微球状,粒子大小在200～300 nm范围;同时具有Brnsted酸和Lewis酸的弱酸中心、强酸中心和超强酸中心,可发挥Brnsted酸性和Lewis酸性催化剂的双重作用,在乙酸和正丁醇的酯化反应中具有良好的催化性能。在优化反应条件下,即醇/酸摩尔比20、反应温度120℃、催化剂质量分数048%（以反应物质量计）、反应时间20 h条件下,酯化率可达970%。催化剂易回收重复使用,重复使用5次,酯化率仍可保持在863%。     

铝酸钙固体碱催化重油裂解联合气化再生性能

采用固相法合成不同n(CaO)/n(Al2O3)的铝酸钙固体碱催化剂,采用N2吸附技术、FT IR、XRD及Hammett指示剂法对其进行了表征。采用双管反应器进行铝酸钙固体碱催化剂催化减压渣油裂解反应和待生剂气化再生,考察了铝酸钙的n(CaO)/n(Al2O3)对其催化减压渣油裂解性能的影响,同时也考察了不同n(CaO)/n(Al2O3)的铝酸钙催化剂待生剂气化性能的差异。结果表明,不同n(CaO)/n(Al2O3) 铝酸钙具有相同的碱强度和不同的总碱量,较低的比表面积和孔容积。n(CaO)/n(Al2O3)=17的铝酸钙固体碱催化剂的催化裂解性能较优,总烯烃和焦炭产率分别达到170%和35%,裂解液主要由汽油和柴油组成。不同n(CaO)/n(Al2O3)的铝酸钙催化剂待生剂的气化性能差异不大。气化所得合成气以H2和CO2为主,体积分数达87%,CH4体积分数少于02%,且H2体积分数达到550%~584%,H2/CO体积比较高。因此,铝酸钙适宜用作同时催化重油裂解和气化制氢的催化剂。