三苯抽提蒸馏过程中溶剂-烃类分子的相互作用

 采用红外光谱、核磁共振、分子模拟等方法,探讨了溶剂-芳烃-非芳烃在三苯(苯、甲苯、二甲苯)抽提蒸馏过程中的分子相互作用,发现溶剂与烃类分子的相互作用能与其宏观选择性存在相关性。结果表明：非芳烃能够打破芳烃分子间的共轭体系,并与芳烃形成较强的色散力;环丁砜与芳烃之间相互作用更强,其诱导效应及空间位阻对共轭π键的破坏更显著。三者共存时,芳环的环面及C=C键振动更加剧烈。通过模拟纯环丁砜、苯、乙基环己烷(ECH)分子对的稳定形态和质心距离,并结合苯-环丁砜-ECH混合体系模型的几何优化,提出了在抽提蒸馏塔釜物料可能的微观形态。由于存在溶剂的“极性包围圈”,非芳烃很难靠近芳烃并与之形成较强的相互作用,进而可通过精馏实现二者的分离。建立了溶剂宏观选择性与溶剂-芳烃、溶剂-非芳烃相互作用能之差的定量关系(αECH-BZ=1.246ΔE-0.375),据此可为新溶剂初步筛选、复配或分子设计提供参考。     

沥青质分子聚集体中π-π相互作用的研究

采用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体的分子间π-π相互作用进行了研究。结果表明：沥青质分子间的π-π相互作用能随着分子芳香环数的增加而增大;分子中含有的杂原子显著增加了沥青质分子间的π-π相互作用能;沥青质分子的支链长度及类型能够影响π-π相互作用能的大小;当沥青质分子聚集体中含有多个π-π相互作用时,其分子间的聚集作用力会大大增加;沥青质分子间形成π-π相互作用的过程中,分子间有少量的电子转移;色散作用是π-π相互作用中的主要作用。     

减压渣油微观相结构特性的分子模拟

选用4种模型化合物代表减压渣油四组分(SARA),采用分子动力学模拟了减压渣油微观相结构,发现不同结构分子间相互作用的差异是减压渣油微观非均匀分布的本质原因,并通过电子分布特性分析了不同结构分子间相互作用差异的本质原因。沥青质分子间强相互作用使得沥青质分子自缔合形成聚集体;而多个胶质分子与沥青质分子的强相互作用封闭了沥青质分子自身进一步发生相互作用的活性位;同时,与胶质分子、饱和烃分子具有强相互作用的芳香烃分子将沥青质 胶质分子形成的聚集体分散在由芳香烃 饱和烃分子构成的连续相内,其中芳香烃分子更靠近胶质分子。因此,增加沥青质、饱和烃分子的含量会促进沥青质聚集,降低减压渣油稳定性;增加胶质、芳香烃分子的含量会阻碍沥青质聚集,提高减压渣油稳定性。     

催化裂化柴油馏分在离子液体中扩散行为的分子动力学模拟研究

为了研究催化裂化柴油馏分烃分子在离子液体1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C6mim][BF4])中的扩散行为,采用分子模拟方法,以烃分子/[C6mim][BF4]共混模型体系为研究对象,计算不同烃分子在[C6mim][BF4]体系中的均方位移,分析烃分子与[C6mim][BF4]的相互作用,并讨论烃分子尺寸对共混体系自由体积分数的影响。结果表明：饱和烃分子比芳烃分子更容易在[C6mim][BF4]体系中进行扩散;饱和烃分子与[C6mim][BF4]的相互作用以范德华作用为主;随着芳烃环数增多,芳烃分子与[C6mim][BF4]的静电作用逐渐增强,对于三环芳烃,静电作用是其与[C6mim][BF4]间的主要相互作用。分子体积越小、与离子液体相互作用越强的烃分子对应的共混体系自由体积分数越小。     

烃分子在H-FAU分子筛上吸附模拟研究

利用量子力学与分子力学结合的方法研究C_(14),C_(22),C_(30)的直链2-烯烃、芳烃、直链烷烃、环烷烃在H-FAU分子筛上的吸附特性,烃分子吸附能随碳数的增加而增大。烃分子吸附在H-FAU分子筛上,烯烃和芳烃双键碳原子因具有π电子与分子筛B酸中心间形成π-H键,烷烃、环烷烃与B酸中心间有电子诱导作用,烃分子与分子筛骨架间有范德华作用。烃分子碳数的增加会增大分子与分子筛骨架间的范德华作用,不影响烯烃、芳烃与B酸中心间π-H键作用或烷烃、环烷烃与B酸中心间电子诱导作用。不同类型烃分子与分子筛B酸中心间相互作用由大到小的顺序为直链2-烯烃芳烃直链烷烃环烷烃。     

多级错流萃取分离糠醛抽出油中烃类组分

针对烃类组成复杂多样的糠醛抽出油(FEO),分别选取糠醛、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,研究三级错流萃取分离FEO中不同烃组分的分离规律。采用气相色谱-质谱联用、傅里叶变换离子回旋共振质谱等手段分析了萃取抽出油、抽余油的组成信息,并计算萃取平衡分配系数、萃取选择性与抽余油收率。结果表明：DMSO萃取后抽余油中多环芳烃含量显著降低,糠醛与烃组分形成的“连续体”被破坏,促使糠醛对芳烃的萃取选择性显著增大;多种溶剂组合的三级错流萃取能有效分离FEO中的烃类组分,可将不同环数的芳烃分别富集在不同萃取级;相同的芳核结构,短侧链的芳烃更易溶解于极性溶剂中;三级萃取对杂环化合物的选择性明显高于纯碳氢芳烃化合物。     

溶剂萃取法分离沙特中质原油VGO及其硫分布规律

以不同水含量的糠醛和N-甲基吡咯烷酮作萃取溶剂,沙中原油减压馏分油经3段萃取被分离为重芳烃相、中芳烃相、轻芳烃相和饱和烃相4个亚组分,采用气相色谱-质谱联用、傅里叶变换离子回旋共振质谱等方法分析了亚组分中烃类组成和硫化物的分布,考察了萃取分离过程各烃类的分离效率和芳烃萃取选择性。结果表明,3段萃取分离出的重芳烃相、中芳烃相和轻芳烃相中芳烃质量分数分别在89.6%~95.6%、80.8%~91.0%和63.9%~77.7%,表明糠醛和NMP是适于分离减压馏分油中芳烃的溶剂;芳烃环数增加,分子极性提高,溶剂对其溶解能力增强,极性较强的三环及以上芳烃主要存在于重芳烃相和中芳烃相;不同水含量的糠醛和NMP对芳烃,尤其是对三环及以上芳烃的分离效率高于饱和烃;水含量增加,溶剂的萃取分离效率降低,但对芳烃的萃取选择性β值提高;NMP对芳烃的萃取选择性高于糠醛。三环及以上噻吩类硫化物主要存在于重芳烃相和中芳烃相中,单、双环噻吩类硫化物基本均匀分布于各亚组分中。     

新型稠环芳烃萃取剂的研究开发

中国石油化工股份有限公司九江分公司催化裂化重油抽提工艺以糠醛为萃取剂分离催化油浆或回炼油中稠环芳烃,但因糠醛在酸性物质存在以及一定的温度下,易与稠环芳烃起缩合反应,造成设备结焦。现开发新型稠环芳烃萃取剂来替代糠醛,对于完善和改进催化裂化重油抽提工艺,具有重要意义。新型稠环萃取剂在抽提效果、溶剂损失、经济效益均优于糠醛。     

沥青质分子聚集体的聚集内因

运用量子力学、分子动力学等方法,研究沥青质分子聚集体形成过程的分子构型变化、能量变化以及电子分布情况。结果表明：沥青质分子形成聚集体过程中形变能很小,沥青质分子发生形变不是沥青质聚集体形成的决定因素,但为沥青质分子聚集进而形成聚集体提供基础,沥青质分子具有很强的本征聚集活性;沥青质分子间相互作用能很大,是沥青质分子聚集体形成的决定因素,其中,属于分子间固有属性的范德华力及泡利排斥作用之和相对较小,与沥青质分子结构特征相关的π π相互作用及氢键作用之和很大,表明由沥青质分子的大芳环体系和多杂原子的结构特征引起的π π相互作用及氢键作用是导致形成沥青质分子聚集体的主要原因;在所研究体系中,金属卟啉分子与含吡啶氮的沥青质分子通过π π相互作用而非轴向配位作用形成聚集体。     

减压渣油胶体稳定性的分子模拟研究

分子结构特性决定分子间相互作用,进而决定其溶解性能。通过分子模拟研究减压渣油不同结构分子的分子间相互作用、互溶性及由此导致的渣油胶体稳定性。研究表明,芳环数目越多、烷基侧链越短的分子结构内聚能密度越大,溶解度参数越大。在渣油体系中,沥青质、重胶质分子聚集形成胶核,饱和烃、芳香烃、轻胶质分子形成连续相。胶质分子结构影响其胶溶性能,侧链长度适中的胶质分子,其与沥青质、芳香分互溶性好,胶溶性能优异;沥青质的聚集程度随胶质分子含量的增加而降低。芳香分、胶质分子的协同作用使沥青质、饱和烃分子稳定存在于同一体系中,因此渣油胶体稳定性取决于不同分子结构的连续性和配伍性。     

催化裂化轻循环油萃取脱芳烃的溶剂选择

通过分析催化裂化轻循环油（LCO）中烃类的组成筛选合适的模型化合物,考察了溶剂对LCO中芳烃组分的萃取分离效果,探讨了溶剂萃取性能与溶剂物性参数之间的关系。结果表明: 溶剂对芳烃的选择性系数从大到小的顺序为环丁砜＞二甲亚砜＞糠醛＞N,N-二甲基甲酰胺（DMF）＞N-甲基吡咯烷酮＞N,N-二甲基乙酰胺;溶剂的偶极矩和介电常数与LCO中烃类的这两个参数要有足够大的差异才能有效分离LCO中的芳烃;溶剂对芳烃的选择性系数可与其溶解度参数进行关联,对于与芳烃色散力参数δD相近的溶剂,其极性力δP越大,对芳烃的选择性系数越大;在40 ℃、剂油质量比1:1的条件下,DMF单次萃取LCO得到的抽出油中芳烃质量分数仅为87.2%,而环丁砜单次萃取时为97.3%;通过向DMF中引入助溶剂提高δP,在相同条件下萃取得到的抽出油中芳烃质量分数可达96.5%,抽出油收率为29.9%,萃取性能优于单一溶剂。     

The Solubility of Asphaltenes in Different Hydrocarbon Liquids

Abstract

Bitumen miscibility in low-molecular-weight hydrocarbon liquids was evaluated. The presence of toluene in bitumen–solvent blends improved bitumen miscibility and led to the delay in onset of asphaltenes precipitation due to the dipole–dipole and heteromolecular interactions. For heavy naphtha, the results showed reduced asphaltenes precipitation and enthalpy of mixing due to strong hydrogen bonding and moderate homomolecular interactions. Hexane and light naphtha systems showed higher heats of mixing and higher asphaltenes precipitation due to homomolecular interactions. The best miscibility characteristics of heavy petroleum were obtained with aromatic solvents and solvent mixtures that contained increasing composition of toluene.     

催化加氢-溶剂抽提联合工艺制备高CA值环保型橡胶填充油

以绥中36—1环烷基原油减二线馏分油为原料,采用催化加氢-溶剂抽提联合工艺制备环保型橡胶填充油。通过催化加氢工艺饱和大部分的多环芳烃,加氢油经一次糠醛抽提除去饱和的链烷烃和环烷烃后再经二次糠醛抽提除去多环芳烃,制备出CA值为18．59％的高芳碳环保型橡胶填充油。结果表明,该联合工艺制备的橡胶填充油与单纯溶剂抽提丁艺所得产品相比具有芳碳含量高、闪点高等优点。将该方法制备的环保型橡胶填充油与国内外典型环保型橡胶填充油对比发现,该产品有良好的应用性能。     

润滑油双溶剂精制工艺研究

以糠醛作主溶剂、以轻质烃作第二溶剂进行了润滑油双溶剂精制工艺的研究。该工艺使用的反抽提溶剂廉价易得，回收容易，循环使用过程组成稳定，对产品性质没有影响；装置改造投资少．容易实现。采用该技术处理胜利轻、重脱蜡油，抽余油收率可分别提高6．25和3．35个百分点，同时还可以提高抽出油的芳烃纯度，便于化工利用。