基于高温裂解仪的氢化芳烃热裂解研究

以顺式十氢萘、反式十氢萘、四氢萘、茚满等为氢化芳烃模型化合物,利用高温裂解仪与气相色谱串联装置快速评价了不同结构氢化芳烃的热裂解性能,研究了其热裂解行为。结果表明：热裂解时,十氢萘以开环裂解反应为主,反应温度升高时,其开环裂解反应选择性降低,脱氢反应和氢转移反应增强,反应物原子利用变得不合理;受苯环大π键影响,四氢萘和茚满环烷环上C—H键的键能较低,其脱氢能力与氢转移能力较强,产物以芳烃为主;氢饱和度高的氢化芳烃是生产低碳烯烃的优质原料,含苯环的芳香基氢化芳烃是生产苯、甲苯、二甲苯(BTX)的优质原料。     

加氢型化集总动力学模型的研究：Ⅰ.四氢萘加氢裂化集总模型

在国产加氢裂化催化剂３８２４上，利用连续流动微型反应装置，对四氢萘加氢裂化动力学进行了研究。根据四氢萘加氢裂化的反应结果，在一定的简化条件下，建立了四氢萘加氢裂化应集总网络。用Ｍａｒｇｕａｒｄｔ法估计了条步反应速率常数，预测了各反应产物分布，其结果与实验吻合。同时，讨论了空速、温度、反应活化能对产物分布的影响，为馏分油加氢裂化集总动力学研究提供了基础数据。     

供氢剂和结焦抑制剂对正十二烷超临界热裂解沉积的影响

 选用航空燃料的主要成分正十二烷为探针燃料，考察了超临界反应条件下供氢剂、结焦抑制剂以及二者组成的复合添加剂对碳氢燃料热裂解沉积的影响。结果表明，供氢剂苯甲醇、四氢萘以及四氢萘/四氢萘酮二元供氢剂均能在一定程度上抑制正十二烷的裂解；其中四氢萘/四氢萘酮二元供氢剂效果较好，在相同裂解率下，比纯正十二烷的稳定温度高出43℃。结焦抑制剂二苯硒、二苯二硒都能明显减少正十二烷的热裂解沉积，二苯二硒降沉积效果更好。复合添加剂比单一试剂效果更明显，二元供氢剂与二苯二硒的复合添加剂可减少77.5%的裂解沉积。     

多级孔ZSM-5分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化多产轻质芳烃反应的影响

采用碱处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,并分别以多级孔ZSM-5分子筛和常规ZSM-5分子筛作为酸性组分制备了加氢裂化催化剂。采用氮气吸附-脱附、X射线衍射光谱、吡啶吸附红外光谱、氨气吸附-脱附、透射电镜等分析手段对分子筛样品进行表征。采用高压固定床微型反应装置对四氢萘在加氢裂化催化剂上的加氢裂化反应性能进行评价。结果表明：在反应温度350 ℃、氢分压4 MPa、氢/油体积比500/1、质量空速5.9 h^-1、反应时间2 h的反应条件下,与常规ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂相比,多级孔ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂对四氢萘的转化率提升了10百分点以上,BTX收率提升了2～8百分点,开环反应选择性提高了约20百分点。这是因为介孔的引入提高了四氢萘对分子筛内部酸性位点的可接近性,是提高其开环反应选择性和BTX收率的关键因素。     

四氢萘催化裂化研究进展

加氢处理油中含有一定量的环烷基单环芳烃,研究四氢萘催化裂化有利于加强对更多环数环烷基单环芳烃催化裂化的认识。综述了四氢萘催化裂化过程的反应机理,认为四氢萘主要遵循单分子裂化机理;从反应活化能、扩散、吸附等动力学角度对四氢萘裂解行为进行了解释;催化剂适宜的孔径和BrØnsted酸强度有利于四氢萘开环;随着反应温度升高、剂/油质量比增大、质量空速减小,四氢萘反应活性增强,同时氢转移反应愈发明显。适宜的催化剂孔径和Brnsted酸强度、反应温度、剂/油质量比以及质量空速有利于四氢萘裂化生成低碳烯烃。     

四氢萘加氢转化研究进展

总结了国内外在四氢萘加氢裂化反应机理及反应动力学两方面的研究近况;着重讨论了酸性质、孔结构、金属组分及金属中心与酸性中心的距离等催化剂性质对四氢萘加氢裂化反应活性和理想产物选择性的影响;提出了进一步提高反应活性和理想产物选择性的途径是优化催化剂上金属中心与酸性中心的匹配以及缩短二者之间的距离。     

四氢萘类化合物与萘类化合物混合加氢裂化反应规律的考察

在含HY分子筛的NiMo加氢裂化催化剂上,采用四氢萘类化合物（简称四氢萘类）及萘类化合物（简称萘类）含量不同的混合物为原料,考察四氢萘类与萘类的混合加氢裂化反应规律,并通过裂化产物中烃类物质的组成计算反应的转化率和选择性。结果表明：在四氢萘类含量相同、萘类含量增大的情况下,萘类转化率下降,四氢萘类开环生成烷基苯的选择性变化不大;在芳烃总量相当、甲基萘比例增大时,对四氢萘类异构开环生成烷基苯的抑制作用较明显。由于多环芳烃在催化剂表面的吸附系数较大,同时占据催化剂的加氢及酸性中心,抑制了四氢萘类的进一步加氢及异构反应,且异构开环反应受影响程度较大。     

塔河渣油中沥青质临氢裂解性质及其钒分布研究

以塔河渣油中沥青质为研究对象,进行元素组成、红外光谱、热重和1 H-NMR等分析,考察了温度、氢初压、供氢溶剂加入量、压力、芳香分和胶质等因素对沥青质临氢裂解性质影响及钒分布。结果表明:当反应温度高于430℃时,沥青质裂解产生的大分子自由基由于供氢能力不足而得不到稳定,导致缩聚反应加剧;提高溶油比与氢初压,均能促进沥青质的裂解,抑制其缩合反应。在反应温度430℃、供氢溶剂四氢萘与反应物质量比2.0、氢初压4.0MPa条件下,沥青质的裂解率和甲苯不溶物产率分别为55.69%和41.69%,钒在甲苯不溶物中的分布比例为98.92%。在该条件下,当芳香分和胶质占反应物的50%时,沥青质反应的甲苯不溶物生成率与沥青质单独加氢裂解时相比,分别降低8.31和5.55百分点,且钒在甲苯不溶物中的分布比例降幅小于5%。     

煤-油共炼反应过程及氢转移机理

分别以1,2,3,4-四氢萘和正二十烷模拟原料油中的芳香分和饱和分,以9-苯基蒽和9-蒽甲醛为煤中多环芳烃的模型化合物,考察了模型化合物组成、反应气氛、铁基催化剂及硫化剂形态等因素对煤 油共炼反应过程的影响,研究了煤-油共炼反应机理。结果表明：铁基催化剂不仅加快了煤的裂解,促进了氢气向活性氢的转变及向煤热解中间产物转移,同时也促进了萘加氢和四氢萘脱氢的氢传递循环供氢能力,加速了氢在整个反应网络中的二次分布;有机硫化物和单质硫在高温、高压条件下均具有良好的硫化能力。氢气转变为活性氢、进行煤液化主要通过两条途径：一是重油中芳香类化合物(如萘等)的加氢;二是氢气在催化剂表面解离吸附。煤-油共炼反应以自由基反应为主,部分碳正离子可能参与反应,形成烷基化及断键重组产物。     

供氢组分对氢转移反应的影响

在催化裂化汽油中掺入供氢组分可强化氢转移反应，从而降低汽油的烯烃和硫含量，并改善产品分布。本研究考察了不同供氢组分及其掺入率、反应温度、催化剂的酸性对氢转移反应的影响。结果表明，四氢萘为合适的供氢组分，四氢萘通过降低反应活化能来强化氢转移反应；提高反应温度有利于提高四氢萘的供氢能力，但温度高于450℃后，四氢萘裂化倾向加大；催化剂的酸性对供氢组分的选择性供氢有影响，合适的酸量和酸密度有助于促进供氢组分参加的氢转移反应。     

Hydrocracking of Tetralin over Mo-Ni/Usy Dual Functional Catalysts

Tetralin was chosen as a model compound to investigate the reaction networks and kinetics of hydrocracking of polynuclear aromatic hydrocarbons on modified zeolite Y based molybdenum-nickel dual functional catalysts using a continuous flow microreactor at 320-380°C, 8.5 MPa. According to the product distributions, the reaction network of hydrocracking of tetralin was proposed. The pseudo-first-order kinetics rate constants of each step in the network of hydrocracking of tetralin were evaluated by the nonlinear parameter estimation method. The results showed that reaction of hydrocracking of tetralin was a complicated parallel and serial reaction including hydrogenation, isomerization, and cracking (ring opening and dealkylation). The key steps of hydrocracking of tetralin, the conversion of double ring compounds and the yields of mono-ring compounds were affected by reaction temperature and acidity of supports on the catalysts.     

Hydrocracking of Tetralin over Mo–Ni/Usy Dual Functional Catalysts

Abstract

Tetralin was chosen as a model compound to investigate the reaction networks and kinetics of hydrocracking of polynuclear aromatic hydrocarbons on modified zeolite Y based molybdenum–nickel dual functional catalysts using a continuous flow microreactor at 320–380°C, 8.5 MPa. According to the product distributions, the reaction network of hydrocracking of tetralin was proposed. The pseudo-first-order kinetics rate constants of each step in the network of hydrocracking of tetralin were evaluated by the nonlinear parameter estimation method. The results showed that reaction of hydrocracking of tetralin was a complicated parallel and serial reaction including hydrogenation, isomerization, and cracking (ring opening and dealkylation). The key steps of hydrocracking of tetralin, the conversion of double ring compounds and the yields of mono-ring compounds were affected by reaction temperature and acidity of supports on the catalysts.     

塔河渣油中沥青质临氢裂解性质研究及其钒分布研究

以塔河渣油中沥青质为研究对象,进行元素、红外、热重和1H-NMR等分析,考察了温度、溶油质量比、压力、芳香分和胶质等因素对沥青质临氢裂解性质影响及钒分布。结果表明：当反应温度（T） 大于 430 ℃时,沥青质裂解产生的大分子自由基由于供氢能力不足而得不到稳定,导致缩聚反应加剧;提高溶油比与氢初压,均能促进沥青质的裂解,抑制其缩合反应。在T = 430 ℃、m（S）/m（O）= 2.0 、PH2O= 4.0 MPa条件下,沥青质的裂解率和甲苯不溶物产率分别为55.69%和41.69%,钒在甲苯不溶物中的质量分数为98.92%。在该条件下,当芳香分和胶质占总物料的50%时,体系中沥青质的甲苯不溶物生成率与沥青质单独加氢裂解时相比,分别降低8.31和5.55百分点,且钒在甲苯不溶物中的质量分数降幅小于5%。     

MCM-22分子筛溶胀处理对四氢萘加氢裂化性能的影响规律

采用溶胀法对实验室制备的MCM-22分子筛进行剥层处理后制得RZMCM分子筛,分别以MCM-22分子筛和RZMCM分子筛作为酸性组分,制备了2种加氢裂化催化剂(NiMo/MCM-22和NiMo/RZMCM).采用氮气吸-脱附、X射线衍射、吡啶吸附红外、透射电镜、扫描电镜-元素分布扫描等物化表征手段对2种分子筛及加氢裂化...     

Y型分子筛酸性质对四氢萘加氢裂化多产B TX反应的影响

以孔性质相近、酸性质存在差异的Y型分子筛为酸性组分制备加氢裂化催化剂,采用N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-IR、HRTEM等手段表征分子筛和催化剂的物化性质,以四氢萘为模型化合物在高压加氢微反装置上评价催化剂的加氢裂化反应性能.结果表明:提高Y型分子筛上强酸中心比例能促进四氢萘的转化;增加Y型分子筛上中强酸的占比...     

载体对Ni-W加氢催化剂活性相及芳烃饱和性能的影响

 采用浸渍法制备了FCC汽油叠合生产柴油催化剂，考察了活性金属Ni负载量、助催化剂、催化剂制备条件对催化剂性能的影响，以及催化剂的稳定性和再生性能。结果表明，在活性金属Ni质量分数为8%、助剂Sn质量分数为1.0%、浸渍时间6h、焙烧温度500℃、焙烧时间4.0h的条件下制备的叠合催化剂具有良好的催化性能、稳定性和再生性能。在反应温度210℃、压力2.5Mpa、体积空速1.0^-1的条件下，叠合柴油体积收率到50.1%，符合-35^#柴油质量标准。     

反应温度及催化剂金属氧化物负载量对1-甲基萘加氢裂化制BTX反应性能的影响

以Beta分子筛为载体，采用浸渍法制备了一系列不同W、Ni金属氧化物负载量的加氢裂化催化剂。首先，采用XRD、N2吸附-脱附、TEM、NH3-TPD、Py-IR、UV-Vis DRS和H2-TPR等手段对制备催化剂的物化性质进行分析。结果表明：W、Ni金属氧化物配比和负载量的变化会影响催化剂加氢中心和酸中心的匹配。其次，以10%W-5%Ni/Beta（质量分数）分子筛作为催化剂，考察了反应温度对1-甲基萘加氢裂化制备苯/甲苯/二甲苯(BTX)选择性的影响，发现随着反应温度的提高(420~500 ℃)，BTX的选择性增加，证明高温有利于提高BTX的选择性。最后，考察了500 ℃条件下不同W、Ni金属氧化物负载量对加氢裂化生成BTX选择性的影响。结果表明：当反应温度500 ℃、氢/油体积比1300、反应压力6 MPa、25%W/Beta分子筛为催化剂时，BTX选择性和收率最高，其BTX摩尔收率高达84.62%。     

NiMo加氢催化剂上1-甲基萘的饱和反应规律

 以NiMo/Al₂O₃为催化剂,1-甲基萘作为加氢反应的模型化合物,在高压加氢微反装置上考察了不同温度、压力下的反应规律,并利用Material studio模拟计算得出加氢反应过程中的反应自由能(ΔG),得到了1-甲基萘加氢饱和的热力学反应网络和双环芳烃部分加氢生成甲基四氢萘较优的工艺条件。结果表明,在温度360℃、氢分压4.0 MPa下,1-甲基萘加氢饱和生成甲基四氢萘的选择性高达98.3%以上;适当增加氢分压对1-甲基萘加氢生成四氢萘类有利,而过高压力和温度会降低生成四氢萘类的选择性;热力学反应网络表明,生成四氢萘类的反应自由能要远低于进一步生成十氢萘的自由能,同时加氢优先发生在无烷基取代的芳环上,在压力为3.0~4.5 MPa、温度为330~370℃条件下,产物中5-甲基四氢萘与1-甲基四氢萘的质量分数比均接近2。