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%。     

沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应动力学

 实验考察了1种正戊烷不溶解的沥青质在703 K下的热裂解、临氢热裂解和由 NiMo/γ-Al₂O₃催化的临氢裂解反应。3种沥青质转化反应都能较好地吻合二级反应动力学,得到的表观速率常数分别为1.704×10^-2、 2.435×10^-2和9.360×10^-2。建立三集总动力学模型,用于求解沥青质裂解转化生成液体油反应速率常数(k₁)和与之平行的生成焦炭＋气体反应速率常数（k₃）,以及由液体产物继续转化生成焦炭＋气体的反应速率常数（k₂）。对沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应,速率常数 k₁分别为1.697×10^-2、 2.430×10^-2和9.355×10^-2, k₂分别为3.605×10^-2、 2.426×10^-2和6.347×10^-3, k₃分别为6.934×10^-5、 5.416×10^-5和4.803×10^-5。     

塔河常压渣油及其脱沥青油的临氢热转化反应性能研究

以塔河常压渣油（THAR）为原料、正己烷为溶剂脱除沥青质后获得脱沥青油（DAO）。利用热重分析考察了THAR和DAO的热转化特性,结合元素分析、FT-IR、1H/13C-NMR和GPC等表征手段,对其分子结构参数进行了系统的分析研究,并在高压反应釜中考察THAR和DAO的临氢热转化反应性能。结果表明：DAO的热重残余量明显低于THAR,且热转化活性较高;与THAR相比, DAO的相对分子质量明显降低,芳香度由0.27降至0.22,总环数由8.45降至5.08,其中芳香环数由5.94降至3.16,环烷环数由2.51降至1.92,且THAR中芳香环数与环烷环数的比值约为DAO的1.44倍;DAO临氢热转化反应产物中汽油、柴油收率分别为22.57%和42.26%,较THAR分别提高4.48和9.05百分点,而焦炭产率仅为5.02%,较THAR降低18.64百分点,这与THAR的芳香度大、缔合度大、含较多缩合程度高的稠环芳烃及热重残余量大相符。     

不同沥青质含量渣油临氢热转化反应特性研究

以塔河常压渣油为原料、正己烷为溶剂沉淀出沥青质,并将其回调至渣油中配制成不同沥青质含量的油样进行高压加氢热转化实验;利用热重并结合1H-NMR和13C-NMR对反应产物中不饱和亚组分进行表征。结果表明：随着配制油样中沥青质含量的增加,焦炭和气体收率均呈线性增加趋势,次生饱和分收率在沥青质质量分数为30%时,取得极大值55.04%;不饱和亚组分均发生了烷基侧链的断裂脱落及环烷环开环裂解,致使芳香氢和芳环α位氢含量增加,且饱和碳分率呈显著降低趋势,而芳碳分率、共二环芳碳分率和共三环芳碳均表现为大幅度增加的变化趋势。     

塔河渣油高温催化临氢热转化技术研究

以塔河减压渣油（简称塔河减渣）为原料，在实验室小型试验装置和中型连续试验装置上，对在较高温度条件下催化临氢热转化加工塔河减渣的工艺操作条件及改质效果进行了系统研究。采用高分散的油溶性催化剂，在高压釜反应器中考察了反应温度、反应压力、催化剂添加量、溶剂油添加量、反应时间以及助剂添加量对塔河减渣催化临氢热转化反应的转化率和缩合率的影响，优化了操作参数。在优化的操作条件下，进行了塔河减渣催化临氢热转化中型试验，得到初馏点大于524 ℃组分的裂化率为85.2%，馏分油收率为80%，金属（Ni+V）和沥青质脱除率均大于90%。     

塔河渣油高温催化临氢热转化技术研究

以塔河减压渣油（简称塔河减渣）为原料,在实验室小型试验装置和中型连续试验装置上,对在较高温度条件下催化临氢热转化加工塔河减渣的工艺操作条件及改质效果进行了系统研究。采用高分散的油溶性催化剂,在高压釜反应器中考察了反应温度、反应压力、催化剂添加量、溶剂油添加量、反应时间以及助剂添加量对塔河减渣催化临氢热转化反应的转化率和缩合率的影响,优化了操作参数。在优化的操作条件下,进行了塔河减渣催化临氢热转化中型试验,得到初馏点大于524 ℃组分的裂化率为85.2%,馏分油收率为80%,金属（Ni+V）和沥青质脱除率均大于90%。     

塔河常压渣油中不同沥青质的组成与结构研究

以塔河常压渣油为原料,正戊烷、正己烷和正庚烷为溶剂,分离制得3个沥青质试样C5-As,C6-As,C7-As,采用SEM,XRD,FT-IR,TG-DTG等方法,分析表征了其表面形态、晶体结构、官能团结构和热解性能等。结果表明：随着溶剂碳链的增加,C5-As,C6-As,C7-As试样的收率逐渐减小,其值分别为33.57 %,26.98 %,21.12 %; 3个试样依次表面逐渐粗糙,粒径递减;芳香片层数和芳构化程度增加;芳环取代度降低,缩合度增大;热稳定性增强,残炭增加。     

渣油固定床连续加氢处理过程中沥青质性质变化研究

利用固定床连续加氢处理装置,获得经过保护剂、脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂处理的系列渣油加氢处理生成油,分析原料和各生成油中沥青质的性质,并计算沥青质组分的平均相对分子质量和稳定性参数。结果表明,随着加氢深度的增加,渣油加氢生成油沥青质中碳、氢、硫、氮、镍、钒、铁的质量分数降低,沥青质的平均相对分子质量明显降低,渣油胶体的稳定性不断降低。     

塔河渣油加氢轻质化富集钒的研究

以高钒含量的塔河常压渣油(THAR)为研究对象,通过对油样基本性质及加工性能进行分析,考察了反应温度、氢初压和反应时间对钒在各产物中的分配率及产物分布的影响。结果表明：THAR属于难加工的重质油;加氢轻质化处理后,钒主要富集在残渣中,反应温度和反应时间的增加有利于钒在残渣中的富集,但轻质化油产率降低,氢初压的增加对钒的分配率和产物分布的影响不大;THAR轻质化的适宜条件为：温度425 ℃,氢初压3.0 MPa,反应时间45 min,在此条件下,钒在轻质化油中的分配率仅为0.44%,在残渣中的分配率可达95.57%,残渣中钒质量分数为1 323 μg/g,轻质化油产率为61.29%,残渣产率为20.32%。     

渣油胶质和沥青质在分散型催化剂作用下的临氢热反应行为

采用四组分法从辽河减压渣油中分离出胶质、沥青质，分别考察了它们在分散型催化剂作用下的临氢热反应行为。结果表明，胶质、沥青质一方面要裂化生成较轻的产物；另一方面也要发生缩合反应生成较重的反应产物以及甲苯不溶物。渣油在临氢热反应过程中，沥青质是生焦的主要来源，其次才是胶质。比较了热反应生成的沥青质与原生沥青质之间以及热反应生成的胶质与原生胶质之间化学组成的区别，结果表明，反应生成的沥青质和胶质较原生的沥青质和胶质分子结构缩合程度高，并且反应苛刻度越高，缩合程度也越高。     

轮古常渣悬浮床加氢裂化反应产物中Ni与V的分布与存在形态

 研究了不同温度下的轮古常压渣油悬浮床加氢反应产物中的Ni和V的分布，采用紫外可见光谱法和X射线光电子能谱对尾油和甲苯不溶物中Ni和V的存在形态进行了表征。结果表明，随着反应苛刻度的逐渐增加，沉积在甲苯不溶物中的Ni和V化合物的量逐渐增加，而减压尾油中Ni和V化合物的量逐渐降低，且减压尾油中的Ni和V化合物主要分布在胶质与沥青质中；减压尾油中的Ni和V化合物未检测到卟啉结构；甲苯不溶物经灰化后，其中的Ni化合物的存在形态为NiSO₄，V化合物的存在形态为V₂O₅。     

悬浮床加氢裂化助剂对渣油中沥青质的作用

 通过红外光谱及紫外可见光谱分析了悬浮床加氢裂化助剂对辽河常压渣油沥青质的作用。结果表明,辽河常压渣油沥青质的单元芳香片主要含3～4个芳香环,共轭芳香环的排列形式主要为"线性排列",即渺位缩合。助剂可吸附在沥青质上,其头部磺酸基官能团与沥青质表面的羟基和氨基中的H形成分子间氢键可能是其中的一种作用方式;而尾部的疏水链则能形成稳定层,可将沥青质分子包裹起来,从而能使部分沥青质增溶在正庚烷中。     

外加催化剂对渣油悬浮床加氢裂化产物氮分布的影响

考察了外加催化剂种类、外加催化剂浓度对塔河常压渣油悬浮床加氢裂化产物氮分布的影响.塔河常压渣油分别添加不同浓度的酸性催化剂(USY,HY)和碱性催化剂(CaO,MgO)进行悬浮床加氢反应,对反应后产物进行常减压蒸馏,切割馏分范围为IBP～180℃,180～360℃,360～500℃,＞500℃尾油.研究表明:外加催化剂无论是酸性还是碱性:①都有促进裂化的作用;②对产物中各馏分的碱性氮、总氮分别占原料碱性氮、原料总氮的质量分数 Nbf、Ntf值影响不大,说明碱性氮、总氮的转化无明显的选择性.     

渣油浆态床加氢反应过程中沥青质微观结构的动态变化

为了研究渣油加氢反应过程中沥青质微观结构的动态变化,以克拉玛依常压渣油为原料油,进行了不同反应时间的浆态床加氢裂化反应,分离反应产物中的沥青质,进行沥青质基本性质与生焦率的分析,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及X射线衍射（XRD）等分析手段对沥青质进行表征。结果表明：渣油浆态床加氢反应过程中沥青质的微观结构变化可以分为两个阶段,在反应时间短于20 min时,沥青质含量逐渐增大,其表面由光滑变得粗糙,出现立体堆积颗粒,芳香片层堆积趋于有序变化,层数逐渐增多,层间距和烷基侧链间距不断减小;在反应时间长于20 min时,沥青质迅速缩合生焦,含量明显降低,芳香片层堆积趋于无序变化,层数逐渐减少,层间距和烷基侧链间距不断增大。     

渣油悬浮床加氢裂化及热转化产物氮分布的比较

选用克拉玛依常压渣油为原料，在500m1高压釜内于分散型催化剂存在下进行悬浮床加氢反应，初始氢气压力7．0MPa，反应温度分别为430℃、435℃和440℃，反应时间1h，催化剂用量为800μg／g。在同样的反应温度和时间条件下进行热反应。两种工艺的反应产物经常减压蒸馏，切割馏分范围为IBP-180℃、180—360℃、360—500℃和500℃以上，采用非水电位滴定法测定各馏分的碱性氮含量，用化学发光定氮法测定各馏分的总氮含量。结果表明，两种反应工艺的产物中，各馏分的碱性氮、总氮含量均随反应温度的升高而升高。悬浮床加氢比热转化工艺更易于生成重馏分油，也利于含氮化合物的裂化转化。悬浮床加氢中分散型催化剂和氢气的存在有促进含氮化合物裂化转化的能力。     

悬浮床加氢裂化产物中酸性含氧化合物的分布

以中东常压渣油为原料,考察其悬浮床加氢裂化产物中酸性含氧化合物的分布情况。在反应温度450℃、反应时间1h、氢初压6MPa的条件下,采用不同催化剂对中东常压渣油进行悬浮床加氢裂化反应,反应产物进行常减压蒸馏,分为IBP～180℃（汽油馏分）、180～360℃（柴油馏分）、360～500℃（蜡油馏分）和>500℃（尾油）,然后测定各馏分和尾油中酸性含氧化合物的含量;采用柱色谱法对蜡油馏分进行三组分分离和对尾油进行四组分分离,并测定各组分中酸性含氧化合物的含量。结果表明,中东常压渣油悬浮床加氢裂化产物中酸性含氧化合物主要分布在蜡油馏分中,其次是分布在尾油中;蜡油馏分中的酸性含氧化合物主要集中在芳香分中,尾油中的酸性含氧化合物主要分布在胶质中。     

渣油及其悬浮床加氢裂化尾油中氮化物的转化趋势

以孤岛减压渣油为原料，在高压釜反应器中进行悬浮床加氢裂化反应，反应温度为415℃及430℃，对反应后产物进行常减压蒸馏，并对原料及悬浮床加氢尾油进行六组分分离，将得到的各馏分及各组分用非水电位滴定法测定碱性氮含量，用化学发光定氮法测定总氮含量，进行悬浮床加氢裂化尾油中氮化物分布的研究。结果表明：在渣油的悬浮床加氢裂化过程中，既有裂解反应，又有缩合反应，产物中的碱性氮和总氮主要集中在蜡油和尾油中。悬浮床加氢裂化反应后，在尾油六组分中随组分变重，氮含量增加。碱性氮化物在加氢裂化过程中含氮杂环会发生部分饱和，使非碱性氮化合物转化为碱性氮化合物。     

饱和分和沥青质对渣油流变特性的影响

 通过Rheostress300型流变仪和偏光显微镜测定了大庆常渣(DQAR)的流型、流型转变特点、黏-温关系和蜡晶形貌等流变性特怔,并分析了渣油饱和分和沥青质对DQAR流变特性的影响。结果表明,DQAR在低温下均为假塑性流体,在高温下转型为牛顿流体,其流型转变温度为50℃。饱和分的加入能使大庆常压渣油蜡晶晶粒变大,网状结构更加紧凑,流型转变温度升高, 并使渣油在非牛顿流型区域黏度急剧增加;而沥青质在整个温度范围内,均能使渣油黏度增大,基本不影响DQAR蜡晶形貌。