超声波处理对渣油物性的影响

以四种不同来源和属性的渣油为原料,研究了超声波处理前后渣油基本物性和结构参数的变化,并对超声波处理前后渣油的加氢效果进行了对比研究 。结果表明：经超声处理后渣油的平均相对分子质量减小,粘度降低,密度基本不变;SARA四组分中,饱和分、芳香分和沥青质含量均减小,胶质的含量增加,胶质和沥青质的总含量增加;沥青质含量越高,经超声处理后胶质增加量越多,饱和分减少量越小,芳香分减少越大。超声波处理使渣油的平均分子总碳数C、芳环上的碳数CA、总环数RT、芳环数RA、环烷环数RN均减小,重油特征化参数KH增大,超声波处理改变了渣油的平均结构。沥青质含量和结构的变化是超声波处理引起渣油物性变化的最主要原因。     

加氢反应温度对塔河沥青质结构组成的影响

以塔河常压渣油的正庚烷沥青质为原料,在高压釜内考察了加氢反应温度对沥青质结构组成的影响。结果表明,与原生沥青质相比,加氢后次生沥青质的H/C原子比、平均相对分子质量、单元薄片数目和芳香环系缩合度参数HAU/CA均减小,芳碳率fA增大;加氢后沥青质单元薄片的平均相对分子质量增大,Hα、Hβ和Hγ减小,HA增加,总环数RT和芳香环数RA也都明显增加,质子芳碳比例增加,取代芳碳比例减小,表明沥青质在加氢过程中发生了明显的烷基侧链和单元薄片的脱除反应及少量的脱氢缩合反应。随加氢反应温度升高,沥青质结构参数的变化更明显,且在653～673 K范围时各结构参数的变化幅度最大。     

加氢反应时间对塔河沥青质结构组成的影响

在高压釜反应器中考察了反应时间对加氢后沥青质结构组成的影响。结果表明,加氢后沥青质缔合体的平均相对分子质量、H/C原子比、结构单元数以及芳香环系缩合度参数HAU/CA均减小,芳碳分率升高,沥青质在加氢反应过程中发生了明显的烷基侧链和环烷环脱除反应及缩合反应,使次生沥青质的缩合度增加。加氢后沥青质中Hα和Hγ所占氢原子的比例减小,Hβ和HA的比例增加,沥青质的加氢过程既有正碳离子反应,又有自由基反应。次生沥青质单元薄片的总环数和平均相对分子质量增大,单元薄片间可以发生脱氢缩合反应。随反应时间的延长,沥青质结构参数的变化幅度逐渐减小,沥青质的加氢转化反应时间以控制在2小时左右为宜,过长的反应时间无益于反应的进一步进行。     

超声波处理对渣油加氢反应过程胶体性能的影响

超声波处理改变了渣油饱和分、芳香分、胶质、沥青质(SARA)的含量、结构和分布状态,使渣油胶体稳定性得到改善。沥青质的含量、结构和分布状态对渣油胶体稳定性有重要影响。超声波处理改变了沥青质的结构,减少了渣油中沥青质的含量,大幅增加了溶胶能力强的胶质的含量,改善了沥青质的分散状态,使渣油胶体稳定性增加。超声波处理后渣油四组分理化性质的变化改善了渣油品质,提高了渣油和沥青质的反应性能,加氢反应深度增加,产物分布改善,但加氢残渣油的胶体稳定性降低。超声波处理对渣油及其加氢残渣油的胶体稳定性具有重要影响。     

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.     

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。     

氢初压对渣油加氢产物胶体稳定性的影响及原因分析

在高温高压反应釜内,使用工业加氢转化催化剂对绥中36-1常压渣油进行了加氢反应,考察了氢初压对产物胶体稳定性的影响,并从产物的四组分组成、数均相对分子质量及胶质、沥青质的平均结构等方面对产生影响的原因进行了分析。结果表明,随着氢初压的升高,产物的稳定性先改善后略变差,其稳定性的改善可降低焦炭收率;产物的四组分中饱和分的含量增大,芳香分、胶质的含量变化不大,沥青质含量降低;芳香分、胶质的相对分子质量先增大后减小,沥青质的相对分子质量逐渐减小;胶质、沥青质的H/C原子比先增大后减小,芳香碳分率先降低后增大,二者结构性质的改变决定了产物胶体稳定性的变化趋势。     

渣油加氢处理中沥青质组成和结构的变化研究

利用渣油加氢处理中试装置考察了温度和加氢深度对加氢产物渣油中沥青质组成、结构的影响,结果表明：随温度或加氢深度增加,加氢产物渣油中沥青质含量降低,沥青质中硫、镍、钒含量降低,氮含量呈增加趋势。采用13C-NMR谱和1H-NMR谱,计算了沥青质的平均分子结构参数,结果表明：随着温度的升高,饱和碳分率逐渐下降,芳香碳分率逐渐升高;随着加氢深度增大,饱和碳分率逐渐升高,而芳香碳分率逐渐下降。     

反应时间对加氢残渣油四组分含量和结构的影响

以沙特轻质原油减压渣油（ALVR）为原料,采用高压釜考察了不同反应时间下加氢反应后残渣油的四组分含量及其结构组成变化。结果表明,与未加氢渣油相比,加氢残渣油中的饱和分含量大幅度增加,而芳香分、胶质和沥青质的含量均降低,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量均降低,芳碳分率升高。加氢残渣油的四组分含量随反应时间的增加均呈规律性变化。随着加氢反应时间的增加,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量降低,芳香分、胶质和沥青质的芳碳分率增加,胶质和沥青质的总环数和芳环数均降低。渣油加氢反应过程中,其四组分均发生了明显的氢解和脱烷基反应,胶质和沥青质结构单元间的各种桥键可发生明显的断裂,导致其结构单元数减少。不同来源和属性的渣油加氢反应后各组分的结构变化有一定区别。     

稠油沥青质的基本化学组成结构与缔合性研究

从4种不同稠油中分离沉淀出正戊烷沥青质,用红外光谱表征了其官能团结构,用1H-NMR结合相对分子质量及元素分析测定了沥青质的基本结构参数,并得出了沥青质的平均分子式,同时测定了沥青质的偶极矩来表征其极性。研究结果表明：稠油沥青质分子中杂原子的存在使其含有较多的极性基团,沥青质具有较大极性。杂原子含量越高,其极性越大,缔合性越强,缔合数越高。此外,用两种方法计算了沥青质的分子直径,结果表明：相对分子质量越大时,沥青质分子尺寸越大,但特性黏度法测得的分子直径与其选用的溶剂有关,且关联出的分子直径偏大,而相对密度和相对分子质量法能较好地反映分子颗粒尺寸。     

沥青质添加量对其加氢反应过程的影响

以十氢萘为溶剂,研究了不同添加量下沥青质在高压釜中的加氢转化反应行为。结果表明,随着沥青质添加量的增加,小于200 ℃组分和焦炭的产率增加,脱氮率、残渣油中饱和分和芳香分的含量降低,沥青质转化率、脱硫率、加氢残渣油中胶质的含量均会出现最大值。加氢后所得沥青质的平均相对分子质量均小于原生沥青质,表明沥青质在加氢反应过程中发生了明显的烷基侧链和单元薄片的脱除反应。在纯沥青质加氢反应条件下,沥青质含量的增加不利于加氢反应的进行。     

加氢渣油中沥青质的加氢再转化性能

采用单程加氢和循环加氢的方法,考察了加氢渣油中沥青质进一步转化的可行性。利用超临界流体萃取分馏仪分离出加氢渣油中富含沥青质和杂原子的脱油沥青,将其与加氢渣油调合后进行再加氢,考察加氢渣油中沥青质的加氢再转化性能。在此基础上,通过循环加氢的方式,考察加氢渣油中沥青质循环加氢的转化性能,并采用FT ICR MS手段分析沥青质的分子结构和组成。结果表明,加氢渣油经超临界流体萃取得到的富含沥青质的脱油沥青在进一步加氢过程中能够继续转化。循环加氢过程中,正戊烷沥青质的转化率能够达到70%左右;随着加氢次数的增加,沥青质中含硫化合物（S1、S2、N1S1、N1O1S1结构）能够被有效加氢,而含氮化合物（N1、N2结构）加氢转化困难,HC芳烃结构最难以转化。     

几种加氢润滑油基础油性质和组成的研究

通过对9种加氢润滑油基础油的主要性质及组成进行分析,并采用n-d-M法计算其结构族组成参数,依据其性质与组成的关系,对加氢润滑油基础油的密度、折射率、平均相对分子质量与结构组成以及烃类组成进行关联,同时对加氢润滑油基础油中的链烷烃、环烷烃含量与黏度指数、氧化安定性进行关联。结果表明：9种加氢润滑油基础油的密度与总环数和芳环数具有正相关性;折射率与结构组成参数（芳碳率、烷基碳率）具有近似的正相关性,而与烷基碳率具有负相关性;平均相对分子质量与芳烃、环烷烃含量呈正相关性,而与链烷烃含量则呈负相关性;链烷烃含量与氧化安定性、黏度指数也具有正相关性,但环烷烃含量与氧化安定性、黏度指数则呈现负相关性。     

渣油亚组分及其形成的胶粒颗粒尺寸的研究

 根据球形分子模型，采用特性粘度法和密度法计算了渣油亚组分(沥青质、胶质、芳香分)分子的颗粒直径；构筑了渣油中沥青质胶粒(胶团)模型，并据此计算了沥青质胶团尺寸。结果表明，采用特性粘度法，溶剂胶党性对测定沥青质大分子直径有影响，以甲基萘和苯为溶剂测定选择性粘度，关联出的沥青质分子直径分别为3.52~4.34nm和3.93~4.96nm。采用密度法计算得到的沥青质分子颗粒直径为2.39~2.79nm。大分子缔合作用对测定分子颗粒尺寸有影响。采用两种方法计算胶质、芳香分小分子颗粒直径均不受影响，分别约为1.60nm和1.25nm。渣油亚组分构成的胶团颗粒随着加氢处理深度的增加呈变小的趋势，73.3%质量分数的沥青质大分子转化成小分子。     

Study on the Modification of Vacuum Residue by Ultrasonic Radiation

The present study examined the effects of ultrasonic radiation on the properties, structural parameters and fluidized catalytic cracking(FCC) performance of vacuum residue. We found that ultrasonic radiation markedly decreased the viscosity, carbon residue and average molecular weight, but slightly affected the density of vacuum residue. Besides, chromatographic analyses of SARA fractions revealed that asphaltene, resin and aromatic components were reduced, while saturates increased after ultrasonic radiation. Furthermore, FT-IR, ~1H-NMR, elemental analysis and VPO analysis indicated that the structural unit number(n), unit structure weights(usw), carbon fraction in aromatic structure(fA), naphthenic structure(fN) and naphthenic rings(RN) were decreased while the carbon fraction in paraffinic structures(fP) was increased. FCC showed an increased conversion rate(by 2.7%) and gasoline yield(by 3.7%). In sum, the ultrasonic radiation may facilitate and improve the secondary processing of vacuum residue.