色谱-三重四级杆质谱定量分析深度加氢脱硫柴油中的二苯并噻吩类化合物

利用选择反应监测模式（SRM）,建立了一种快速、灵敏的深度加氢脱硫柴油中二苯并噻吩类化合物（DBTs）的气相色谱-三重四级杆质谱(GC-QQQ-MS/MS)测定方法。以5种DBTs混合标样绘制标准曲线,对深度加氢柴油中的C0～C4烷基取代二苯并噻吩（C0～C4DBTs）进行定量。实验结果表明,该方法能够有效消除柴油中其他化合物的干扰,快速准确地测定深度加氢脱硫柴油中C0～C4DBTs的含量,而且重现性好,相对标准偏差低于10%,方法的线性相关系数R2>0.9996,检出限和定量限分别为0.0006～0.0017 mg/L和0.002～0.006 mg/L,回收率为98.23～114.59%。该方法适用于深度加氢脱硫柴油中DBTs的测定。     

深度加氢柴油中咔唑类化合物的测定

建立了采用气相色谱-四极杆-飞行时间质谱仪定性、定量分析深度加氢柴油中咔唑类化合物的方法。该方法可对质量分数为ng/g级的5类咔唑类化合物进行分析,定量标准曲线的线性相关系数R²大于0.9980,回收率范围为81.86%～89.27%,相对标准偏差范围为2.36%～4.14%,重复性较好,最低检出限为0.000 4～0.001 6mg/L,定量限为0.001 2～0.005 4 mg/L,灵敏度较高。利用该方法对不同加氢深度的加氢柴油中咔唑类化合物进行分析检测,结果表明：咔唑、甲基咔唑易于在加氢精制过程中脱除;1位、8位甲基取代的二甲基咔唑类、三甲基咔唑类化合物空间位阻较大,在加氢条件下较难脱除。     

固相萃取法/全二维气相色谱-飞行时间质谱测定柴油及其加氢产品中的含硫化合物

开发了两种PdCl2-Al2O3固相萃取法,用于分离高硫柴油及加氢柴油中的硫化物,并建立了全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF MS）定性分析柴油中硫化物的方法。该方法不仅能够有效去除柴油中其他组分对硫化物的干扰,清晰展现硫化物分布,还能够准确提供不同工艺生产的柴油及加氢前后柴油中硫化物类型及碳数分布信息。结果表明：高硫柴油及加氢柴油中近90%硫化物集中在分离出的含硫组分中,而且该组分中芳烃含量极少;直馏柴油和催化裂化柴油中分别归类并定性出8类757种硫化物和4类179种硫化物,在相应加氢产品中分别鉴定出4类98种硫化物和3类81种硫化物;加氢柴油中90%以上硫化物为二苯并噻吩类化合物,侧链碳数集中在低碳数段。     

芳烃对柴油超深度加氢脱硫的影响

察了芳烃对柴油超深度加氢脱硫（HDS）反应的影响。通过在实际油品中添加甲苯和萘,得到硫含量、氮含量和芳烃含量相同,而芳烃类型不同的2种加氢原料,采用NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂分别进行超深度加氢脱硫实验。利用分子模拟技术计算了真实油品中典型的硫化物（DBT和4〖DK〗,6 DMDBT）以及甲苯和萘在NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂表面的吸附热（Ea）。结果表明,由于芳烃与4 MDBT、 4〖DK〗,6 DMDBT类化合物在催化剂上的竞争吸附和吸附能的差异,在NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂催化作用下,双环芳烃对柴油超深度加氢脱硫反应的抑制作用均强于单环芳烃;芳烃对以NiW/Al2O3为催化剂的柴油超深度加氢脱硫反应速率的影响强于其对以CoMo/Al2O3为催化剂的柴油超深度加氢脱硫反应速率的影响。     

催化裂化柴油中多环芳烃加氢转化的分子水平表征

基于GC-FID/MSD对LTAG工艺开工调试过程中的催化裂化柴油及其加氢生成油进行详细的分子组成表征,通过质谱图解析、NIST谱库检索、沸点规律及保留时间文献对照等,结合内标法实现该催化柴油及其加氢生成油中的萘类、菲类和蒽类等多环芳烃以及四氢萘、八氢菲和八氢蒽等环烷基单环芳烃的分子定性和半定量分析。结果表明,催化柴油及其加氢生成油中C0~C3-萘类和C0~C3-菲/蒽类化合物的分布变化可直观反映LTAG技术加氢单元实现了多环芳烃的高效加氢转化,而四氢萘、八氢菲和八氢蒽等环烷基单环芳烃的分布变化则直观体现出LTAG技术加氢单元实现了对多环芳烃加氢转化深度的有效控制,这将利于催化裂解单元多产高辛烷值汽油和轻芳烃产品。     

硫化压力对NiW/Al2O3催化剂加氢脱硫催化性能的影响

在硫化温度623 K下,硫化压力在20~80 MPa 范围内改变时,考察了硫化压力对含和不含柠檬酸的NiW/Al2O3催化剂的4〖DK〗,6 二 甲基二苯并噻吩（4〖DK〗,6 DMDBT）加氢脱硫催化活性的影响,并采用X射线光电子能谱 (XPS)和高分辨透射电镜(HRTEM)对硫化态催化剂进行了表征。结果表明,在20~60 MPa 范围,两个催化剂的加氢脱硫催化活性均随硫化压力增加而提高,且从20 MPa增加至40 MPa时,活性增幅最大。当硫化压力超过60 MPa后,前者活性仍继续上升,而后者活性则 变化很小。相同条件下,前者的脱硫活性均高于后者。 随着硫化压力的提高,催化剂中W物 种硫化度上升,WS2微晶数量增多,长度变短,而WS2微晶堆叠层数则呈现先升后降趋势 。催化剂脱硫活性与W物种硫化度关联度较高,并受到WS2微晶形貌变化的影响。柠檬酸的 存在促进了W物种的硫化,并导致生成数量更多、长度较长、堆叠层数较高的WS2微晶 。     

全二维气相色谱分析柴油中的硫化物分布

采用全二维气相色谱和硫化学发光检测器研究建立了柴油馏分中的硫化物类型表征方法。根据标准物质两维保留值、全二维的正交分离特性以及柴油中硫化物分离富集的全二维质谱鉴定结果对柴油中的硫化物进行定性。考察了硫化学发光检测器的等摩尔响应特点以及线性响应范围,采用单点外标以4,6-二甲基二苯并噻吩为标准物建立柴油中硫化物族的定量方法。此方法可按不同碳数给出柴油馏分中的硫醇硫醚类、苯并噻吩类和二苯并噻吩类等化合物分布信息,并给出柴油加氢脱硫中一些重要硫化物的单体信息。     

柴油加氢与微生物脱硫过程中硫化物类型变化规律研究

采用气相色谱-原子发射光谱联用(GC-AED)技术,研究了柴油馏分加氢前后各种硫化物的变化。在加氢脱硫过程中,二苯并噻吩类化合物中的硫最难脱除,催化剂的类型及各操作参数的选择应以柴油中二苯并噻吩类化合物含量来确定。研究了某加氢柴油进行微生物脱硫处理后各种硫化物的变化,并研究了硫含量不同的柴油馏分进行微生物脱硫处理后各种硫化物的分布。可选取在加氢脱硫过程中将柴油中的硫含量降到多大时,再进行生物脱硫技术处理的最佳方案。     

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。     

焦化柴油中二苯并噻吩类含硫化合物的加氢脱硫反应动力学

采用20 mL高压连续反应装置,在压力5.0 MPa、体积空速0.7～3.0 h^-1、氢/油体积比400、温度330℃的条件下,考察了焦化柴油中难脱除的二苯并噻吩类含硫化合物（DBTs）在工业化负载型NiMo/γ-Al₂O₃催化剂上的加氢脱硫（HDS）反应活性。采用气相色谱 脉冲火焰光度检测器（GC-PFPD）对加氢前后焦化柴油中含硫化合物进行了定量分析,研究了它们在深度HDS过程中的脱除规律,建立了难脱除DBTs的HDS反应一级动力学模型。焦化柴油的深度HDS过程中,DBTs尤其是4位和6位取代的DBTs是最难脱除的含硫化合物,各含硫化合物的HDS反应速率常数大小顺序为DBT、 4-MDBT、4-EDBT、3,6-DMDBT、4-E,6-MDBT、2,4,6-TMDBT、4,6-DMDBT。     

活性炭负载S2O8 2-/ZrO2催化剂的制备及其催化氧化脱硫性能

采用浸渍沉淀法制备了固体超强酸S2O2-8/ZrO2 AC催化剂,以二苯并噻吩(DBT)的正十二烷溶液为含硫化合物模拟油(硫质量分数为400 μg/g),H2O2为氧化剂,考察催化剂的催化氧化脱硫性能,采用BET、XRD、FT IR和NH3 TPD分析手段对其结构进行了表征。利用所制备的催化剂,考察了反应温度、反应时间、氧化剂用量、催化剂用量和乳化剂Span60用量对脱硫效果的影响。结果表明,当活性组分ZrO2负载量(质量分数)为10%,焙烧温度为650℃,所制备的S2O2-8/ZrO2 AC催化剂的催化氧化脱硫活性最高;其氧化20 mL模拟油的最佳操作条件为反应温度60℃、反应时间60 min、氧化剂/硫摩尔比5、乳化剂Span60用量01g,催化剂用量以每1 mL模拟油添加004 g计。在此条件下,DBT基本全部转化为相应的砜,采用N,N 二甲基甲酰胺(DMF)萃取,DMF/汽油体积比为1/4时,模拟油的脱硫率可以达到976%,回收率为925%,并且催化剂具有较好的稳定性。     

燃油加氢深度脱硫过程的生态环境影响分析

为了评价清洁燃料生产过程对生态环境影响,采用基于全生命周期方法的Eco indicator 99评价了加氢精制过程中CO2和SO2直接排放和间接排放对生态环境的综合影响,分析了清洁燃料品质提升及其生产过程对生态环境的影响。研究表明,对于加工量3 Mt/a的柴油加氢装置,当产品柴油中硫质量分数从196 μg/g降至38 μg/g时,为生产清洁燃料所付出的代价是向生态环境增加CO2排放量3769 kt/a,清洁燃料生产过程的环境损害从1731 Mpt/a增大到1765 Mpt/a,增幅为20%;加氢精制过程中,氢气和蒸汽的消耗是CO2和SO2排放的主要来源。为了减小燃料生产和消费对生态环境的影响,应从全生命周期角度评价清洁燃料的生产过程和工艺改进对生态环境的影响。     

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。     

硅胶固载复合离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯

制备了3种硅胶固载不同侧链长度的咪唑类复合离子液体催化剂,将其用于催化环氧丙烷与CO2合成碳酸丙烯酯的环加成反应,均表现出良好的催化活性。系统考察了不同种类催化剂对该催化反应的影响,进一步考察了反应压力、反应温度、反应时间和催化剂用量对硅胶固载的溴代1 十八烷基 3 甲基咪唑溴化锌离子液体（SiO2/［C18MIM］［Zn2Br5］）催化环加成反应的影响。结果表明,离子液体的结构特点对催化性能影响很大,对于烷基咪唑离子液体其侧链长度越长,催化性能越好,SiO2/［C18MIM］［Zn2Br5］在该环加成反应中具有最佳的催化性能;在温度为120℃、压力为20 MPa、反应时间为25 h、催化剂用量为20%时,反应物环氧丙烷的转化率为997%,产物碳酸丙烯酯的选择性为963%,且可循环使用7次以上。     

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。     

油品储罐中硫腐蚀产物氧化自燃行为

采用自建实验系统,模拟了焦化汽油、焦化柴油和高硫原油储罐硫腐蚀产物,使其与O2发生氧化反应,研究了油品储罐中硫腐蚀产物自然氧化过程的规律。结果表明,3种储罐中,焦化汽油储罐硫腐蚀产物产生的时间最慢,周期最长。在O2体积分数78%~182%的情况下,高硫原油储罐硫腐蚀产物的氧化反应过程分为初级、中级和完全氧化3个阶段;焦化柴油储罐硫腐蚀产物在O2体积分数低于132%时,只停留在初级氧化反应阶段;焦化汽油储罐硫腐蚀产物的氧化危险性相对较小。O2体积分数越高,油品储罐硫腐蚀产物的自燃危险性越大。     

S Zorb烟气膜分离技术考察

采用以硅橡胶-聚砜中空纤维复合膜制成膜组件的小型烟气膜分离装置,考察了烟气温度、气体流速和压力等工艺条件对S Zorb烟气膜分离的影响。结果表明,作为N₂来源的尾气,其收率和N₂纯度的主要影响因素是膜两侧压差,膜分离温度影响不大,而入膜气适宜流速也主要受压力制约。S Zorb烟气膜分离适宜的工艺条件为,烟气温度(30±15)℃、膜两侧压差(0.40±0.02)MPa;该条件下,SO₂/N₂的分离系数为2.7,渗透气中SO2质量分数达105%左右,可送入Claus装置进行硫磺回收,而尾气的体积收率约为60%,尾气中SO₂质量分数不高于0.5%,可以作为N2回用于S Zorb装置。