供氢(氘)剂在减压渣油四组分裂化中的作用及其同位素效应

研究了辽河减渣四组分在微型高压釜内中临氮热裂化、临氢热裂化和临氢催化加氢反应,考察了供氢剂或供氘剂对上述反应的影响。结果表明,临氮热裂化时沥青质是大量生焦的物种,胶质的生焦能力不显著,芳香分、饱和分不生焦;临氢热裂化沥青质生焦量减少,胶质很少生焦,芳香分和饱和分不生焦;临氢催化加氢时,辽河减渣四组分在临氢反应基础之上,生焦量进一步降低。辽河减渣四组分在临氮热裂化、临氢热裂化和临氢催化加氢过程中添加供氢剂或供氘剂后,生焦反应得到显著抑制,相比之下供氢剂的作用更为明显。三种氢源都具有抑制渣油四组分缩合或缩聚反应的作用。渣油四组分从供氢剂或供氘剂中获得氢（氘）的能力不同,沥青质>胶质>芳香分≈饱和分。就同一组分而言,供氢剂或供氘剂的表观供氢（氘）率随反应条件不同而不同,临氮热裂化> 临氢热裂化>临氢催化加氢过程。供氢剂与供氘剂在所有的过程中都存在明显的动力学效应,并且这个动力学效应随加工环境的不同而变化,在临氮热裂化过程中动力学同位素效应明显。在临氢热裂化过程,尤其是催化加氢裂化过程中动力学效应逐渐变得不明显。2H-NMR分析表明,氘代四氢萘的环烷环中的α位比β位的脱氢选择性高,氘代四氢萘脱氢选择性大小的顺序为：临氮热裂化>临氢热裂化>临氢催化加氢过程。     

孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究I．裂化反应的六集总动力学模型

研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应的动力学规律。将反应物系分为裂化产物（＜４８０℃）、饱和分、芳香分、胶质、沥青质和焦炭（苯不溶物）六个集总，并提出了包含二级反应（沥青质缩合生焦反应）的六集总一级动力学网络；进而用复合形法求算了动力学网络的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提动力学模型对在分散型催化剂存在下孤岛渣油的加氢裂化反应是合理的。     

孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究：I.裂…

研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应的动力学规律，将反应物系分为裂化产物（＜４８０℃）、饱和分、芳香分、胶质、沥青质和焦炭（苯不溶物）六个集总，并提出了包含二级反应（涸青质缩合生焦反应）的六集总一级动力学网络；进而用复合形法求算了动力学网络的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提动力学模型对在分散型催化剂存在下孤岛渣油的加氢裂化反应是合理的。     

催化剂和供氢剂对渣油模型化合物裂化反应选择性的影响

供氢剂与分散性催化剂协同作用对于传统的煤液化体系和渣油加氢裂化体系非常重要。通过活化分子氢及煤分子，使液化反应在较低的温度下进行以减少副反应，继而提高氢转移效率，增加液体产物产率。供氢剂和催化剂起促进煤分子裂化的作用。将供氢剂与催化剂的协同作用应用于渣油加     

四氢萘与正二十烷二元体系热反应与催化加氢反应机理的研究

供氢剂多用于煤催化或非催化液化[1] 以及渣油的减粘改质[2～ 4] 和渣油加氢裂化的研究[5] 。从渣油模型化合物角度可以比较容易的研究供氢剂。前报[6] 以正二十烷作为渣油的模型化合物 ,研究临氮热反应、临氢热反应和临氢催化反应中供氢剂对正构烷烃裂化的作用 ,证明气相氢和供氢剂是两种性质不同的氢源 ,前者加速裂化 ,后者抑制裂化。供氢剂供氢行为依赖于反应体系中自由基的多少 ,温度以及反应过程 ,较多的自由基和较高的反应温度有利于供氢行为。由于反应物中都有氢元素 ,使用可标记的同位素 ,可以清楚的研究反应过程的机理。氘作为氢的…     

孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究Ⅱ．气体生成的动力学

本文研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应中裂化气体生成的动力学规律。在此基础上，将反应物系分为裂化残渣油、馏分油（Ｃ＿５～４８０℃）、Ｈ＿２Ｓ、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和Ｃ＿２～Ｃ＿４烯烃八个集总，提出了裂化气体生成的一级平行－连串反应动力学网络，进而用随机投点的复合形法求算了气体生成的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提出的气体生成模型对在分散型催化剂存在下孤岛渣油加氢裂化反应中气体的生成反应是合理的。     

孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究 Ⅱ.…

本文研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应中裂化气体生成的动力学规律。在此基础上，将反应物系分为裂化残渣油、馏分油（Ｃ５～４８０℃）、Ｈ２Ｓ、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和Ｃ２～Ｃ４烯烃八个集总，提出了裂化气体生成的一级平行－连串反应动力学网络，进而用随机投点的复合形法求算了气体生成的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提出的气体生成模型对在分散型催化化剂存在下孤     

饱和烃促进渣油热反应初期生焦的考察

研究了石油渣油饱和烃的热裂化夺氢化学对渣油热反应体系生焦的影响,对由饱和烃－供氢探针、饱和烃－沥青质组成的二元模型反应体系,以及由饱和烃－供氢探针－沥青质组成的三元模型反应体系,分别进行高压热反应;然后关联二元反应体系和三元反应体系中饱和烃夺氢能力及供氢探针的供氢量和沥青质生焦率。结果表明饱和烃夺氢能力可促进沥青质生焦;并且饱和烃的热裂化夺氢反应性能与饱和烃的物理沉积性能相比较,前者更能促进沥青质形成凝聚相而生焦。进而测定四种减压渣油的热反应生焦趋势,发现渣油饱和分的夺氢量与渣油热反应被期的生焦趋势密切相关,而较苛刻的条件下的生焦趋势主要是由原料渣油残炭值所决定。     

稳定同位素方法研究正构烷烃与四氢萘二元体系的反应

以正构烷烃作为模型化合物的热反应、临氢反应、临氢催化反应中,添加供氢剂抑制正构烷烃所裂化;气相氢和供氢剂的供氢参与饱和烯烃,两者是性质不同的氢源,前者加速裂化,后者抑制裂化。供氢剂供氢行为依赖于反应体系自由基的多少和温度以及反应过程,反应体系较多的自由基和较高的反应温度有利于供氢行为。稳定同位素方法研究模型化合物的裂化反应表明,供氢剂的作用是通过脱氢湮灭自由基来抑制裂化反应,同时发现H12－四氢萘和D12－四氢萘的供氢（氘）率上存在着动力学同位素效应,在临氢及临氢催化体系中尤其是临氢催化体系中,动力学同位素效应变得不再明显。     

在分散型催化剂下渣油中饱和分和芳香分临氢热反应行为的研

在微型高压釜中研究了克拉玛依常压渣油（KLAR）和辽河减压渣油（LHVR）的饱和分、芳香分在分散型催化剂作用下的临氢热反应行为并计算其动力学参数。结果表明，饱和分与芳香分主要发生裂化反应，生成石脑油与柴油馏分，不会生成甲苯不溶物，极少量的芳香分缩合生成沥青质。在相同的反应苛刻度下，KLAR与LHVR饱和分裂化和缩合产物产率没有明显的差别，而KLAR芳香分的裂化产物产率略高于LHVR芳香分，而其缩合产物产率略低于LHVR饱和分。     

碳质颗粒添加物对渣油热反应生焦的影响

在高压反应釜中研究了三种不同碳质颗粒添加物对克拉玛依常压渣油420℃氮气气氛下热反应生焦的影响。实验结果表明，反应初期碳质颗粒在一定程度上抑制渣油的热反应生焦。碳质颗粒抑制生焦的能力与其表面对极性组分的润湿吸附能力有直接关系，表面易被极性组分润湿的颗粒吸附沥青质的能力强，其抑制渣油生焦的能力也强。碳质颗粒对沥青质的吸附能力和抑制生焦的能力与其比表面积没有直接关系。生焦量随反应时间的变化表明，碳质颗粒在生焦的初期有抑制生焦的作用，后期有促进作用。对甲苯不溶物（TI）的扫描电子显微镜（SEM）和热重（TG）分析表明，和不含添加物的TI相比，含添加物的TI中，小球状甲苯不溶物的数量少、直径小。沥青质和生焦前驱相在碳质颗粒添加物表面的吸附和铺展作用是抑制渣油生焦的主要原因，该作用可以限制生焦前驱相的融并长大，在反应的初始阶段减少生焦量。     

Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂对渣油加氢反应的影响

使用模型化合物在微型反应釜中研究了载体炭黑对渣油内部氢转移反应的影响。结果表明，炭黑可以明显地促进四氢萘到蒽的氢转移反应。使用等体积浸渍法制备了Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂并对Fe/炭黑催化剂进行了XRD、SEM表征，结果表明，金属硫化物附着在炭黑颗粒的表面，直径为1μm左右。在高压反应釜中研究了载体炭黑和以炭黑为载体的催化剂对克拉玛依常压渣油430℃加氢反应的影响，并于传统的水溶性分散型催化剂的抑焦性能进行了对比。 结果表明，Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂可以明显地抑制渣油加氢反应的生焦，水洗后的催化剂效果比未经水洗的催化剂抑制生焦的效果好；Ni/炭黑催化剂抑焦效果比Fe/炭黑催化剂好；Fe/炭黑催化剂比同等浓度的水溶性Fe催化剂抑焦效果好。对反应产物馏分的分析表明，Fe/炭黑催化剂可以有效地抑制渣油缩合生焦，同时在一定程度上抑制裂化反应。     

沙特减压渣油临氮热反应过程中沥青质聚集体尺寸变化研究

将沙特轻质原油的减压渣油在395℃临氮条件下进行热反应,利用在线取样装置得到不同热反应时间的样品,借助小角X射线散射(SAXS)技术,测定了各液相残渣油中沥青质聚集体尺寸。结果表明,热反应生焦诱导期的初期沥青质聚集体的尺寸逐渐减小,为29~21 nm;在生焦诱导期后期,其尺寸急剧增大,在热反应进行到150 min时达到43 nm;达到生焦诱导期后,沥青质聚集体尺寸变化较小,在46~42 nm变化。在渣油热反应过程中沥青质聚集体的尺寸受沥青质热裂解、沥青质解缔和缔合等过程的共同影响,与沥青质含量无明显关系。     

委内瑞拉常压渣油供氢热转化研究

采用高压釜研究了委内瑞拉常压渣油的常规减黏裂化与供氢热转化过程。结果表明,相比常规减黏裂化而言,供氢热转化过程中的供氢剂能够抑制气体产物、沥青质以及焦的形成,后者的气体收率比前者低0.5%~1.2%,生焦率低0.02%~0.98%,残渣油沥青质含量低0.6%~1.3%;在反应温度425℃、反应时间5~20 min条件下,供氢热转化过程的总降黏率、净降黏率变化分别为46.1%~54.8%、10.2%~33.0%;供氢热转化过程的较佳反应条件为425℃、5 min,此条件下供氢热转化生成油斑点实验等级为一级(ASTM D4740),运动黏度(50℃)为185.5 mm²/s,净降黏率为26.4%,满足了船运的基本要求。     

格尔木渣油加氢反应及生焦行为的研究

选用超低沥青质含量的格尔木渣油（沥青质质量分数：0.32%）作为加氢原料,考察反应条件对加氢反应样品组分性质、胶体稳定性参数（CSP）、生焦性能的影响。结果表明,随着加氢反应温度的升高和反应时间的延长,沥青质和饱和分的含量增加,胶质和芳香分的含量减少;胶体稳定性参数降低,生焦率不断增加;胶质与沥青质的缩合度增加,芳碳率f_A不断增大;金属与杂原子在加氢过程中不断得到脱除,V比Ni更容易脱除、S比N更容易脱除;催化剂表面形成了类似石墨有序结构的炭基物质,使得催化剂的孔结构参数不断减小。在所研究的反应中,当反应温度和时间分别为420℃和5 h时,催化剂的孔结构损害最为严重,出现了较大的微孔分布。     

劣质渣油性质对受热生焦趋势影响的研究

以四种劣质渣油为原料,研究组成性质对其热转化过程初期生焦特性的影响。结果表明,不同油样生焦诱导期受温度改变的影响程度可以用敏感度参数衡量,生焦诱导期越短的油样,敏感度参数越大,反应温度升高其生焦诱导期降低率越大。相同反应条件下,劣质渣油的生焦特性取决于其自身的基本性质,且各个性质对其生焦特性的影响程度不一。残炭、灰分、分子量、沥青质沉淀点和稳定性参数与其生焦诱导期相关性较强,其中,沥青质沉淀点和稳定性参数均反映的是油样胶体稳定性的突出影响。劣质渣油自身的胶体稳定性与其生焦密切相关,胶体稳定性越差的渣油,越容易生焦,油样的生焦过程是热反应过程中胶体体系逐渐被破坏的过程。