兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅱ.甲苯可溶重质产物族组成和分子量的变化规律

通过对兖州煤与大庆减压渣油共处理重质产物的组成、分子量及分子量分布的考察,研究了甲苯可溶重质产物组成性质随反应条件的变化规律.结果表明,在较低反应温度(375～425℃)下,共处理减缓了重质产物中饱和份的转化,同时使树脂和沥青质含量降低;在较高反应温度(450℃)下,由于煤与渣油的裂解程度增加,共处理与单独处理重质产物中饱和份含量均降为0,共处理重质产物的树脂+沥青质含量显著增加.共处理使重质产物的分子量增大,且随着反应温度的升高,重质产物的分子量逐渐减小,同时分子量分布逐渐变窄.     

兖州煤与催化裂化油浆共处理及其重质产物组成性质的初步研究

采用石家庄催化裂化油浆和兖州煤共处理，考察了反应条件对兖州煤转化及产物分布的影响，并应用棒状薄层色谱分析了共处理重质产物族组成的变化规律。结果表明，催化裂化油浆与兖州煤共处理，可大大提高兖州煤的转化率，共处理既可得到部分轻质油品，又可得到相当量的重质产物。ＴＬＣ／ＦＩＤ分析表明，催化裂化油浆与兖州煤共处理的重质产物与商用高等级道路沥青族组成近似，重质产物可用于制备高等组道路沥青。     

废轮胎热解油重质馏分制备的道路沥青老化性能研究

针对废轮胎热解油重质馏分(＞350℃)组成上具有蜡含量低,芳香分、胶质和沥青质含量高的特点,研究了废轮胎热解油重质馏分采用蒸馏法生产道路沥青的可行性。结果表明,废轮胎热解油中＞420℃、＞430℃、＞440℃三种渣油的性质可以满足不同牌号道路石油沥青老化实验前的技术指标,特别是延展性能优异,但是抗老化性能较差。渣油老化前后的族组成、官能团、氢分布及分子量分布变化表明,渣油在老化过程中存在氧化反应以及脱氢缩合反应,使渣油的化学组成发生变化,即芳香分、胶质含量减少,沥青质含量明显增加,使得沥青胶体体系中分散相明显增多而分散介质相对减少,造成热解油的渣油抗老化性能较差。     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用：Ⅰ.共处理对转化率及产物

通过对大庆减压渣油和兖州煤共处理过程的四氢呋喃转化率,甲苯转化率以及产物分布的详细考察,研究了兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用以及这种作用随反应条件的变化规律,结果表明,煤与渣油的相互作用与渣油的裂解程度密切相关,较低温度（３７５－４２５℃）下,石蜡基的大庆减压渣油对兖州煤转化有抑制作用,降低了共处理的四氢呋喃转化率及甲苯转化率,但从产物分嘏上看,共处理并未减少轻质产物的产率,而只是显著降低了重质产物的生成量;较高温度（４５０℃）下,渣油对转化率的抑制作用变小,随着渣油加入量的增加,抑制作用减弱,在４５０℃、渣油含量为６６．６％时,抑制作用消失,在转化率上体现出正协同效应,同时轻质产物的产率也协同增加。     

自由基引发剂强化稠油催化水热裂解降黏行为

本文考察了自由基引发剂对胜利油田单56区块稠油样品催化水热裂解反应过程的协同强化作用.在反应温度为220℃,添加0.2 wt%的引发剂——过氧化二叔丁基,使水热裂解后的降黏率由不加引发剂时的61.4%升高到72.7%.此外,在引发剂存在、150℃条件下,降黏率可达到69.0%,表明引发剂的加入可显著提高较低反应温度下的水热裂解效果.对反应前后油样进一步分析发现,反应样品中饱和分、芳香分、胶质和沥青质平均分子量均下降;饱和分、芳香分含量增加,而胶质、沥青质含量下降;胶质、沥青质中氢碳原子比增加,含硫量减少,含氮量变化不大;表明重质组分在水热裂解过程中发生了裂解反应、尤其是含硫官能团在水热裂解中发生了反应;反应样品沥青质及胶质芳香环系的缩合程度降低.实验结果表明,反应过程中稠油重质组分发生了裂解,而且胶质的裂解程度更大,轻质组分含量增加,导致稠油黏度降低、流动性提高,在一定程度上改善了稠油的品质;引发剂可以在较低温度下产生自由基,从而使水热裂解反应在较低反应温度下有效进行.     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅰ.共处理对转化率及产物分布的影响

通过对大庆减压渣油和兖州煤共处理过程的四氢呋喃转化率、甲苯转化率以及产物分布的详细考察,研究了兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用以及这种作用随反应条件的变化规律.结果表明,煤与渣油的相互作用与渣油的裂解程度密切相关.较低温度(375～425℃)下,石蜡基的大庆减压渣油对兖州煤转化有抑制作用,降低了共处理的四氢呋喃转化率及甲苯转化率,但从产物分布上看,共处理并未减少轻质产物的产率,而只是显著降低了重质产物的生成量;较高温度(450℃)下,渣油对转化率的抑制作用变小.随着渣油加入量的增加,抑制作用减弱.在450℃、渣油含量为66.6%时,抑制作用消失,在转化率上体现出正协同效应,同时轻质产物的产率也协同增加.     

基于临氢热解反应研究石油沥青质中镍和钒化合物的存在形态

本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质,通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物,探究沥青质的分子组成与结构,以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明,随着临氢热解反应温度从330℃升高至410℃,反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%,可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高,镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅰ．原料沥青和共炭化沥青的结构

使用一种工业重质油和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了煤沥青的炭化性质。利用核磁共振（ＮＭＲ）手段详细研究了共炭化反应前后沥青ＴＳ（甲苯可溶）组分的结构变化，发现共炭化反应使沥青中的环烷及链烷烃含量增加，烷烃结构尤其是环烷结构的丰富是导致沥青改性的主要原因。     

沥青—重油共炭化反应机理的研究 Ⅰ.原料沥青和共炭化沥青的结构

使用一种工业重质油和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了煤历青的炭化性质。利用核磁共振（ＮＭＲ）手段详细研究了共炭化反应前后沥青ＴＳ（甲苯可溶）组分的结构变化，发现共炭化反应使沥青中的环烷及链烷烃含量增加，烷烃结构尤其是环烷结构的丰富是导致沥青改性的主要原因。     

双亲催化剂作用超稠油水热裂解降黏机理研究

合成双亲催化剂,200℃与超稠油反应后,降黏率达96.26%。通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、红外光谱仪及核磁共振波谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,反应后稠油胶质与沥青质含量减小,稠油分子量下降,沥青质分子量降低幅度最大;稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,硫的含量减小。稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;双亲催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;双亲型催化降黏剂携带的具有活性催化功能的离子协同高温水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、C-C及C=S、C=O、C=N、C=S等键,使其发生系列链的断裂、加氢、开环、成环、脱硫等反应,促进了稠油黏度的降低,稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,稠油的品质得到一定程度的改善。     

淖毛湖煤热解重油直接转化制备芳烃化合物研究

采用实沸点蒸馏对新疆淖毛湖煤热解焦油进行了馏分分离,对其中 320℃重质馏分进行四组分分析可以发现,胶质含量28.84%,沥青质含量35.12%,属于加氢中很难以转化的组分;13C-NMR结果显示,重油中芳香碳相对摩尔占比71.16%,说明重质馏分中芳香族化合物占主体地位。采用悬浮床+固定床联合裂化工艺处理重质馏分,并对产物油进行分析,结果显示,沥青质胶质等几乎完全转化,180℃石脑油收率66.95%, 180℃柴油馏分收率17.84%,硫、氮、氧等杂原子得到深度脱除。对180℃石脑油进行催化重整,环烷烃减少了60.23%,芳香烃增加了65.8%,说明重整过程中主要发生了环烷烃脱氢芳化反应,正构烷烃减少了13.42%,说明同时伴有正构烷烃异构化和环化反应。催化重整产物油中苯、甲苯、二甲苯及乙苯的含量较多,分别为11.97%、23.15%、21.43%、3.48%。煤热解重油直接转化过程中煤基本结构单元的传递性得到了显著的体现。     

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。     

沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响

以塔河常渣脱沥青油掺兑不同含量的沥青质为原料,于高压釜反应器内进行加氢转化反应实验,考察沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响。研究结果表明,随原料中沥青质含量的增加,加氢残渣油的收率逐渐降低,加氢残渣油中的沥青质和焦炭产量之和与原料中沥青质含量的比值逐渐减小,在实验选定的条件下,高沥青质含量时沥青质更倾向于发生氢解反应生成小分子组分。与原料相比,反应后所得>350 ℃残渣油的平均相对分子质量、H/C摩尔比减小,密度增大,硫含量降低,氮含量增加,饱和分和沥青质含量增加,芳香分及胶质含量降低。随渣油中沥青质含量的增加,硫、氮脱除率先增加后降低。     

化学法改性煤沥青脱除苯并芘的研究

在管式反应器中采用苯甲酸、聚乙二醇、固体古马隆树脂（S）、液体古马隆树脂（L）为添加剂来降低煤沥青中有害物质苯并芘的含量，以期使得煤沥青可绿色化应用。采用紫外-可见分光光度计分析煤沥青中苯并芘含量。考察了反应温度、反应时间、添加剂添加量、催化剂等工艺条件对添加剂脱除煤沥青中苯并芘的影响。结果表明，不同工艺条件能降低煤沥青中苯并芘的含量。在优化条件下，不同添加剂对苯并芘脱除率由高到低依次为：液体古马隆树脂、聚乙二醇、苯甲酸和固体古马隆树脂。分析其反应机理，这与催化剂的酸性相关，发生亲电取代反应。结果表明，液体古马隆树脂（L）在催化剂存在下对煤沥青中苯并芘脱除率可达73.0%，显示了良好的应用前景。     

煤—焦炉气共热解特性的研究：温度的影响

利用高压热天平和１０ｇ固定床反应器考察了温度对兖州烟煤与焦炉气共热解的失重行为、热解产物分布以及脱硫脱氮的影响。随热解温度升高共热解在３００～５５０℃和６００～７００℃间出现明显失重峰。煤焦炉气共热解与加氢热解失重行为相似，均发生热分解反应和加氢反应。在实验温度范围（４５０～６５０℃）内，温度升高有利于提高焦油收率、热解水含量以及脱硫脱氮率，同时半焦收率降低。相同热解条件（压力为３ＭＰａ，终温为６５０℃）下，与煤在氮气气氛下热解相比，煤焦炉气共热解和加氢热解所得半焦收率均降低，焦油收率、热解水及脱硫脱氮率明显增加。与相同总压的加氢热解相比，煤焦炉气共热解半焦和热解水收率增加，焦油收率降低，脱硫率相当且脱氮率降低     

低阶煤温和液化特征分析

利用管弹反应器考察了霍林郭勒褐煤在温和条件下的液化特征,探讨了温度、溶剂、压力、气氛、催化剂对液化产物分布的影响;分别利用程序升温热解技术和红外光谱分析了液化产物中己烷不溶物的气态烃逸出规律和结构特征;利用凝胶渗透色谱、同步荧光光谱和红外光谱分析了不同反应条件下产物沥青烯和前沥青烯的结构特征。结果表明,实验条件下霍林郭勒煤的起始热解液化温度在350℃左右;随温度的升高,液化转化率增大。较高温度时(450℃)缩聚反应加剧,液化转化率开始减小;溶剂对沥青烯类产物的生成极为重要,提高反应压力和添加催化剂主要促进油气的生成;温和条件下(350、400℃)对霍林郭勒煤的临氢处理,可获得热解反应性较原煤高的液化残渣(己烷不溶物);产物沥青烯和前沥青烯的分子量在液化温度为300和350℃时为最大;随反应温度升高,沥青烯和前沥青烯的芳烃结构特征增强,烷烃结构特征减弱。     

煤基重质产物对滨州90#沥青的改性作用

对照优质道路沥青改性剂TLA,考察了六种煤基重质产物对滨州90#沥青的改性作用及作用原理。实验结果表明,六种改性剂对滨州90#沥青均表现出一定的改性作用。依据美国ASTM D5710-95以及英国BSI BS3690对TLA改性沥青的标准,六种改性沥青中,四种符合标准要求,其余两种不符合延度指标要求。FT-IR谱图分析表明,煤液化或煤油共处理重质产物的添加,没有生成新官能团,但使官能团的分布发生了变化,从而改善了基质沥青的路用性能,添加TLA,可增加C=O和S=O极性官能团,可增加沥青与石料的作用;煤焦油沥青过高的芳香结构,妨碍了其与基质沥青的混合作用。结合四组分分析结果,基于沥青胶体化学理论分析,发现不符合要求的改性沥青具有较高的饱和分含量,导致了较小的CI值(胶体指数),不利于沥青胶体结构的稳定。按线性加和法计算得到的改性沥青CI值与实测值的差距表明,改性过程包含有一定程度的化学反应。     

橄榄石基固体热载体影响褐煤热解产物分布的分析

为了提高固体热载体煤热解工艺中焦油的品质,降低焦油中沸点大于360 ℃的重质组分含量,本实验采用固定床反应器,在450~600 ℃下进行褐煤固体热载体快速热解反应.分析对比了橄榄石基和石英砂固体热载体对褐煤热解产物收率、焦油馏分、气体组成的影响.结果发现,Co能改变煤内部挥发分氢元素的分布,橄榄石负载Co热载体能将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气.热解温度为550 ℃时,与橄榄石相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油收率提高了19.2%.与石英砂相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油中重质组分含量降低了17.0%,轻质组分收率达5.1%,其中,轻油、酚油和萘油分别提高了19.6%、17%和15.2%,气体产物中H₂、CH₄含量下降.     

反应温度对聚二甲基硅烷高压合成聚碳硅烷性能的影响

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压合成了聚碳硅烷(PCS)先驱体.研究了反应温度对合成的PCS的Si—H键含量、支化度、Si—Si键含量、分子量及其分布、软化点及产率的影响.研究表明,随着反应温度的提高,分子量及软化点均明显增加,分子量分布变宽,支化度升高,Si—Si键含量明显降低.当反应温度低于460℃时,Si—H键含量及产率随反应温度的升高逐渐升高,当反应温度高于460℃时,由于分子间的缩合及热交联二者逐渐降低.在反应过程中PDMS首先转化为小分子量的PCS,然后是小分子PCS分子间发生脱氢及少量脱甲烷缩合使分子量长大.当反应温度高于450℃时,PCS分子量分布出现中分子量峰,Si—Si键含量较低,在室温空气中比较稳定.     

钼酸胺催化剂对煤-油共处理反应性的影响

用共振搅拌反应器研究了钼酸胺催化剂对煤-油共处理中煤总转化率及产物的影响。研究表明，低温时(390 ℃)，催化剂能促进前沥青烯向小分子苯可溶物转化；高温时(480℃)，有催化剂时煤的转化率低于无催化剂时煤的转化率，而且在产物中苯可溶物产率与前沥青烯产率全部减少，说明产物发生了缩聚反应。在高温时(390 ℃)随反应时间的延长，煤转化率下降，同时在产物中苯可溶物产率与前沥青烯产率呈下降趋势。反应温度越高，反应时间越长，缩聚越严重。反应体系有供氢溶剂不能抑制缩聚反应。