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。     

煤焦油重组分沥青质性质分析及对加氢裂化生焦影响的推测

从中/低温煤焦油中切取重组分,提取了重组分C7-沥青质,并以此重组分为原料进行了高压釜加氢实验,通过1H-NMR、XRD、FT-IR、SEM、元素分析和相对分子量测定等手段对重组分沥青质结构参数、官能团、表观形态等方面进行了分析,并将其与加氢过程中生焦情况进行了关联。结果表明,C7-沥青质基本结构单元以稠环芳烃为中心,周围分布少而短的侧链,侧链以小于3个碳的短直链正构烷基为主,相对分子量小,芳香片层没有堆积结构。O是该沥青质中氢键主要来源,大多分布在环氧烷烃和醚类结构中,外围的O数量低,分子间氢键更难形成,结构单元之间缔合性弱,沉积聚合慢而均匀。沥青质中短侧链不易断裂,在反应过程中产生的稠环芳烃自由基少,缩合能力小,使该馏分油生焦能力低,具有较高的加氢潜质。     

委内瑞拉减渣供氢热转化中沥青质结构变化研究

以委内瑞拉减压渣油为原料,在高压反应釜内考察了反应温度425 ℃时不同反应时间下常规热转化与供氢热转化反应前后沥青质的平均相对分子质量、元素组成、氢类型分布及其平均结构参数变化。结果表明,与常规热转化相比,反应时间相同时,供氢热转化过程所得残渣油沥青质平均相对分子质量较低,S/C原子比较低,而H/C原子比及活泼性氢量较高。供氢剂能够在热转化过程中降低残渣油沥青质的芳碳率,提高其环烷碳率及环烷环与芳香环的比值,从而延缓其相分离及生焦过程。     

中东常压渣油热反应过程中沥青质的缔合性变化规律

用表面张力法研究了中东常压渣油热反应过程中正庚烷沥青质缔合性的变化。测定沥青质的不同浓度甲苯溶液的表面张力,利用溶液的临界胶束浓度表征沥青质的缔合性。定义蒸气压渗透法(VPO法)测得的沥青质平均分子量和表面张力法计算得到的平均分子量之比为沥青质的缔合度参数。结果表明,随着热反应的进行,在生焦诱导期内,沥青质的临界胶束浓度下降、沥青质缔合度参数增大,缔合性增强；达到生焦诱导期后临界胶束浓度上升、缔合度参数下降,缔合性下降。     

热改质过程中渣油结构及其重组分溶剂化变化规律研究

以委内瑞拉减压渣油为原料,采用微型反应釜,研究了其在410℃、2.0 MPa氮气初压下,不同反应停留时间的热改质过程生成油的化学结构组成及其重组分溶剂化变化规律。通过1H-NM R技术研究了热改质过程生成油中沥青质和重胶质不同化学位移归属氢的转化路径;并结合改进的Brown-Ladner法分析了热改质过程生成油中沥青质和重胶质的平均分子结构参数变化;采用蒸汽压渗透法考察了热改质过程生成油中沥青质和重胶质在甲苯溶液中所形成的复合超分子结构的平均相对分子质量。结果表明,随着热改质程度的加深,沥青质和重胶质的H/C原子比减小,供氢能力逐渐下降,沥青质和重胶质的芳香环共轭程度和fA在体系生焦后(45 min)显著提高;沥青质的聚集趋势相关值在热改质15 min前变化不大,15 min后显著增强,而重胶质在整个热改质过程中,其聚集趋势相关值的增势较为缓和;沥青质和重胶质的聚集趋势相关值差异逐渐增大,15 min时增加了1.5%、25 min时增加了50.8%、45 min时增加了142.3%,表明沥青质和重胶质的结构差异越来越明显;重胶质溶剂化沥青质的能力逐步减弱,体系的溶剂化参数从0时的32.9%逐步降到15 min时的29.5%、25 min时的14.1%和45 min时的9.6%;热改质生成油的斑点实验等级逐渐增加,体系的胶体稳定性逐渐降低。     

渣油加氢处理前后沥青质的微观结构研究

采用元素分析、扫描电镜和透射电镜等分析方法对渣油原料中的沥青质、加氢处理后的沥青质及添加高芳香性轻循环油(LCO)反应后的沥青质进行对比研究。结果发现,渣油加氢处理前后沥青质的表面呈现出光滑表面和多孔的球形颗粒表面两种完全不同的形貌。渣油加氢前后沥青质的芳核堆砌表现出明显的长程无序局部有序的特征;加氢处理后的沥青质芳核片层易于堆砌,出现了多层堆砌、长程有序的类石墨结构。渣油中高芳香性LCO的添加有利于促进沥青质的加氢反应、改善沥青质芳核系统在渣油加氢处理过程中的聚集行为。     

表面活性剂对渣油沥青质体系分散性质的影响

渣油;表面活性剂;流变学参数法;沥青质;分散性质     

反应条件对哈密煤温和液化沥青质结构和热反应性的影响

沥青质(包括沥青烯和前沥青烯,PAA)作为煤液化的重要产物,其结构和性质对煤的高效液化及其后续利用至关重要。沥青质的结构和性质与液化反应条件密切相关,因此,本研究以四氢萘为溶剂,考察了反应温度、停留时间、反应压力、溶煤比等条件对哈密煤温和液化沥青质(HMPAA)结构和性质的影响。利用元素分析、红外光谱、固体¹³C-NMR等分析了不同温和液化反应条件下所得HMPAA的结构特征;利用TG-MS考察了HMPAA的热解反应性和热解过程中的气体逸出规律。结果表明,HMPAA的收率随反应温度降低、压力升高、停留时间缩短及溶煤比增加而升高。在温度为340℃、停留时间为1 h、压力为3 MPa、溶煤比为2∶1的条件下,HMPAA收率最高,达到35.0%。HMPAA碳结构由脂肪碳和芳香碳组成,其中,芳香碳占80%左右。升高温度有利于哈密煤液化反应向生成芳香化程度更高的HMPAA组分的方向进行;延长停留时间,HMPAA的芳环缩合程度增大;增大溶煤比,HMPAA芳香度和芳环缩合程度均减小;在本研究考察的范围内改变压力对HMPAA结构性质影响不大。HMPAA在250℃左右开始发生热解反应...     

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。     

超声波处理对加氢反应前后沥青质单元分子结构的影响

以胜利减渣和沙轻减渣为原料,研究了超声波处理对加氢反应前后沥青质单元分子结构的影响,并结合1H-NMR数据、沥青质单元分子参数变化和红外光谱分析等结果,用Chem Bio Draw Ultra 2012模拟出不同条件下两种沥青质单元分子的结构。结果表明,超声波处理减少了沥青质的缔合数,使沥青质单元分子发生开环反应和脱烷基侧链反应加剧,改变了沥青质单元分子的结构,对加氢后沥青质单元分子的结构和组成产生重要影响。沥青质单元分子模型可形象体现超声波处理对加氢反应前后沥青质单元分子化学结构的影响,有助于在分子水平上解释超声波处理影响沥青质单元分子的原因。     

煤的水热处理对其缔合结构的影响

对四种不同变质程度的烟煤进行了热处理和水热处理,采用二硫化碳N甲基吡咯烷酮（CS2 NMP,1∶1 volume ratio）混合溶剂在室温下对原煤及处理后的煤进行了抽提。结果发现,适当条件的热处理和水热处理均可以提高其在混合溶剂中抽提率,水热处理较热处理更能有效增加煤的抽提率。红外光谱分析表明,水热处理的煤样在波数为3410cm－1左右的吸收峰变小,由于水热解处理后氧的脱除而使—OH减少,使得由羟基形成的H键被削弱,因而抽提率增加。水热处理具有脱除矿物质的作用,对高变质程度的煤还可以脱除原煤中的π阳离子缔合,从而可以明显提高其抽提率。此外,对煤的水热解机理进行了探讨。     

裂化催化剂水热失活动力学及装置平衡活性模型

根据裂化催化剂水热失活过程伴随着超稳化过程的特点，确定了对应不同自抑制函数的催化剂水热失活动力学模型方程。利用裂化催化剂水热失活实验数据进行参数估值，建立了裂化催化剂水热失活动力学模型。统计检验结果表明，二级自抑制的一级水热失活模型能很好地模拟实验数据，是较理想的水热失活动力学模型。考虑工业装置中裂化催化剂呈全混流，建立了裂化催化剂平衡活性模型方程，并且装置平衡催化剂微反活性的模型计算值与实测值相当吻合。该模型的预测结果表明，随着再生器温度或催化剂藏量的提高，平衡剂的微反活性逐步降低；平衡剂微反活性随催化剂单耗的提高先快速提高，然后缓慢提高。     

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。     

纳米Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解降黏中的应用

通过高温热解法和低温双相回流法制备了四种不同尺寸的纳米Fe_3O_4催化剂,并将其应用于辽河油田稠油水热裂解降黏实验中。结果表明,制备过程中加入重烷基苯磺酸钠(HABS)表面活性剂能够有效提高Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解体系中的分散性,以高温热解法制备出的HABS修饰的9 nm Fe_3O_4催化剂降黏效果最佳。当稠油量为250 g时,按m(稠油)∶m(催化剂)∶m(油层水)质量比为100∶0.3∶30加入催化剂和油层水,加入0.75 g正作为己烷供氢体,在240℃下反应24 h,辽河油田稠油黏度从86200 mPa·s下降到2065 mPa·s,降黏率高达到97.6%。反应机理分析显示,纳米Fe_3O_4催化剂攻击稠油长链上键能最低C-S键,使其断键,重组分转化为轻组分。     

渣油中沥青质分子颗粒尺寸及其胶粒模型研究

分别以苯和硝基苯为溶剂测定了大庆、胜利、孤岛和辽河减压渣油沥青质、胶质和芳香分的分子量；依据球形分子模型计算了这些物质的分子尺寸；构筑了渣油中沥青质胶粒（胶团）模型，并依此计算了渣油中沥青质胶粒尺寸。结果表明，以硝基苯为溶剂所测沥青质分子量更能反应沥青质化学结构的实质；就原始沥青质来说，以苯为溶剂测得的沥青质分子直径为3.8 nm～5.0 nm,以氯代苯为溶剂测得的分子直径为3.2 nm～3.7 nm,以硝基苯为溶剂测得的分子直径为2.8 nm～3.2 nm；辽河、胜利与大庆减压渣油中沥青质的胶粒直径为10.0 nm～11.0 nm，孤岛减压渣油中沥青质的胶粒直径为9.0 nm～10.0 nm。     

低硅铝比ZSM-5分子筛的合成及其正庚烷裂化反应性能

以氨水为矿化剂,通过添加NH₄⁺离子水热合成了具有较低骨架硅铝比的ZSM-5分子筛。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、固体核磁共振(MAS-NMR)等表征手段,研究了硅源、铝源、矿化剂、阳离子等对ZSM-5分子筛的结晶度、形貌尺寸和骨架硅铝比等的影响,研究了ZSM-5分子筛的骨架硅铝比对正庚烷催化裂化反应的影响。研究表明,投料硅铝比越低,铝原子越难进入到分子筛骨架中;当氨水为矿化剂、正硅酸四乙酯为硅源时可以合成骨架硅铝比较低的氢型ZSM-5分子筛,添加NH₄⁺离子可以增强骨架铝的嵌入,进一步降低分子筛的骨架硅铝比(24.2)。正庚烷裂化反应结果表明,降低分子筛的骨架硅铝比可以提高正庚烷裂化反应的活性,但会降低低碳烯烃的选择性。     

Preparation of RGO/TiO2 photocatalyst and the mechanism of its hydrothermal process

To improve the catalytic efficiency of nanotitanium dioxide, this research investigated the phase transformation, crystal growth, and hydrogen production efficiency of nanotitanium dioxide at different temperatures and pressures. The RGO/TiO₂ photocatalyst was prepared by a hydrothermal method using graphene oxide and butyl titanate as raw materials. Different types of photocatalyst samples were prepared by adjusting the reaction temperature and time in the hydrothermal process. X‐ray diffraction and transmission electron microscope techniques were employed to investigate the nucleation and growth processes of rutile and anatase in the hydrothermal process from the perspectives of thermodynamics and kinetics. The evolution of the titanium dioxide structure with hydrothermal temperature and hydrothermal time was analyzed. Finally, photocatalytic decomposition of water data shows that the photocatalyst with the best hydrogen production effect was obtained by 12 hr of hydrothermal treatment at a hydrothermal temperature of 180°C. The total hydrogen production of this sample was 0.037 mmol/g under a xenon lamp for 3 hr.     

两类药渣的水热提质效果及其燃烧特性研究

以中药药渣（HTW）与抗生素药渣（PMW）为对象,采用X射线光电子能谱、热重分析仪、量热仪与傅里叶红外分光光度计等技术分析两类药渣的差异并探究水热处理对药渣的提质效果与作用机理。结果表明,HTW含有大量木质纤维类成分,而PMW则以蛋白质与多糖为主;尽管这两类组分在水热提质中的转化途径有所区别,但均能提高药渣的热值（HTW：从19.4到26.2 MJ/kg;PMW：从19.1到29.3 MJ/kg）。同时,药渣的煤化程度随温度的上升而增加,甚至能接近烟煤水平。此外,由于水热过程中的脱挥发分与芳构化作用使得药渣中低能量的碳氢键转变为高能量的碳碳双键,不仅改善了药渣的燃烧性能,还使药渣在燃烧过程更为稳定且充分。     

IR study of the peculiarities of the stabilization of the NH4Na-Y zeolite structure during its hydrothermal dealumination

The variations in the structure of deep-level calcinated NH₄Na-Y zeolite (68 % NH₄ ⁺, Si/Al = 2.56) at 873 K (stage I of the hydrothermal dealumination) as a result of ammonation and subsequent calcination in water vapor at 973 and 1023 K (stageII) were studied using the IR spectra of zeolite framework vibrations. It was shown that ammonation of the product of stageI promotes the formation of linear disiloxane bonds and extra-framework =Al^VI-OH species identified by absorption at 482, 1196 cm^–1, and 524, 612, 829 cm^–1. The ammonation is also accompanied by an increase in the excessive negative framework charge (ENFC), which is manifested in the high-frequency (HF) shift of the bands that have maxima in thev _as (TO₄) region and equals 10 cm^–1, and also by a decrease in the unit cell parameter (a ₀) by 0.14 Å. The decrease in both the ENFC anda ₀ for the products of stageII, v _as (TO₄) = 10–20 cm^–1 and a ₀ = 0.07–0.14 Å, is due to the formation of nonlinear disiloxane bonds and non-framework aluminum hydroxide species identified by the absorption bands at 478, 1173 cm^–1 and 530, 615, 835 cm^–1.Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 4, pp. 660–664, April, 1993.     

Catalytic reactions of C4 hydrocarbons on the fluid catalytic cracking catalyst

利用小型固定流化床实验装置,对C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化反应规律进行了实验研究,考察了不同反应温度及空速对C4烃类催化转化反应的产物分布和组成的影响。实验结果表明,催化裂化催化剂对C4烃类具有一定芳构化和裂化性能,在适宜的反应条件下,可增产芳烃和丙烯;在C4烃类催化转化过程中,丁烯是主要的反应物,而丁烷几乎不反应;低反应温度有利于增产芳烃,高反应温度有利于增产丙烯。较低的空速对增产芳烃和丙烯都有利。根据双分子反应机理和反应结果,建立了C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程的反应网络。对C4烃类催化转化历程分析表明,中间产物碳五和碳六烯烃较弱的二次裂化性能是C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程中乙烯和丙烯产率较低的主要原因。